WO2020009293A1 - 스케줄 생성 장치 및 방법 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a technique for generating an operation schedule of an electronic device, and more particularly, to a schedule generating apparatus and method for generating an operation schedule of electronic devices located in a consumer to which a real-time plan is applied in a residential demand response system.
- the operating schedule (or energy schedule) of the electronic device is established with the goal of achieving one or more of three savings in power bills, peak power savings, and increased user convenience.
- the method does not take into account the various types of electronics, only the electronics that can be reserved.
- Chen et al. 'S study classifies energy scheduling into delay-tolerant and non-delay-tolerant, depending on whether it is possible to delay the operation time of the electronic device. This method is not suitable because it is impossible to advance the electronic device schedule.
- the present invention has been proposed in view of the above circumstances, and calculates operation preference time using different algorithms according to the type of electronic device, and generates a schedule based on a preferred time and a real-time electric charge, thereby causing a power fee and a user inconvenience.
- An object of the present invention is to provide an apparatus and method for generating a schedule to minimize the number of figures.
- the present invention establishes an optimization model that takes into account the variety of electronic device schedule types, user convenience, and schedule advancement, thereby reducing power bills and peak power by adjusting the operation schedule of each home electronic device to a real-time plan in a smart grid. For other purposes.
- the apparatus for generating a schedule calculates a type classification unit for classifying a plurality of electronic devices located in an area for each type, and calculates a preferred time of the plurality of electronic devices.
- a preference time calculator configured to calculate a preferred time using different algorithms according to one type, and a schedule generator configured to generate a schedule based on the preferred time and real-time electricity rates of the plurality of electronic devices calculated by the preferred time calculator. .
- the type classifier classifies the electronic device as a first type that operates within the preferred time and cannot operate during the operating time, and therefore cannot change the operating time zone, and operates within the preferred time and cannot operate during the operating time, but operates
- the electronic devices that can change the time zone are classified into a second type, the operation can be stopped during the operation time, and the electronic devices that can change the operating time zone are classified into a third type.
- the preference time calculator calculates a preference time including a preference start time and a preference end time.
- the preference time calculator includes a first calculation module that calculates a preference time of the electronic devices classified as the first type in the type classification unit, and the first calculation module calculates a probability of operation for each time period of the electronic devices classified as the first type. Calculate a time zone operation start possibility based on the probability of operation, calculate the time zone having the highest time zone operation start probability as the preferred start time, and select the time zone that is later than the operation start time from the preferred start time. Calculate as
- the preference time calculator includes a second calculation module that calculates a preference time of electronic devices classified as a second type by the type classification unit, and the second calculation module includes a preferred start time and a preference end of the electronic devices classified as the second type. Compute the time, and if the difference between the operation probability of two adjacent time zones is equal to or less than the search margin, change the at least one of the preferred start time and the preferred end time to extend the preferred interval. The changed preferred start time and preferred end time are calculated as the preferred start time and the preferred end time of the electronic device classified into the second type.
- the second calculation module extends the preferred start time if the difference in the operation probability of the preferred start time of the two time zones is less than or equal to the search margin, and extends the preferred end time if the difference in the operation probability of the preferred end time of the two time zones is less than or equal to the search margin.
- the preference time calculating unit includes a third calculating module that calculates a preference time of the electronic devices classified into the third type in the type classifying unit, and the third calculating module calculates the probability of operation of the electronic devices classified into the third type according to the time period.
- the time zone having a probability of operation above a threshold is calculated as the preferred time zone
- the earliest time zone of the preferred time zones is calculated as the preferred start time
- the last time zone of the preferred time zones is calculated as the preferred end time.
- the third calculation module updates the threshold value to recalculate the preferred time.
- the schedule is generated by reflecting the preferred time (operation time) that the electronic device should operate in a day.
- the schedule generator generates a schedule of the plurality of electronic devices based on the operation of the time slots with the least amount of power and user inconvenience.
- a schedule generation method includes a step of classifying a plurality of electronic devices located in an area by a type classification unit, and by a preferred time calculation unit, a plurality of electronic devices. Calculating a preferred time, but calculating a preferred time using a different algorithm according to the type of classification in the classifying step and by the schedule generator, the preferred time of the plurality of electronic devices calculated in the step of calculating the preferred time And generating a schedule based on the real-time electricity bill.
- the classifying step is to classify the first type of electronic devices that operate within the preferred time and cannot be operated during the operation time, and thus cannot change the operation time zone, and can operate within the preferred time and stop during the operation time. But classifying the electronic device that can change the operation time zone as the second type and classifying the electronic device that can stop operation during the operation time and classify the electronic device that can change the operation time zone as the third type.
- a preferred time including a preferred start time and a preferred end time is calculated.
- the calculating of the preferred time may include calculating a preferred time of the electronic devices classified as the first type in the classifying step, and calculating the preferred time of the electronic devices classified as the first type as the first type. Calculating the likelihood of operation of a classified electronic device according to time zone, calculating the likelihood of starting operation based on the likelihood of operation, calculating a time zone having the highest likelihood of starting operation as a preferred start time; and Calculating a time zone after the preferred start time by the operating time as the preferred end time.
- the calculating of the preferred time includes calculating a preferred time of the electronic devices classified into the second type in the classifying step, and calculating the preferred time of the electronic devices classified into the second type into the second type. Calculating a preferred start time and a preferred end time of the classified electronic device; if the difference in the probability of operation of two adjacent time zones is equal to or less than a search margin, changing at least one of the preferred start time and the preferred end time to extend the preferred section; If the difference between the operation probability of two adjacent time zones is equal to or less than a search margin, calculating the changed preferred start time and the preferred end time as the preferred start time and the preferred end time of the electronic device classified as the second type.
- Extending the preferred interval extends the preferred start time if the difference in the operation probability of the preferred start time of the two time zones is less than or equal to the search margin, and extends the preferred end time if the difference in the operation probability of the preferred end time of the two time zones is less than or equal to the search margin. It includes a step.
- the calculating of the preferred time may include calculating a preferred time of the electronic devices classified into the third type in the classifying step, and calculating the preferred time of the electronic devices classified into the third type into the third type. Calculating a likelihood of operation of a classified electronic device according to time slots, calculating a time zone having an operability probability above a threshold value as a preferred time zone, calculating the earliest time zone among the calculated preferred time zones as a preferred start time, and Calculating the last time zone among the calculated preferred time zones as the preferred end time.
- the calculating of the preferred time of the electronic device classified into the third type may include updating the threshold value if the time between the preferred start time and the preferred end time is shorter than the operation time of the electronic device classified into the third type. It further includes the step of reloading.
- the schedule is generated by reflecting the preferred time (operation time) that the electronic device should operate in a day.
- a schedule of a plurality of electronic devices is generated on the basis of whether or not operation of each time zone with a minimum power fee and user inconvenience occurs.
- the apparatus and method for generating a schedule calculates an operation preference time by using different algorithms according to the type of electronic device, and generates a schedule based on the preferred time and real-time electricity rate to reduce power and user inconvenience. Can be minimized.
- FIG. 1 and 2 are block diagrams illustrating a schedule generation device according to an embodiment of the present invention.
- 3 and 4 are diagrams for describing the first calculation module of FIG. 2.
- 5 and 6 are diagrams for describing the second calculation module of FIG. 2.
- 7 to 9 are diagrams for describing the third calculation module of FIG. 2.
- 10 and 11 are flowcharts illustrating a schedule generation method according to an embodiment of the present invention.
- 12 to 21 are diagrams for explaining simulation results using a schedule generation device and method according to an embodiment of the present invention.
- FIGS. 5 and 6 are views for explaining the second calculation module of FIG. 2
- FIGS. 7 to 9 are views of the second calculation module of FIG. 2. It is a figure for demonstrating 3 calculation modules.
- the schedule generating apparatus 100 includes a type classifying unit 120, a preferred time calculating unit 140, and a schedule generating unit 160.
- the type classifying unit 120 classifies the types of the plurality of electronic devices located in the area.
- the type classification unit 120 classifies the electronic device into one of a first type, a second type, and a third type.
- the type classifying unit 120 classifies an electronic device that is not controllable among the plurality of electronic devices located in the area as the first type.
- the type classification unit 120 must operate within the preferred time, and when the operation starts, it is determined that the electronic device that cannot be stopped during the operation time is an uncontrollable electronic device, and is classified as a first type.
- the first type of electronic device must guarantee the operation during the operation time, and cannot change the operation time zone according to the schedule of other electronic devices.
- the type classifying unit 120 classifies an electronic device that cannot interfere among a plurality of electronic devices located in the area as the second type. Like the first type (ie, an uncontrollable electronic device), the type classification unit 120 may not stop the operation during the operation time, but may change the operation time zone according to the schedule of other electronic devices. The device is judged as an electronic device that cannot interfere with the device and is classified as a second type. In this case, the second type of electronic device should guarantee the operation during the operation time, but may advance or delay the operation time zone in consideration of the schedule of other electronic devices.
- the type classifying unit 120 classifies an electronic device that may interfere with a third type among a plurality of electronic devices located in the area. Unlike the first type and the second type, the type classifying unit 120 determines that the electronic device may interfere with a discretely operated electronic device, and classifies it as a third type. In this case, the third type of electronic device may stop the operation even during the operation time, and change the operation time zone according to the schedule of other electronic devices.
- the preference time calculator 140 calculates a preference time of electronic devices located in the area.
- the preference time calculator 140 calculates a preference time by using different algorithms according to the types classified by the type classification unit 120. At this time, the preference time calculator 140 calculates a preference time including a preference start time and a preference end time.
- the preference time calculator 140 may include a first calculation module 142, a second calculation module 144, and a third calculation module 146.
- the preferred time calculator 140 includes the first calculation module 142 to the third calculation module 146 in order to easily describe an embodiment of the present invention.
- the calculation is not limited thereto.
- the module can be configured to yield any type of preferred time.
- the first calculating module 142 calculates a preferred time of the electronic devices classified into the first type.
- the first calculation module 142 may determine an operation probability probability (probability that the electronic device is “in operation”) for each time zone based on usage statistics of the first type of electronic device. ) Is calculated.
- the first type of electronic device a cannot start operation during operation time T a once it starts operation. Accordingly, the first calculation module 142 may start operation according to time slot using Equation 1 below. ) Is calculated.
- Is the time-phase-operation initiation possibility which means the possibility of starting operation, which is the possibility that the first type of electronic device a starts at t time
- Denotes an operability probability which is a probability whether the electronic device a is operating at time t
- T a denotes an operation time of the first type of electronic device a.
- the first calculating module 142 is a preferred start time of the first type of electronic device ( ) And preferred end time ( ) Is calculated. Referring to FIG. 3, the first calculation module 142 may use the preferred start time ( ) And preferred end time ( ), The search index (i) and the temporary variable (Temp) are initialized. In this case, the first calculation module 142 may use the preferred start time ( ) And the search index (i) to 1, the preferred end time to T a -1, and the temporary variable (Temp) used to compute the highest to 0. The first calculation module 142 linearly retrieves the maximum frequency, and if a higher frequency interval appears, the preferred start time ( ) And preferred end time ( ).
- the first calculation module 142 traverses the time zone where the search index i is available, and has the highest probability of operation ( Detects a time zone with) and shows the preferred start time ( Calculate
- the first calculation module 142 is a preferred start time ( ) Prefers time zone after T a -1 to end time ( Calculate
- the first calculation module 142 may calculate the operation start possibility according to the calculated time zone ( ) Choose the segment where it appears most often, ) As 6, and the preferred end time ( ) Is calculated as 16.
- the second calculating module 144 calculates a preferred time of the electronic devices classified into the second type.
- the second type of electronic device cannot stop the operation during the operation time T a , but since the operation time zone can be changed, the second calculation module 144 applies an additional technique for finding another free time zone.
- the second calculation module 144 performs the same start time as that of the second type of electronic device through the same operation as the first calculation module 142 described above. ) And preferred end time ( ) Is calculated.
- the first calculation module 142 is the preferred start time for the second type of electronic device ( ) And preferred end time ( ), And the second calculation module 144 calculates a preferred start time (Q) from the first calculation module 142. ) And preferred end time ( ) May be received.
- the second calculation module 144 uses the search margin ⁇ to find another spare time zone.
- the second calculation module 144 extends the preferred interval when the difference between the probability of the operability of two adjacent time zones is equal to or less than a search margin ⁇ .
- the second calculation module 144 calculates a preferred start time of two time zones ( , Likelihood probability of -1 , -1) is less than or equal to the search margin ( ⁇ ), the preferred start time ( ).
- the second calculation module 144 calculates a preferred end time of two time zones ( , +1) likelihood of operation , If the difference between +1) is less than or equal to the search margin ( ⁇ ), then the preferred end time ( ).
- the second calculating module 144 calculates the probability of operation ( , If the difference of -1) is greater than or equal to the search margin ( ⁇ ), it is determined that the extension of the preferred interval is impossible and the preferred start time ( ) And preferred end time ( ).
- the second calculation module 144 may use the algorithm of FIG. ) And preferred end time ( ) Is calculated. Calculated preferred start time ( ) And preferred end time ( Is assumed to be 9 and 16, respectively, the second calculation module 144 repeats until the preference interval can no longer be extended.
- the preferred start time Likelihood probability of
- the probability of an action in the adjusted previous time zone If the difference of -1) is less than the search margin ( ⁇ ), then the preferred start time ( Update) Preferred End Time ( Likelihood probability of ) And the probability of an action in the adjusted previous time zone ( If the difference of +1) is less than the search margin ( ⁇ ), then the preferred end time ( Update)
- the second calculation module 144 stops repeating when it is no longer possible to extend the preferred section. In this way, the second calculation module 144 determines the preferred start time ( ) As 6, and the preferred end time ( ) Is calculated as 16.
- the third calculating module 146 calculates a preferred time of the electronic devices classified into the third type.
- the third type of electronic device may be scheduled discretely as opposed to the first type and the second type of electronic device.
- the third type of electronic device has a preferred start time (compared to the first type and the second type).
- preferred end time ( ) Is more likely to be used.
- the third calculation module 146 uses the threshold value ⁇ to find the estimated preferred time zone.
- the third calculating module 146 calculates an operation probability probability higher than the threshold value ⁇ .
- the time zone with) is included in the preferred time zone to calculate the preferred time of the third type of electronic device.
- the third calculating module 146 may determine the probability of operation ( , ) Prefers the earliest time zone with a greater than threshold ( ⁇ ) to start time ( ) And the probability of an operation ( , ) Favors the later of the timezones where the threshold is greater than the threshold ( ⁇ ). Calculate The third calculation module 146 can calculate the preferred start time ( ) And preferred end time ( If the time between the two is shorter than the operating time T a of the first type of electronic device, the threshold value ⁇ is updated to recalculate the preferred time.
- the third calculating module 146 repeatedly performs the following calculation.
- the third calculation module 146 calculates a preferred start time having an operability probability higher than the threshold value ⁇ through Equations 2 and 3 below. ) And preferred end time ( ) Is calculated.
- the third calculation module 146 may use the preferred start time ( ) And preferred end time ( ) Can be calculated as 12 and 18 respectively.
- the schedule generator 160 generates an optimal schedule of each of the plurality of electronic devices located in the area based on the preferred time calculated by the preferred time calculator 140.
- the schedule generator 160 generates an optimal schedule by reflecting a preferred time of the electronic devices in the objective function shown in Equation 5 below.
- ⁇ is the specific gravity factor that determines which weight to share between electricity bill and user convenience
- Is the real-time electricity rate Is whether electronic device a is operated at time t
- Is the type classification of the electronic device (0 for the first type, 1 for the second type, 2 for the third type
- Is the degree of discomfort when the electronic device i operates at time t Means the period of time (in hours) that an electronic device should operate per day.
- the schedule generator 160 sets the constraints of Equations 6 to 11 below and performs operations on the objective function.
- the schedule generator 160 limits the specific gravity coefficient ⁇ for adjusting the importance of the electric charge portion and the user discomfort portion of the objective function to a real number between 0 and 1.
- the schedule generator 160 restricts the use of too much power in one time zone as a matter that is applied to each time zone t. In this way, the schedule generator 160 prevents black out of the power system.
- the schedule generation unit 160 limits the total time (ie, operation time T a ) during which the electronic device to be scheduled is operated per day.
- the schedule generator 160 calculates user discomfort, but increases discomfort as the user moves away from the preferred time.
- the schedule generator 160 may operate according to time zones to minimize power charges and user inconvenience. ).
- the above-described objective function may calculate another scheduling result by adjusting the specific gravity coefficient ( ⁇ ) because there is a trick in which user inconvenience is converted into an electric charge.
- the schedule generation unit 160 operates according to time zones as a result of the schedule of each of the plurality of electronic devices located in the territory when optimization is completed. ) Is calculated.
- 10 and 11 are flowcharts illustrating a schedule generation method according to an embodiment of the present invention.
- a schedule generation method includes a type classification step S100, a preferred time calculation step S200, and a schedule generation step S300.
- type classification step S100 types of a plurality of electronic devices located in an area are classified.
- the electronic device is classified into one of a first type, a second type, and a third type.
- an electronic device that cannot be controlled is classified into a first type among a plurality of electronic devices located in an area.
- the operation must be performed within the preferred time, and when the operation is started, it is determined that the electronic device that cannot be stopped for the operation time (T a ) is an uncontrollable electronic device, and classified as the first type do.
- the first type of electronic device must guarantee the operation during the operation time T a , and cannot change the operation time zone according to a schedule of other electronic devices.
- an electronic device that does not interfere among a plurality of electronic devices located in an area is classified into a second type.
- the type classification step S100 as in the first type (ie, an uncontrollable electronic device), when the operation is started, the operation cannot be stopped for the operation time T a , but the operation time zone is set according to the schedule of other electronic devices.
- the changeable electronic device is judged as an electronic device that cannot interfere, and classified into a second type.
- the second type of electronic device should guarantee the operation during the operation time T a , but may advance or delay the operation time zone in consideration of the schedule of other electronic devices.
- the type classification step (S100) among the plurality of electronic devices located in the area, electronic devices that may interfere may be classified into a third type.
- the type classification step (S100) unlike the first type and the second type, it is determined that the electronic device can interfere with the electronic device that operates discretely, and is classified into the third type.
- the third type of electronic device may stop the operation even during the operation time T a , and change the operation time zone according to a schedule of other electronic devices.
- the preferred time of the electronic devices located in the area is calculated.
- the preferred time is calculated by using different algorithms according to the types classified by the type classification unit 120.
- the preferred time calculating step S200 may include calculating a first type preferred time step S220 for calculating a preferred time of electronic devices classified as a first type, and a preferred time of electronic devices classified as a second type. Calculating a second type preference time (S240) and calculating a preferred time of the electronic device classified into the third type (S260).
- an operation probability probability (that is, a probability of whether the electronic device is “currently operated” for each time period based on usage statistics of the first type of electronic device) ) Is calculated.
- the preferred start time of the first type of electronic device ( ) And preferred end time ( ) Is calculated.
- the preferred start time ( ) And preferred end time ( ), The search index (i) and the temporary variable (Temp) are initialized.
- the maximum frequency is searched linearly, and if a higher frequency interval appears, the preferred start time ( ) And preferred end time ( ).
- the preferred start time ( ) P refers the time zone after the operation time (T a -1) to the preferred end time ( Calculate
- the second type preference time calculating step (S240) a preference time of the electronic device classified into the second type is calculated.
- the second type of electronic device cannot stop the operation during the operation time T a , but since the operation time zone can be changed, an additional technique for finding another free time zone in the second type preferred time calculation step (S240). This applies.
- a preferred start time of the second type of electronic device is obtained through the same operation as the above-described first type preference time calculating step S220. ) And preferred end time ( ) Is calculated.
- the preferred start time calculated in the first type preference time calculation step S220 ( ) And preferred end time ( ) May be used to calculate a preferred time of the second type of electronic device.
- the search margin ⁇ is used to find another free time zone.
- the second type preference time calculating step (S240) if the difference in the probability of the operability of two adjacent time zones is equal to or less than a search margin ⁇ , the preference interval is extended.
- the preferred start time of two time zones ( , Probability of operation (-1) , -1) is less than or equal to the search margin ( ⁇ ), the preferred start time ( ).
- the preferred end time of the two time zones ( , +1) likelihood of operation is less than or equal to the search margin ( ⁇ ), then the preferred end time ( Expand).
- the second type preference time calculating step (S240) if the difference in the probability of operation is greater than or equal to the search margin ⁇ , it is determined that the extension of the preference interval is impossible and thus the preferred start time ( ) And preferred end time ( ).
- the third type preference time calculating step (S260) a preference time of the electronic device classified into the third type is calculated.
- the third type of electronic device may be scheduled discretely as opposed to the first type and the second type of electronic device.
- the third type of electronic device has a preferred start time (compared to the first type and the second type).
- preferred end time ( ) Is more likely to be used.
- a threshold value ⁇ is used to find an estimated preferred time zone.
- the probability of operation (r) higher than the threshold value ⁇ is included in the preferred time zone to calculate the preferred time of the third type of electronic device.
- the third calculating module 146 may determine the probability of operation ( , ) Is calculated as the preferred start time of the earliest time zone among the time zones where the threshold value ( ⁇ ) is greater than the threshold value ( ⁇ ). , ) Favors the later of the timezones where the threshold is greater than the threshold ( ⁇ ).
- the third calculation module 146 can calculate the preferred start time ( ) And preferred end time ( If the time between the two is shorter than the operating time (T a ) of the first type of electronic device (a), the threshold value ( ⁇ ) is updated to recalculate the preferred time.
- the preferred start time ( ) And preferred end time (S260) is updated when the estimated preferred time zone, which is a time zone between), is a time zone shorter than the operation time T a .
- the preference interval is extended using the updated threshold value ⁇ .
- the third type preferred time calculation step (S260) terminates the calculated estimated preferred duration is longer than the operating time (T a).
- an optimum schedule of each of the plurality of electronic devices located in the area is generated based on the preference time calculated in the preferred time calculation step (S200).
- an optimal schedule is generated by reflecting a preferred time of the electronic devices in the objective function (see Equation 5).
- the specific gravity coefficient ( ⁇ ) for adjusting the importance of the electric charge portion and the user discomfort portion of the objective function is limited to a real number between 0 and 1.
- BO is a matter that is applied to each time zone (t) so as not to use too much power in one time zone. In this way, the schedule generator 160 prevents black out of the power system.
- the total time (ie, operation time T a ) for operating the electronic device that is the scheduling target per day is limited.
- the user discomfort is calculated, but as the distance from the preferred time increases, the discomfort increases.
- the schedule generation step (S300) whether or not the operation according to the time zone to minimize the power bill and user inconvenience ( ).
- the above-described objective function may calculate another scheduling result by adjusting the specific gravity coefficient ( ⁇ ) because there is a trick in which user inconvenience is converted into an electric charge.
- the schedule generation step (S300) when optimization is completed, whether or not operation is performed according to time slots as a result of each of a plurality of electronic devices located in the territory. ) Is calculated.
- FIGS. 12 to 19 are diagrams for explaining simulation results using a schedule generating apparatus and method according to an exemplary embodiment of the present invention.
- the simulation scenario includes 33 electronics and considers all the energy consumption, operating time (T a ), and preferred time.
- the electronics are distributed evenly according to the type ⁇ , and the profile of the electronics used in the simulation is as shown in FIG.
- FIG. 13 illustrates a scheduling result of each electronic device according to a time zone when the objective function considers only a preferred time zone.
- the present invention and the prior art is different in the scheduling results because the operating time of some electronic devices is shorter than the preferred time zone.
- the schedule of the electronic device can be assigned anywhere within the preferred time zone.
- 15 is a scheduling result of each electronic device according to a time zone when the objective function only considers an electric charge.
- the electronics were allocated at low rates between 00:00 to 04:00 and 22:00 to 24:00, and you can see that the constraints work well.
- FIG. 16 shows electricity rates according to time zones when the objective function only considers electricity rates. You can see that power consumption is concentrated at the lowest rates for real time rates from 00:00 to 04:00 and 22:00 to 24:00. Unlike the conventional scheduling, the scheduling of the present invention is more concentrated at 04:00. In the present invention, the electronic device may be scheduled ahead of the preferred time zone. However, conventional scheduling techniques cannot schedule electronic devices earlier than the preferred time zone.
- FIG. 18 is a scheduling result of each electronic device according to a time zone when the objective function considers both an electric charge and user convenience
- FIG. 20 is an electric charge according to time zone when the objective function considers both an electric charge and user convenience.
- the electricity rate between 22:00 and 24:00 can be seen to be changed while considering user convenience.
- the electric charge of 15:00 is reduced compared to when considering only user convenience.
- the present invention satisfies both electric charges and user convenience.
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Abstract
전자기기의 유형에 따라 서로 다른 알고리즘을 이용하여 동작 선호 시간을 산출하고, 선호 시간 및 실시간 전기 요금을 근거로 스케줄을 생성하여 전력 요금 및 사용자 불편도를 최소화하도록 한 스케줄 생성 장치 및 방법을 제시한다. 제시된 스케줄 생성 장치는 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들을 유형별로 분류하고, 복수의 전자기기들의 선호 시간을 산출하되, 전자기기의 유형에 따라 서로 다른 알고리즘을 이용하여 선호 시간을 산출하고, 산출한 복수의 전자기기들의 선호 시간 및 실시간 전기 요금을 근거로 전력 요금 및 사용자 불편도를 최소화하는 스케줄을 생성한다.
Description
본 발명은 전자기기의 작동 스케줄을 생성하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주거 수요 반응 시스템에서 실시간 요금제가 적용된 수용가에 위치한 전자기기들의 작동 스케줄을 생성하는 스케줄 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.
전자기기의 작동 스케줄(또는 에너지 스케줄)은 전력 요금 절약, 피크 전력 절감, 사용자 편의성 증대 세 가지 중 하나 이상을 달성하는 것을 목표로 수립된다.
종래에는 전력 공급사를 중심으로 전자기기의 작동 스케줄을 생성하기 때문에 피크 전력 절감을 중심으로 스케줄을 생성해 왔다.
최근에는 사용자를 중심으로 전자 기기의 작동 스케줄을 생성하는 방향으로 변화하고 있어, 사용자 편의성을 해치지 않는 선에서 전력 요금을 절약하는 스케줄 생성 기술이 연구되고 있다.
Mohsenian-Rad와 Leon-Garcia의 연구에서는 피크 소비 조건 하에서 각 가정의 전자기기가 작동하기 전에 대기하는 시간과 전기 요금 간의 납득할 만한 타협을 주제로 했다. 하지만 그 방법에서 다양한 전자기기 유형을 고려하지 않았고 오직 예약 가능한 전자기기만을 다루었다.
Yi et al.의 연구에서는 스마트 그리드에서 전기 요금과 대기 시간을 최소화하기 위해 중단법을 사용하는 에너지 스케줄링 방법을 다루었다. 하지만 전자기기의 작업 시간을 고려하지 않았기 때문에 사용자 편의성을 증대시키지 못한다.
Chen et al. 의 연구에서는 에너지 스케줄링을 전자기기의 동작 시간을 지연시켜도 되는가에 따라 지연-내성과 비 지연-내성으로 분류했는데, 이 방법으로는 전자기기 스케줄을 앞당기는 것이 불가능하기 때문에 적합하지 않다.
이에, 전력분야에서는 사용자의 불편함을 최소화하면서 전력 요금과 피크 전력을 절감할 수 있는 스케줄 생성 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로, 전자기기의 유형에 따라 서로 다른 알고리즘을 이용하여 동작 선호 시간을 산출하고, 선호 시간 및 실시간 전기 요금을 근거로 스케줄을 생성하여 전력 요금 및 사용자 불편도를 최소화하도록 한 스케줄 생성 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전자기기 스케줄 유형의 다양성, 사용자 편의성, 스케줄 앞당기기를 모두 고려한 최적화 모델을 수립하여 스마트 그리드에서 각 가정의 전자기기의 작동 스케줄을 실시간 요금제에 맞추어 조정함으로써 전력 요금과 피크 전력을 절감하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 장치는 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들을 유형별로 분류하는 유형 분류부, 복수의 전자기기들의 선호 시간을 산출하되, 유형 분류부에서 분류한 유형에 따라 서로 다른 알고리즘을 이용하여 선호 시간을 산출하는 선호 시간 산출부 및 선호 시간 산출부에서 산출한 복수의 전자기기들의 선호 시간 및 실시간 전기 요금을 근거로 스케줄을 생성하는 스케줄 생성부를 포함한다.
유형 분류부는 선호 시간 내에 반듯이 작동하고 동작 시간 동안 작동을 중단할 수 없어 동작 시간대를 변경할 수 없는 전자기기를 제1 유형으로 분류하고, 선호 시간 내에 반듯이 작동하고 동작 시간 동안 작동을 중단할 수 없지만 동작 시간대를 변경할 수 있는 전자기기를 제2 유형으로 분류하고, 동작 시간 동안 작동을 중단할 수 있고, 동작 시간대를 변경할 수 있는 전자기기를 제3 유형으로 분류한다.
선호 시간 산출부는 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 포함하는 선호 시간을 산출한다.
선호 시간 산출부는 유형 분류부에서 제1 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 제1 산출 모듈을 포함하고, 제1 산출 모듈은 제1 유형으로 분류된 전자기기의 시간대별 동작 가능성 확률을 산출하고, 동작 가능성 확률을 근거로 시간대별 작동 시작 가능성을 산출하고, 가장 높은 시간대별 작동 시작 가능성을 갖는 시간대를 선호 시작 시간으로 산출하고, 선호 시작 시간에서 작동 시간만큼 뒤의 시간대를 선호 종료 시간으로 산출한다.
선호 시간 산출부는 유형 분류부에서 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 제2 산출 모듈을 포함하고, 제2 산출 모듈은 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 산출하고, 인접한 두 시간대의 동작 확률의 차이가 검색 마진 이하이면 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간 중 적어도 하나를 변경하여 선호 구간을 확장하고, 인접한 두 시간대의 동작 확률의 차이가 검색 마진 이하이면 변경된 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간으로 산출한다. 이때, 제2 산출 모듈은 두 시간대의 선호 시작 시간의 동작 확률 차이가 검색 마진 이하이면 선호 시작 시간을 확장하고, 두 시간대의 선호 종료 시간의 동작 확률 차이가 검색 마진 이하이면 선호 종료 시간을 확장한다.
선호 시간 산출부는 유형 분류부에서 제3 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 제3 산출 모듈을 포함하고, 제3 산출 모듈은 제3 유형으로 분류된 전자기기의 시간대별 동작 가능성 확률을 산출하고, 문턱값 이상의 동작 가능성 확률을 갖는 시간대를 선호 시간대로 산출하고, 선호 시간대 중에서 가장 앞의 시간대를 선호 시작 시간으로 산출하고, 선호 시간대 중에서 가장 뒤의 시간대를 선호 종료 시간으로 산출한다. 이때, 제3 산출 모듈은 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간 사이의 시간이 제3 유형으로 분류된 전자기기의 동작 시간보다 짧으면 문턱값을 갱신하여 선호 시간을 재산출한다.
스케줄 생성부는 수학식
(여기서, w는 전기 요금과 사용자 편의성 사이의 비중 계수, 
는 실시간 전기 요금이고, 
는 시간 t에서 전자기기 a의 작동 여부이고, 
는 전자기기가 작동할 때 소모하는 전력량이고, 
는 전기 요금의 치수 매개변수이고, 
는 사용자 불편도의 치수 매개변수이고, 
는 전자기기의 유형이고, 
는 전자기기가 t시간에 작동할 때의 불편도, 
는 전자기기가 하루에 작동해야하는 동작 시간)에 선호 시간을 반영하여 스케줄을 생성한다. 스케줄 생성부는 전력 요금과 사용자 불편도가 최소인 시간대별 작동 여부를 근거로 복수의 전자기기들의 스케줄을 생성한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 방법은 유형 분류부에 의해, 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들을 유형별로 분류하는 단계, 선호 시간 산출부에 의해, 복수의 전자기기들의 선호 시간을 산출하되, 분류하는 단계에서 분류한 유형에 따라 서로 다른 알고리즘을 이용하여 선호 시간을 산출하는 단계 및 스케줄 생성부에 의해, 선호 시간을 산출하는 단계에서 산출한 복수의 전자기기들의 선호 시간 및 실시간 전기 요금을 근거로 스케줄을 생성하는 단계를 포함한다.
분류하는 단계는 선호 시간 내에 반듯이 작동하고 동작 시간 동안 작동을 중단할 수 없어 동작 시간대를 변경할 수 없는 전자기기를 제1 유형으로 분류하는 단계, 선호 시간 내에 반듯이 작동하고 동작 시간 동안 작동을 중단할 수 없지만 동작 시간대를 변경할 수 있는 전자기기를 제2 유형으로 분류하는 단계 및 동작 시간 동안 작동을 중단할 수 있고, 동작 시간대를 변경할 수 있는 전자기기를 제3 유형으로 분류하는 단계를 포함한다.
선호 시간을 산출하는 단계에서는 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 포함하는 선호 시간을 산출한다.
선호 시간을 산출하는 단계는 분류하는 단계에서 제1 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계를 포함하고, 제1 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계는 제1 유형으로 분류된 전자기기의 시간대별 동작 가능성 확률을 산출하는 단계, 동작 가능성 확률을 근거로 시간대별 작동 시작 가능성을 산출하는 단계, 가장 높은 시간대별 작동 시작 가능성을 갖는 시간대를 선호 시작 시간으로 산출하는 단계 및 선호 시작 시간에서 작동 시간만큼 뒤의 시간대를 선호 종료 시간으로 산출하는 단계를 포함한다.
선호 시간을 산출하는 단계는 분류하는 단계에서 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계를 포함하고, 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계는 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 산출하는 단계, 인접한 두 시간대의 동작 확률의 차이가 검색 마진 이하이면 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간 중 적어도 하나를 변경하여 선호 구간을 확장하는 단계 및 인접한 두 시간대의 동작 확률의 차이가 검색 마진 이하이면 변경된 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간으로 산출하는 단계를 포함한다.
선호 구간을 확장하는 단계는 두 시간대의 선호 시작 시간의 동작 확률 차이가 검색 마진 이하이면 선호 시작 시간을 확장하는 단계 및 두 시간대의 선호 종료 시간의 동작 확률 차이가 검색 마진 이하이면 선호 종료 시간을 확장하는 단계를 포함한다.
선호 시간을 산출하는 단계는 분류하는 단계에서 제3 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계를 포함하고, 제3 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계는 제3 유형으로 분류된 전자기기의 시간대별 동작 가능성 확률을 산출하는 단계, 문턱값 이상의 동작 가능성 확률을 갖는 시간대를 선호 시간대로 산출하는 단계, 산출한 선호 시간대 중에서 가장 앞의 시간대를 선호 시작 시간으로 산출하는 단계 및 산출한 선호 시간대 중에서 가장 뒤의 시간대를 선호 종료 시간으로 산출하는 단계를 포함한다. 이때, 제3 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계는 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간 사이의 시간이 제3 유형으로 분류된 전자기기의 동작 시간보다 짧으면 문턱값을 갱신하여 선호 시간을 재산출하는 단계를 더 포함한다.
스케줄을 생성하는 단계에서는 수학식
(여기서, w는 전기 요금과 사용자 편의성 사이의 비중 계수, 
는 실시간 전기 요금이고, 
는 시간 t에서 전자기기 a의 작동 여부이고, 
는 전자기기가 작동할 때 소모하는 전력량이고, 
는 전기 요금의 치수 매개변수이고, 
는 사용자 불편도의 치수 매개변수이고, 
는 전자기기의 유형이고, 
는 전자기기가 t시간에 작동할 때의 불편도, 
는 전자기기가 하루에 작동해야하는 동작 시간)에 선호 시간을 반영하여 스케줄을 생성한다. 스케줄을 생성하는 단계에서는 전력 요금과 사용자 불편도가 최소인 시간대별 작동 여부를 근거로 복수의 전자기기들의 스케줄을 생성한다.
본 발명에 의하면, 스케줄 생성 장치 및 방법은 전자기기의 유형에 따라 서로 다른 알고리즘을 이용하여 동작 선호 시간을 산출하고, 선호 시간 및 실시간 전기 요금을 근거로 스케줄을 생성하여 전력 요금 및 사용자 불편도를 최소화할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 3 및 도 4는 도 2의 제1 산출 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 도 2의 제2 산출 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 7 내지 도 9는 도 2의 제3 산출 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 12 내지 도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 장치 및 방법을 이용한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 3 및 도 4는 도 2의 제1 산출 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 5 및 도 6은 도 2의 제2 산출 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 7 내지 도 9는 도 2의 제3 산출 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 스케줄 생성 장치(100)는 유형 분류부(120), 선호 시간 산출부(140), 스케줄 생성부(160)를 포함한다.
유형 분류부(120)는 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들의 유형을 분류한다. 유형 분류부(120)는 전자기기를 제1 유형, 제2 유형 및 제3 유형 중 하나의 유형으로 구분한다.
유형 분류부(120)는 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들 중에서 통제할 수 없는 전자기기를 제1 유형으로 분류한다. 유형 분류부(120)는 선호 시간 내에 반듯이 작동해야 하며, 작동을 시작하면 동작 시간 동안 작동을 중단시킬 수 없는 전자기기를 통제할 수 없는 전자기기로 판단하고, 제1 유형으로 분류한다. 이때, 제1 유형의 전자기기는 동작 시간 동안의 작동을 보장해야 하고, 다른 전자기기들의 스케줄에 따라 동작 시간대를 변경할 수 없다.
유형 분류부(120)는 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들 중에서 방해할 수 없는 전자기기를 제2 유형으로 분류한다. 유형 분류부(120)는 제1 유형(즉, 통제할 수 없는 전자기기)과 마찬가지로 작동을 시작하면 동작 시간 동안 작동을 중단시킬 수 없지만, 다른 전자기기들의 스케줄에 따라 동작 시간대를 변경할 수 있는 전자기기를 방해할 수 없는 전자기기로 판단하고, 제2 유형으로 분류한다. 이때, 제2 유형의 전자기기는 동작 시간 동안의 작동을 보장해야 하지만, 다른 전자기기들의 스케줄을 고려하여 동작 시간대를 앞당기거나 미룰 수 있다.
유형 분류부(120)는 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들 중에서 방해할 수 있는 전자기기를 제3 유형으로 분류한다. 유형 분류부(120)는 제1 유형 및 제2 유형과 달리 이산적으로 작동하는 전자기기를 방해할 수 있는 전자기기로 판단하고, 제3 유형으로 분류한다. 이때, 제3 유형의 전자기기는 동작 시간 동안에도 작동을 중단시킬 수 있고, 다른 전자기기들의 스케줄에 따라 동작 시간대를 변경할 수 있다.
선호 시간 산출부(140)는 영역 내에 위치한 전자기기들의 선호 시간을 산출한다. 선호 시간 산출부(140)는 유형 분류부(120)에서 분류된 유형에 따라 서로 다른 알고리즘을 이용하여 선호 시간을 산출한다. 이때, 선호 시간 산출부(140)는 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 포함하는 선호 시간을 산출한다.
이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 선호 시간 산출부(140)는 제1 산출 모듈(142), 제2 산출 모듈(144) 및 제3 산출 모듈(146)을 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예를 용이하게 설명하기 위해서 선호 시간 산출부(140)가 제1 산출 모듈(142) 내지 제3 산출 모듈(146)을 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 하나의 산출 모듈로 구성되어 모든 유형의 선호 시간을 산출할 수 있다.
제1 산출 모듈(142)은 제1 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출한다.
제1 산출 모듈(142)은 제1 유형의 전자기기의 사용 통계를 근거로 각 시간대별로 전자기기가 "현재 동작 중"인지에 대한 확률인 동작 가능성 확률(
)을 산출한다.
제1 유형의 전자기기(a)는 작동을 시작하면 동작 시간(Ta) 동안 작동을 중단시킬 수 없다. 이에, 제1 산출 모듈(142)은 하기의 수학식 1을 이용해 시간대별 작동 시작 가능성(
)을 산출한다.
여기서, 
는 제1 유형의 전자기기 a가 t 시간에 시작할 가능성인 작동 시작 가능성을 의미하는 시간대별 작동 시작 가능성이고, 
는 전자기기 a가 시간 t에서 동작 중인지에 대한 확률인 동작 가능성 확률을 의미하고, Ta는 제1 유형의 전자기기 a의 동작 시간을 의미한다.
제1 산출 모듈(142)은 제1 유형의 전자기기의 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 산출한다. 도 3을 참조하면, 제1 산출 모듈(142)은 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
), 검색 색인(i) 및 임시 변수(Temp)를 초기화한다. 이때, 제1 산출 모듈(142)은 선호 시작 시간(
) 및 검색 색인(i)을 1로 초기화하고, 선호 종료 시간을 Ta-1로 초기화하고, 가장 높은 계산하기 위해 사용되는 임시 변수(Temp)를 0으로 초기화한다. 제1 산출 모듈(142)은 선형적으로 최대 빈도를 검색하고, 더 높은 빈도 구간이 등장하면 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 갱신한다.
즉, 제1 산출 모듈(142)은 검색 색인(i)이 가능한 시간대를 순회하면서 가장 높은 동작 가능성 확률(
)을 갖는 시간대를 검출하여 선호 시작 시간(
)으로 산출한다. 제1 산출 모듈(142)은 선호 시작 시간(
)에서 Ta-1만큼 뒤의 시간대를 선호 종료 시간(
)으로 산출한다.
일례로, 도 4를 참조하면, 제1 산출 모듈(142)은 제1 유형의 전자 기기의 동작 시간(Ta)이 8인 경우, 기산출한 시간대별 작동 시작 가능성(
)이 가장 자주 등장하는 구간을 선택하여 선호 시작 시간(
)을 6으로 산출하고, 선호 종료 시간(
)을 16으로 산출한다.
제2 산출 모듈(144)은 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출한다. 여기서, 제2 유형의 전자기기는 동작 시간(Ta) 동안 작동을 중단할 수 없지만, 동작 시간대를 변경할 수 있으므로, 제2 산출 모듈(144)은 다른 여유 시간대를 찾기 위한 추가적인 기법이 적용된다.
제2 산출 모듈(144)은 상술한 제1 산출 모듈(142)과 동일한 동작을 통해 제2 유형의 전자기기의 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 산출한다. 여기서, 제1 산출 모듈(142)이 제2 유형의 전자기기에 대해 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 산출하고, 제2 산출 모듈(144)은 제1 산출 모듈(142)로부터 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 수신할 수도 있다.
이때, 도 5를 참조하면, 제2 산출 모듈(144)은 다른 여유 시간대를 찾기 위해 검색 마진(ε)을 이용한다. 제2 산출 모듈(144)은 인접한 두 시간대의 동작 가능성 확률의 차이가 검색 마진(ε) 이하이면 선호 구간을 확장한다. 제2 산출 모듈(144)은 두 시간대의 선호 시작 시간(
, 
-1 )의 동작 가능성 확률(
, 
-1)의 차이가 검색 마진(ε) 이하이면 선호 시작 시간(
)을 확장한다. 제2 산출 모듈(144)은 두 시간대의 선호 종료 시간(
, 
+1)의 동작 가능성 확률(
, 
+1)의 차이가 검색 마진(ε) 이하이면 선호 종료 시간(
)을 확장한다.
제2 산출 모듈(144)은 동작 가능성 확률(
, 
-1)의 차이가 검색 마진(ε) 이상이면 선호 구간의 확장이 불가능한 것으로 판단하여 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 확정한다.
일례로, 도 6을 참조하면, 제2 산출 모듈(144)은 상술한 도 4의 알고리즘을 이용해 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 산출한다. 산출한 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)은 각각 9 및 16인 것으로 가정하면, 제2 산출 모듈(144)은 선호 구간을 더 이상 확장할 수 없을 때까지 반복한다.
이때, 선호 시작 시간(
)의 동작 가능성 확률(
)과 조정된 이전 시간대의 동작 가능성 확률(
-1)의 차가 검색 마진(ε)보다 작으면 선호 시작 시간(
)을 갱신하다. 선호 종료 시간(
)의 동작 가능성 확률(
)과 조정된 이전 시간대의 동작 가능성 확률(
+1)의 차가 검색 마진(ε)보다 작으면 선호 종료 시간(
)을 갱신하다.
제2 산출 모듈(144)은 더 이상 선호 구간을 확장할 수 없게 되면 반복을 중단한다. 이를 통해, 제2 산출 모듈(144)은 선호 시작 시간(
)을 6으로 산출하고, 선호 종료 시간(
)을 16으로 산출한다.
제3 산출 모듈(146)은 제3 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출한다. 여기서, 제3 유형의 전자기기는 제1 유형 및 제2 유형의 전자기기와는 대조적으로 이산적으로 스케줄링될 수 있다. 이에, 제3 유형의 전자기기는 제1 유형 및 제2 유형에 비해 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)의 사용 가능성이 더 높아진다.
제3 산출 모듈(146)은 추정 선호 시간대를 찾기 위해 문턱값(Γ)을 이용한다. 제3 산출 모듈(146)은 문턱값(Γ)보다 높은 동작 가능성 확률(
, 
)을 갖는 시간대를 선호 시간대에 포함시켜 제3 유형의 전자기기의 선호 시간을 산출한다. 이때, 제3 산출 모듈(146)은 동작 가능성 확률(
, 
)이 문턱값(Γ)보다 큰 시간대 중 가장 앞의 시간대를 선호 시작 시간(
)으로 산출하고, 동작 가능성 확률(
, 
)이 문턱값(Γ)보다 큰 시간대 중 가장 뒤의 시간대를 선호 종료 시간(
)으로 산출한다. 제3 산출 모듈(146)은 선호 시작 시간(
)과 선호 종료 시간(
) 사이의 시간이 제1 유형의 전자 기기의 동작 시간(Ta)보다 짧은 경우, 문턱값(Γ)을 갱신하여 선호 시간을 재산출한다.
도 7을 참조하면, 제3 산출 모듈(146)은 다음의 계산을 반복 수행한다.
제3 산출 모듈(146)은 하기의 수학식 2 및 수학식 3을 통해 문턱값(Γ)보다 높은 동작 가능성 확률을 갖는 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 산출한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제3 산출 모듈(146)은 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 각각 12와 18로 산출할 수 있다. 하지만, 이런 추정 선호 시간대는 동작 시간(Ta=10) 보다 짧은 시간대이기 때문에 사용될 수 없다. 따라서, 하기의 수학식 4를 통해 문턱값(Γ)을 갱신한다.
그에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 제3 산출 모듈(146)은 갱신된 문턱값(Γ)을 이용해 선호 구간을 확장한다. 이때, 제3 산출 모듈(146)은 추정 선호 시간대가 동작 시간(Ta=10) 보다 길면 산출을 종료한다. 결과적으로, 제3 산출 모듈(146)은 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 각각 6과 18로 산출한다.
스케줄 생성부(160)는 선호 시간 산출부(140)에서 산출한 선호 시간을 근거로 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들 각각의 최적 스케줄을 생성한다. 스케줄 생성부(160)는 하기의 수학식 5에 표시된 목적 함수에 전자기기들의 선호 시간을 반영하여 최적 스케줄을 생성한다.
여기서, ω는 전기 요금과 사용자 편의성 사이에서 어느 쪽에 비중을 줄지를 정하는 비중 계수이고, 
는 실시간 전기 요금이고, 
는 시간 t에서 전자기기 a의 작동 여부이고, 
는 전자기기 i(i는 a와 같은 전자기기)가 작동중일 때 소모하는 전력량이고, 
, 
는 전기 요금(덧셈의 좌항)과 사용자 불편도(우항) 간의 단위가 다르기 때문에 부여하는 치수 매개변수(Scaling parameter)이고, 
는 전자기기의 종류 구분(제1 유형이면 0, 제2 유형이면 1, 제3 유형이면 2)이고, 
는 전자기기 i가 시간 t 에 작동할 때의 불편도이고, 
는 전자기기가 하루에 작동해야 하는 기간(시간)을 의미한다.
이때, 목적 함수(수학식 5)에 별도의 제약조건을 설정하지 않는 경우 스케줄 생성을 위한 연산량이 증가하기 때문에 빠른 처리가 불가능하다. 이에, 스케줄 생성부(160)는 하기의 수학식 6 내지 수학식 11의 제약조건을 설정한 후 목적 함수에 대해 연산을 수행한다.
수학식 6과 같이, 스케줄 생성부(160)는 목적 함수의 전기 요금 부분과 사용자 불편도 부분의 중요도를 조절하기 위한 비중 계수(ω)를 0에서 1 사이의 실수로 제한한다.
수학식 7과 같이, 스케줄 생성부(160)는 BO는 각 시간대(t)마다 적용되는 사항으로 한 시간대에 너무 많은 전력을 사용하지 못하도록 제한한다. 이를 통해 스케줄 생성부(160)는 전력계통의 블랙 아웃(Black out) 발생을 방지한다.
수학식 8과 같이, 스케줄 생성부(160)는 스케줄링 대상이 되는 전자기기가 하루에 동작하는 총 시간(즉, 동작 시간(Ta))을 제한한다.
수학식 9와 같이, 스케줄 생성부(160)는 제1 유형의 전자기기(
=0)를 반드시 선호 시간 내에서 동작시키도록 제한한다. 이때, 부등호로 표시되어 있으나 상술한 수학식 8에 의해 실제는 고정된다.
수학식 10과 같이, 스케줄 생성부(160)는 제1 유형의 전자기기(
=0)를 반드시 선호 시간 내에서 동작시키도록 제한한다. 이때, 부등호로 표시되어 있으나 상술한 수학식 8에 의해 실제는 고정된다.
수학식 11과 같이, 스케줄 생성부(160)는 사용자 불편도를 산출하되, 선호 시간에서 멀어질수록 불편도를 증가시킨다.
제1 유형의 전자기기(
=0)를 반드시 선호 시간 내에서 동작시키도록 제한한다. 이때, 부등호로 표시되어 있으나 상술한 수학식 8에 의해 실제는 고정된다.
스케줄 생성부(160)는 전력 요금과 사용자 불편도를 최소화하는 시간대별 작동 여부(
)를 검출한다. 이때, 상술한 목적 함수는 사용자 불편도가 전기 요금으로 환산되는 트릭이 존재하기 때문에 비중 계수(ω)를 조절함에 따라 다른 스케줄링 결과를 산출할 수 있다. 스케줄 생성부(160)는 최적화가 완료되면 영영 내에 위치한 복수의 전자기기들 각각의 스케줄 결과로 시간대별 작동 여부(
)를 산출한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 방법은 유형 분류 단계(S100), 선호 시간 산출 단계(S200) 및 스케줄 생성 단계(S300)를 포함한다.
유형 분류 단계(S100)에서는 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들의 유형을 분류한다. 유형 분류 단계(S100)에서는 전자기기를 제1 유형, 제2 유형 및 제3 유형 중 하나의 유형으로 구분한다.
유형 분류 단계(S100)에서는 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들 중에서 통제할 수 없는 전자기기를 제1 유형으로 분류한다. 유형 분류 단계(S100)에서는 선호 시간 내에 반듯이 작동해야 하며, 작동을 시작하면 동작 시간(Ta) 동안 작동을 중단시킬 수 없는 전자기기를 통제할 수 없는 전자기기로 판단하고, 제1 유형으로 분류한다. 이때, 제1 유형의 전자기기는 동작 시간(Ta) 동안의 작동을 보장해야 하고, 다른 전자기기들의 스케줄에 따라 동작 시간대를 변경할 수 없다.
유형 분류 단계(S100)에서는 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들 중에서 방해할 수 없는 전자기기를 제2 유형으로 분류한다. 유형 분류 단계(S100)에서는 제1 유형(즉, 통제할 수 없는 전자기기)과 마찬가지로 작동을 시작하면 동작 시간(Ta) 동안 작동을 중단시킬 수 없지만, 다른 전자기기들의 스케줄에 따라 동작 시간대를 변경할 수 있는 전자기기를 방해할 수 없는 전자기기로 판단하고, 제2 유형으로 분류한다. 이때, 제2 유형의 전자기기는 동작 시간(Ta) 동안의 작동을 보장해야 하지만, 다른 전자기기들의 스케줄을 고려하여 동작 시간대를 앞당기거나 미룰 수 있다.
유형 분류 단계(S100)에서는 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들 중에서 방해할 수 있는 전자기기를 제3 유형으로 분류한다. 유형 분류 단계(S100)에서는 제1 유형 및 제2 유형과 달리 이산적으로 작동하는 전자기기를 방해할 수 있는 전자기기로 판단하고, 제3 유형으로 분류한다. 이때, 제3 유형의 전자기기는 동작 시간(Ta) 동안에도 작동을 중단시킬 수 있고, 다른 전자기기들의 스케줄에 따라 동작 시간대를 변경할 수 있다.
선호 시간 산출 단계(S200)에서는 영역 내에 위치한 전자기기들의 선호 시간을 산출한다. 선호 시간 산출 단계(S200)에서는 유형 분류부(120)에서 분류된 유형에 따라 서로 다른 알고리즘을 이용하여 선호 시간을 산출한다. 이때, 선호 시간 산출 단계(S200)에서는 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 포함하는 선호 시간을 산출한다.
도 11을 참조하면, 선호 시간 산출 단계(S200)는 제1 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 제1 유형 선호 시간 산출 단계(S220), 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240) 및 제3 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 제3 유형 선호 시간 산출 단계(S260)를 포함한다.
제1 유형 선호 시간 산출 단계(S220)에서는 제1 유형의 전자기기의 사용 통계를 근거로 각 시간대별로 전자기기가 "현재 동작 중"인지에 대한 확률인 동작 가능성 확률(
)을 산출한다.
제1 유형의 전자기기는 작동을 시작하면 동작 시간(Ta) 동안 작동을 중단시킬 수 없다. 이에, 제1 유형 선호 시간 산출 단계(S220)에서는 시간대별 작동 시작 가능성(
)을 산출한다(수학식 1 참조).
제1 유형 선호 시간 산출 단계(S220)에서는 제1 유형의 전자기기의 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 산출한다. 제1 유형 선호 시간 산출 단계(S220)에서는 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
), 검색 색인(i) 및 임시 변수(Temp)를 초기화한다. 이때, 제1 유형 선호 시간 산출 단계(S220)에서는 선호 시작 시간(
) 및 검색 색인(i)을 1로 초기화하고, 선호 종료 시간을 Ta-1로 초기화하고, 가장 높은 계산하기 위해 사용되는 임시 변수(Temp)를 0으로 초기화한다. 제1 유형 선호 시간 산출 단계(S220)에서는 선형적으로 최대 빈도를 검색하고, 더 높은 빈도 구간이 등장하면 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 갱신한다.
즉, 제1 유형 선호 시간 산출 단계(S220)에서는 검색 색인(i)이 가능한 시간대를 순회하면서 가장 높은 동작 가능성 확률(
)을 갖는 시간대를 검출하여 선호 시작 시간(
)으로 산출한다. 제1 유형 선호 시간 산출 단계(S220)에서는 선호 시작 시간(
)에서 동작 시간(Ta-1) 만큼 뒤의 시간대를 선호 종료 시간(
)으로 산출한다.
제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240)에서는 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출한다. 여기서, 제2 유형의 전자기기는 동작 시간(Ta) 동안 작동을 중단할 수 없지만, 동작 시간대를 변경할 수 있으므로, 제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240)에서는 다른 여유 시간대를 찾기 위한 추가 적인 기법이 적용된다.
제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240)에서는 상술한 제1 유형 선호 시간 산출 단계(S220)와 동일한 동작을 통해 제2 유형의 전자기기의 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 산출한다. 여기서, 제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240)에서는 제1 유형 선호 시간 산출 단계(S220)에서 산출한 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 이용하여 제2 유형의 전자기기의 선호 시간을 산출할 수도 있다.
이때, 제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240)에서는 다른 여유 시간대를 찾기 위해 검색 마진(ε)을 이용한다. 제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240)에서는 인접한 두 시간대의 동작 가능성 확률의 차이가 검색 마진(ε) 이하이면 선호 구간을 확장한다.
제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240)에서는 두 시간대의 선호 시작 시간(
, 
-1)의 동작 가능성 확률(
, 
-1)의 차이가 검색 마진(ε) 이하이면 선호 시작 시간(
)을 확장한다. 제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240)에서는 두 시간대의 선호 종료 시간(
, 
+1)의 동작 가능성 확률(
, 
+1)의 차이가 검색 마진(ε) 이하이면 선호 종료 시간(
)을 확장 한다.
제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240)에서는 동작 가능성 확률의 차이가 검색 마진(ε) 이상이면 선호 구간의 확장이 불가능한 것으로 판단하여 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 확정한다.
이때, 선호 시작 시간(
)의 동작 가능성 확률(
)과 조정된 이전 시간대의 동작 확률(
-1)의 차가 검색 마진(ε)보다 작으면 선호 시작 시간(
)을 갱신하다. 선호 종료 시간(
)의 동작 확률(
)과 조정된 이전 시간대의 동작 확률(
+1)의 차가 검색 마진(ε)보다 작으면 선호 종료 시간(
)을 갱신하다.
제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240)에서는 더 이상 선호 구간을 확장할 수 없게 되면 반복을 중단한다. 이를 통해, 제2 유형 선호 시간 산출 단계(S240)에서는 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 포함하는 제2 유형의 전자기기의 선호 시간을 산출한다.
제3 유형 선호 시간 산출 단계(S260)에서는 제3 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출한다. 여기서, 제3 유형의 전자기기는 제1 유형 및 제2 유형의 전자기기와는 대조적으로 이산적으로 스케줄링될 수 있다. 이에, 제3 유형의 전자기기는 제1 유형 및 제2 유형에 비해 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)의 사용 가능성이 더 높아 진다.
제3 유형 선호 시간 산출 단계(S260)에서는 추정 선호 시간대를 찾기 위해 문턱값(Γ)을 이용한다. 선호 시간 산출 단계(S200)에서는 문턱값(Γ)보다 높은 동작 가능성 확률(
, 
)을 갖는 시간대를 선호 시간대에 포함시켜 제3 유형의 전자기기의 선호 시간을 산출한다. 이때, 제3 산출 모듈(146)은 동작 가능성 확률(
, 
)이 문턱값(Γ)보다 큰 시간대 중 가장 앞의 시간대를 선호 시작 시간으로 산출하고, 동작 가능성 확률(
, 
)이 문턱값(Γ)보다 큰 시간대 중 가장 뒤의 시간대를 선호 종료 시간(
)으로 산출한다. 제3 산출 모듈(146)은 선호 시작 시간(
)과 선호 종료 시간(
) 사이의 시간이 제1 유형의 전자기 기(a)의 동작 시간(Ta)보다 짧은 경우, 문턱값(Γ)을 갱신하여 선호 시간을 재산출한다.
제3 유형 선호 시간 산출 단계(S260)에서는 문턱값(Γ)보다 높은 동작 확률을 갖는 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
)을 산출한다.
제3 유형 선호 시간 산출 단계(S260)에서는 선호 시작 시간(
) 및 선호 종료 시간(
) 사이의 시간대인 추정 선호 시간대가 동작 시간(Ta)보다 짧은 시간대인 경우 문턱값(Γ)을 갱신한다.
제3 유형 선호 시간 산출 단계(S260)에서는 갱신된 문턱값(Γ)을 이용해 선호 구간을 확장한다. 이때, 제3 유형 선호 시간 산출 단계(S260)에서는 추정 선호 시간대가 동작 시간(Ta)보다 길면 산출을 종료한다.
스케줄 생성 단계(S300)에서는 선호 시간 산출 단계(S200)에서 산출한 선호 시간을 근거로 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들 각각의 최적 스케줄을 생성한다. 스케줄 생성 단계(S300)에서는 목적 함수(수학식 5 참조)에 전자기기들의 선호 시간을 반영하여 최적 스케줄을 생성한다.
이때, 목적 함수에 별도의 제약조건을 설정하지 않는 경우 스케줄 생성을 위한 연산량이 증가하기 때문에 빠른 처리가 불가능하다.
이에, 스케줄 생성 단계(S300)에서는 제약 조건(수학식 6 내지 수학식 11 참조)을 설정한 후 목적 함수에 대한 연산을 수행한다.
스케줄 생성 단계(S300)에서는 목적 함수의 전기 요금 부분과 사용자 불편도 부분의 중요도를 조절하기 위한 비중 계 수(ω)를 0에서 1사이의 실수로 제한한다.
스케줄 생성 단계(S300)에서는 BO는 각 시간대(t)마다 적용되는 사항으로 한 시간대에 너무 많은 전력을 사용하지 못하도록 제한한다. 이를 통해 스케줄 생성부(160)는 전력계통의 블랙 아웃(Black out) 발생을 방지한다. 스케줄 생성 단계(S300)에서는 스케줄링 대상이 되는 전자기기가 하루에 동작하는 총 시간(즉, 동작 시간(Ta))을 제한한다. 스케줄 생성 단계(S300)에서는 제1 유형의 전자기기(
=0)를 반드시 선호 시간 내에서 동작시키도록 제한한다. 스케줄 생성 단계(S300)에서는 제1 유형의 전자기기(
=0)를 반드시 선호 시간 내에서 동작시키도록 제한한다. 스케줄 생성 단계(S300)에서는 사용자 불편도를 산출하되, 선호 시간에서 멀어질수록 불편도를 증가시킨다.
스케줄 생성 단계(S300)에서는 전력 요금과 사용자 불편도를 최소화하는 시간대별 작동 여부(
)를 검출한다. 이때, 상술한 목적 함수는 사용자 불편도가 전기 요금으로 환산되는 트릭이 존재하기 때문에 비중 계수(ω)를 조절함에 따라 다른 스케줄링 결과를 산출할 수 있다. 스케줄 생성 단계(S300)에서는 최적화가 완료되면 영영 내에 위치한 복수의 전자기기들 각각의 스케줄 결과로 시간대별 작동 여부(
)를 산출한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 장치 및 방법을 이용하여 시뮬레이션을 수행한 결과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 아래와 같다. 도 12 내지 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄 생성 장치 및 방법을 이용한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
시뮬레이션 시나리오는 33개의 전자기기를 포함하고 에너지 소비, 동작 시간(Ta), 선호 시간을 모두 고려한다. 전자기기들은 유형(Φ)에 따라 균등하게 분배되며, 시뮬레이션에 사용된 전자기기의 프로파일은 도 12에 도시된 바와 같다.
도 13은 목적 함수가 선호 시간대만을 고려할 때 시간대에 따른 각 전자기기의 스케줄링 결과로, 제1 유형의 전자기기(Φ=0)들과 제2 유형의 전자기기(Φ=1)들은 연속된 시간대에 배정되었다. 반면에, 제3 유형의 전자기기(Φ=2)들은 연속되지 않은 시간대에 배정되었다. 이에, 이 최적화 문제가 전자기기의 유형에 따라 잘 작동함을 알 수 있다.
도 14는 목적 함수가 사용자 선호도만을 고려할 때의 전기 요금으로, 본 발명과 종래의 스케줄 생성 기술 모두 시간 요금제와 상관없이 선호 시간에 따라 전자기기들의 스케줄을 생성하는 것을 알 수 있다.
하지만, 본 발명과 종래기술은 일부 전자기기의 동작 시간은 선호 시간대보다 짧기 때문에 스케줄링 결과에는 차이가 있다. 이 경우 전자기기의 스케줄은 선호 시간대 안의 어느 곳에든 배정될 수 있다.
도 15는 목적 함수가 오직 전기 요금만을 고려할 때의 시간대에 따른 각 전자기기의 스케줄링 결과이다. 전자기기들은 00:00부터 04:00과 22:00부터 24:00까지의 실시간 요금이 낮은 때에 배정되었고, 제약 조건들이 잘 작동함을 확인할 수 있다.
도 16은 목적 함수가 전기 요금만을 고려할 때의 시간대에 따른 전기 요금을 보여준다. 전력 소모가 00:00부터 04:00과 22:00부터 24:00까지의 실시간 요금이 가장 낮은 때에 집중되는 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 스케줄링은 종래의 스케줄링과 달리 04:00에 더 집중되어 있다. 본 발명에서는 전자기기가 선호 시간대보다 앞당겨서 스케줄링될 수 있다. 그러나, 종래의 스케줄링 기술에서는 선호 시간대보다 이른 시간에 전자기기를 스케줄링할 수 없다.
도 18은 목적 함수가 전기 요금과 사용자 편의성을 모두 고려할 때의 시간대에 따른 각 전자기기의 스케줄링 결과이고, 도 20은 목적 함수가 전기 요금과 사용자 편의성을 모두 고려할 때의 시간대에 따른 전기 요금이다.
22:00부터 24:00 사이의 전기 요금은 이전의 그래프와 달리 사용자 편의성도 고려하면서 달라진 모습을 확인할 수 있다. 또한, 사용자 편의성만을 고려했을 때와 비교했을 때 15:00의 전기 요금은 줄어든 것을 확인할 수 있다.
이를 통해, 이 결과에서는 전기 요금과 사용자 편의성을 모두 고려하고 있음을 확인할 수 있다. 22:00부터 24:00의 경우 종래에는 동작 시간을 앞당길 수 없기 때문에 상대적으로 요금이 싼 후반 구간에 집중되는 것을 알 수 있다.
도 19는 전기 요금 합과 불편도를 나타낸다. 만약, 최적화 문제가 전기 요금만을 고려한다면 요금은 479센트까지 내려갈 수 있다. 하지만, 사용자 편의성은 103.2로 급격하게 증가한다. 종래의 전기 요금은 조금 더 비싸고 더 낮은 불편도를 보인다. 이는 본 발명에서 스케줄이 앞당겨질 수 있기 때문이다. 사용자 불편도를 신경 쓰지 않기 때문에 더 가격이 싼 시간대로 스케줄이 집중된다. 만약 최적화 문제가 전기 요금과 사용자 편의성을 모두 고려한다면 불편도는 0.6까지 떨어진다. 전기 요금은 종래보다 약간 높게 나왔다.
하지만, 종래에는 스케줄을 앞당길 수 없기 때문에 불편도가 크다. 그러므로, 본 발명이 전기 요금과 사용자 편의성을 모두 만족한다고 할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
Claims (20)
- 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들을 유형별로 분류하는 유형 분류부;상기 복수의 전자기기들의 선호 시간을 산출하되, 상기 유형 분류부에서 분류한 유형에 따라 서로 다른 알고리즘을 이용하여 선호 시간을 산출하는 선호 시간 산출부; 및상기 선호 시간 산출부에서 산출한 상기 복수의 전자기기들의 선호 시간 및 실시간 전기 요금을 근거로 스케줄을 생성하는 스케줄 생성부를 포함하는 스케줄 생성 장치.
- 제1항에 있어서,상기 유형 분류부는,선호 시간 내에 반듯이 작동하고 동작 시간 동안 작동을 중단할 수 없어 동작 시간대를 변경할 수 없는 전자기기를 제1 유형으로 분류하고,선호 시간 내에 반듯이 작동하고 동작 시간 동안 작동을 중단할 수 없지만 동작 시간대를 변경할 수 있는 전자기기를 제2 유형으로 분류하고,동작 시간 동안 작동을 중단할 수 있고, 동작 시간대를 변경할 수 있는 전자기기를 제3 유형으로 분류하는 스케줄 생성 장치.
- 제1항에 있어서,상기 선호 시간 산출부는 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 포함하는 선호 시간을 산출하는 스케줄 생성 장치.
- 제1항에 있어서,상기 선호 시간 산출부는 상기 유형 분류부에서 제1 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 제1 산출 모듈을 포함하고,상기 제1 산출 모듈은 상기 제1 유형으로 분류된 전자기기의 시간대별 동작 가능성 확률을 산출하고, 상기 동작 가능성 확률을 근거로 시간대별 작동 시작 가능성을 산출하고, 가장 높은 시간대별 작동 시작 가능성을 갖는 시간대를 선호 시작 시간으로 산출하고, 상기 선호 시작 시간에서 작동 시간만큼 뒤의 시간대를 선호 종료 시간으로 산출하는 스케줄 생성 장치.
- 제1항에 있어서,상기 선호 시간 산출부는 상기 유형 분류부에서 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 제2 산출 모듈을 포함하고,상기 제2 산출 모듈은 상기 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 산출하고, 인접한 두 시간대의 동작 확률의 차이가 검색 마진 이하이면 상기 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간 중 적어도 하나를 변경하여 선호 구간을 확장하고, 인접한 두 시간대의 동작 확률의 차이가 검색 마진 이하이면 변경된 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 상기 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간으로 산출하는 스케줄 생성 장치.
- 제5항에 있어서,상기 제2 산출 모듈은 두 시간대의 선호 시작 시간의 동작 확률 차이가 검색 마진 이하이면 상기 선호 시작 시간을 확장하고, 두 시간대의 선호 종료 시간의 동작 확률 차이가 검색 마진 이하이면 상기 선호 종료 시간을 확장하는 스케줄 생성 장치.
- 제1항에 있어서,상기 선호 시간 산출부는 상기 유형 분류부에서 제3 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 제3 산출 모듈을 포함하고,상기 제3 산출 모듈은 상기 제3 유형으로 분류된 전자기기의 시간대별 동작 가능성 확률을 산출하고, 문턱값 이상의 동작 가능성 확률을 갖는 시간대를 선호 시간대로 산출하고, 선호 시간대 중에서 가장 앞의 시간대를 선호 시작 시간으로 산출하고, 선호 시간대 중에서 가장 뒤의 시간대를 선호 종료 시간으로 산출하는 스케줄 생성 장치.
- 제7항에 있어서,상기 제3 산출 모듈은 상기 선호 시작 시간 및 상기 선호 종료 시간 사이의 시간이 상기 제3 유형으로 분류된 전자기기의 동작 시간보다 짧으면 상기 문턱값을 갱신하여 선호 시간을 재산출하는 스케줄 생성 장치.
- 제1항에 있어서,상기 스케줄 생성부는 수학식
(여기서, w는 전기 요금과 사용자 편의성 사이의 비중 계수,는 실시간 전기 요금이고,
는 시간 t에서 전자기기 a의 작동 여부이고,
는 전자기기가 작동할 때 소모하는 전력량이고,
는 전기 요금의 치수 매개변수이고,
는 사용자 불편도의 치수 매개변수이고,
는 전자기기의 유형이고,
는 전자기기가 t시간에 작동할 때의 불편도,
는 전자기기가 하루에 작동해야하는 동작 시간)에 상기 선호 시간을 반영하여 스케줄을 생성하는 스케줄 생성 장치.
- 제9항에 있어서,상기 스케줄 생성부는 전력 요금과 사용자 불편도가 최소인 시간대별 작동 여부를 근거로 상기 복수의 전자기기들의 스케줄을 생성하는 스케줄 생성 장치.
- 유형 분류부에 의해, 영역 내에 위치한 복수의 전자기기들을 유형별로 분류하는 단계;선호 시간 산출부에 의해, 상기 복수의 전자기기들의 선호 시간을 산출하되, 상기 분류하는 단계에서 분류한 유형에 따라 서로 다른 알고리즘을 이용하여 선호 시간을 산출하는 단계;스케줄 생성부에 의해, 상기 선호 시간을 산출하는 단계에서 산출한 상기 복수의 전자기기들의 선호 시간 및 실시간 전기 요금을 근거로 스케줄을 생성하는 단계를 포함하는 스케줄 생성 방법.
- 제11항에 있어서,상기 분류하는 단계는,선호 시간 내에 반듯이 작동하고 동작 시간 동안 작동을 중단할 수 없어 동작 시간대를 변경할 수 없는 전자기기를 제1 유형으로 분류하는 단계;선호 시간 내에 반듯이 작동하고 동작 시간 동안 작동을 중단할 수 없지만 동작 시간대를 변경할 수 있는 전자기기를 제2 유형으로 분류하는 단계; 및동작 시간 동안 작동을 중단할 수 있고, 동작 시간대를 변경할 수 있는 전자기기를 제3 유형으로 분류하는 단계를 포함하는 스케줄 생성 방법.
- 제11항에 있어서,상기 선호 시간을 산출하는 단계에서는 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 포함하는 선호 시간을 산출하는 스케줄 생성 방법.
- 제11항에 있어서,상기 선호 시간을 산출하는 단계는 상기 분류하는 단계에서 제1 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계를 포함하고,상기 제1 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계는,상기 제1 유형으로 분류된 전자기기의 시간대별 동작 가능성 확률을 산출하는 단계;상기 동작 가능성 확률을 근거로 시간대별 작동 시작 가능성을 산출하는 단계;가장 높은 시간대별 작동 시작 가능성을 갖는 시간대를 선호 시작 시간으로 산출하는 단계; 및상기 선호 시작 시간에서 작동 시간만큼 뒤의 시간대를 선호 종료 시간으로 산출하는 단계를 포함하는 스케줄 생성 방법.
- 제11항에 있어서,상기 선호 시간을 산출하는 단계는 상기 분류하는 단계에서 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계를 포함하고,상기 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계는,상기 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 산출하는 단계;인접한 두 시간대의 동작 확률의 차이가 검색 마진 이하이면 상기 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간 중 적어도 하나를 변경하여 선호 구간을 확장하는 단계; 및인접한 두 시간대의 동작 확률의 차이가 검색 마진 이하이면 변경된 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간을 상기 제2 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시작 시간 및 선호 종료 시간으로 산출하는 단계를 포함하는 스케줄 생성 방법.
- 제15항에 있어서,상기 선호 구간을 확장하는 단계는,두 시간대의 선호 시작 시간의 동작 확률 차이가 검색 마진 이하이면 상기 선호 시작 시간을 확장하는 단계; 및두 시간대의 선호 종료 시간의 동작 확률 차이가 검색 마진 이하이면 상기 선호 종료 시간을 확장하는 단계를 포함하는 스케줄 생성 방법.
- 제11항에 있어서,상기 선호 시간을 산출하는 단계는 상기 분류하는 단계에서 제3 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계를 포함하고,상기 제3 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계는,상기 제3 유형으로 분류된 전자기기의 시간대별 동작 가능성 확률을 산출하는 단계;문턱값 이상의 동작 가능성 확률을 갖는 시간대를 선호 시간대로 산출하는 단계;상기 산출한 선호 시간대 중에서 가장 앞의 시간대를 선호 시작 시간으로 산출하는 단계; 및상기 산출한 선호 시간대 중에서 가장 뒤의 시간대를 선호 종료 시간으로 산출하는 단계를 포함하는 스케줄 생성 방법.
- 제17항에 있어서,상기 제3 유형으로 분류된 전자기기의 선호 시간을 산출하는 단계는,상기 선호 시작 시간 및 상기 선호 종료 시간 사이의 시간이 상기 제3 유형으로 분류된 전자기기의 동작 시간보다 짧으면 상기 문턱값을 갱신하여 선호 시간을 재산출하는 단계를 더 포함하는 스케줄 생성 방법.
- 제11항에 있어서,상기 스케줄을 생성하는 단계에서는 수학식
(여기서, w는 전기 요금과 사용자 편의성 사이의 비중 계수,는 실시간 전기 요금이고,
는 시간 t에서 전자기기 a의 작동 여부이고,
는 전자기기가 작동할 때 소모하는 전력량이고,
는 전기 요금의 치수 매개변수이고,
는 사용자 불편도의 치수 매개변수이고,
는 전자기기의 유형이고,
는 전자기기가 t시간에 작동할 때의 불편도,
는 전자기기가 하루에 작동해야하는 동작 시간)에 상기 선호 시간을 반영하여 스케줄을 생성하는 스케줄 생성 장치.
- 제19항에 있어서,상기 스케줄을 생성하는 단계에서는 전력 요금과 사용자 불편도가 최소인 시간대별 작동 여부를 근거로 상기 복수의 전자기기들의 스케줄을 생성하는 스케줄 생성 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR20120032812A (ko) * | 2010-09-29 | 2012-04-06 | 주식회사 에스원 | 전자기기 확인 및 전자기기의 전력사용량 확인방법 및 전자기기 확인 및 전자기기의 전기사용량 확인시스템 |
| KR20120072016A (ko) * | 2010-12-23 | 2012-07-03 | 한국전자통신연구원 | 지능형 전력망 연동 홈 네트워크에서의 전력 관리 시스템, 전력 관리 장치 및 방법 |
| KR101313182B1 (ko) * | 2012-05-25 | 2013-09-30 | 삼성중공업 주식회사 | 소비 전력 감시 장치 및 감시 방법 |
| KR20140109900A (ko) * | 2013-01-11 | 2014-09-16 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 온디맨드형 전력 제어 시스템, 온디맨드형 전력 제어 시스템 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 |
| KR101862218B1 (ko) * | 2017-02-15 | 2018-07-05 | (주)이젝스 | 전자기기 식별에 의한 상황 인지 시스템 및 그 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20120032812A (ko) * | 2010-09-29 | 2012-04-06 | 주식회사 에스원 | 전자기기 확인 및 전자기기의 전력사용량 확인방법 및 전자기기 확인 및 전자기기의 전기사용량 확인시스템 |
| KR20120072016A (ko) * | 2010-12-23 | 2012-07-03 | 한국전자통신연구원 | 지능형 전력망 연동 홈 네트워크에서의 전력 관리 시스템, 전력 관리 장치 및 방법 |
| KR101313182B1 (ko) * | 2012-05-25 | 2013-09-30 | 삼성중공업 주식회사 | 소비 전력 감시 장치 및 감시 방법 |
| KR20140109900A (ko) * | 2013-01-11 | 2014-09-16 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 온디맨드형 전력 제어 시스템, 온디맨드형 전력 제어 시스템 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 |
| KR101862218B1 (ko) * | 2017-02-15 | 2018-07-05 | (주)이젝스 | 전자기기 식별에 의한 상황 인지 시스템 및 그 방법 |
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