WO2022045851A1 - 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 iot형 건물관리장치 및 건물관리시스템 - Google Patents

로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 iot형 건물관리장치 및 건물관리시스템 Download PDF

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김정석
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    • G—PHYSICS
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    • G16Y—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
    • G16Y40/00—IoT characterised by the purpose of the information processing
    • G16Y40/10—Detection; Monitoring

Definitions

  • the present invention relates to an IoT-type building management device and a building management system using LoRa-Wi-Fi mesh communication, and more particularly, to a remote control server using a LoRa network and a Wi-Fi mesh network to transmit environmental information of a building.
  • the technique is disclosed.
  • LoRa communication is an abbreviation of Long Range, which means large-scale, low-power, long-distance wireless communication.
  • LoRa communication has low standby power and low price, so it is widely used in IoT technology.
  • LoRa communication has the advantage of being able to send and receive small-scale data with low power without a separate base station or relay equipment, and is required for secure two-way communication.
  • LoRa communication is widely used not only for home use but also for industrial use.
  • BEMS Building Energy Management System
  • Republic of Korea Patent Publication No. 10-1873333 (registered on June 26, 2018) relates to an energy demand prediction method, a distributed energy management method and system, at least one or more zone agents that acquire environmental data, acquire device energy usage data for energy devices and personal devices operated in each zone, and manage physical information for each zone; and generating occupant estimation information for each zone through the first machine learning model including temperature data and CO2 data among the environmental data, and device energy usage data for the personalized device as input data, and the occupant estimation information;
  • the zone energy demand forecasting data for each zone is generated through the second machine learning model including the environmental data, the device energy usage data for the energy device and the personal device, and the physical information for each zone as input data. It is a technical feature to include a machine learning device that transmits to the agent.
  • the conventional technology senses power data such as a distribution board installed inside a thick concrete wall, but communication is blocked by Bluetooth or Wi-Fi, so there is a limitation.
  • the technical problem to be solved by the present invention is an IoT-type building management device using LoRa-Wi-Fi mesh communication that can transmit information measured from an indoor IoT terminal to an external control server in real time using a LoRa network and a Wi-Fi mesh network, and To provide a building management system.
  • an IoT-type building management device and a building management system using LoRa-Wi-Fi mesh communication that can quickly detect a fire on a distribution board and transmit it to a control server to quickly respond to a fire.
  • an IoT-type building management device and a building management system using LoRa-Wi-Fi mesh communication that can maintain the temperature and humidity of the indoor space within the comfort range based on the output of cooling and heating loads due to the temperature difference between indoors and outdoors.
  • LoRa-IoT-type building management device using Wi-Fi mesh communication is connected to a LoRa network connected to a plurality of IoT terminals installed on each floor inside a building to collect measurement information, and to be installed between floors
  • the first gateway may transmit a test signal to the Wi-Fi mesh network to which a plurality of routers are connected, and reset the router receiving a response signal to the test signal to the Wi-Fi mesh network.
  • control unit may further include a control unit that communicates with the second gateway to control different reception rights from the first gateway.
  • control server may provide an alarm signal to the manager terminal.
  • LoRa-IoT-type building management system using Wi-Fi mesh communication is connected to a plurality of IoT terminals installed on each floor in a building, and a LoRa network connected to the IoT terminal to provide measurement information
  • a first gateway that collects and transmits the measurement information through a Wi-Fi mesh network installed between floors, and the second gateway that is connected to the Wi-Fi mesh network and transmits the measurement information through a commercial network connected to an external control server. It includes an IoT-type building management device including a, and the control server for receiving and integrated management of the measurement information.
  • information measured from an indoor IoT terminal can be transmitted to an external control server in real time using the LoRa network and the Wi-Fi mesh network.
  • Wi-Fi mesh network it is possible to enable stable communication even in an unstable state of communication.
  • FIG. 1 is a block diagram of an IoT-type building management system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of use of an IoT terminal for measuring power in the IoT-type building management system according to FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a block diagram of an IoT-type building management device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating communication between a first gateway and a second gateway in the IoT-type building management device according to FIG. 3 .
  • FIG. 5 is an exemplary diagram for explaining that a plurality of first gateways form a Wi-Fi mesh network in the IoT-type building management device according to FIG. 3 .
  • FIG. 6 is an exemplary view for explaining the detection of a fire in the IoT-type building management device according to FIG. 3 .
  • FIG. 7 is a block diagram of a control server in an IoT-type building management system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exemplary diagram for explaining the setting of a temperature and humidity comfort zone for an indoor space in the comfort zone management unit among the control servers according to FIG. 7 .
  • FIG. 9 is an exemplary diagram for explaining re-correction of a comfort zone by using thermal image information for an indoor space in the comfort zone management unit among the control servers according to FIG. 7 .
  • FIG. 10 is an exemplary diagram for explaining that the indoor air quality status is provided in the form of an icon from the second control unit of the control server according to FIG. 7 to the manager terminal.
  • 11 is an exemplary diagram for explaining the determination of whether a failure has been processed by the failure management unit among the control servers according to FIG. 7 .
  • FIG. 12 is an exemplary diagram for explaining the determination of a failure using a time series prediction model in the failure management unit among the control servers according to FIG. 7 .
  • FIG. 1 is a block diagram of an IoT-type building management system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exemplary diagram of an IoT terminal for measuring power in the IoT-type building management system according to FIG. 1 .
  • an IoT-type building management system includes an IoT terminal 10 , an IoT-type building management device 100 , and a control server 200 .
  • the IoT terminal 10 can measure indoor temperature, humidity, fine dust, ultrafine dust, carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), VOC (volatile organic components), and tVOC (total volatile organic components) concentration in real time.
  • the IoT terminal 10 may be installed on a distribution board or a distribution board to measure current, and may collect line voltage, frequency, power factor, and amount of power as power information.
  • the IoT terminal 10 may control the operation of the air conditioner installed in the room.
  • the IoT terminal 10 can also detect a fire such as a distribution board using a photoelectric fire sensor.
  • the IoT terminal 10 may be installed on the distribution board 11 as shown in FIG. 2 and used as a watt-hour meter for measuring power.
  • wireless communication is possible by installing the IoT terminal 10 through the cover of the distribution board 11 .
  • the IoT terminal 10 may communicate with the first gateway 110 directly or through a repeater. In this way, by installing the IoT terminal 10 through the distribution board 11 , the construction cost is reduced, and wireless communication can be made possible in the existing method of communicating with a wire.
  • the IoT-type building management device 100 may communicate with a plurality of IoT terminals 10 .
  • the IoT-type building management device 100 may transmit measurement information of the IoT terminal 10 to the control server 200 using the first gateway 110 and the second gateway 120 .
  • the first gateway 110 receives measurement information using the LoRa network 101 and the Wi-Fi mesh network 102 and transmits the received measurement information to the second gateway 120 .
  • the second gateway 120 receives the measurement information using the Wi-Fi mesh network 102 and the commercial network and transmits it to the control server 200 .
  • the IoT-type building management device 100 can quickly update the measurement information of the IoT terminal 10 in various locations of the building to the control server 200 .
  • the control server 200 communicates with the IoT type building management device 100 .
  • the control server 200 receives measurement information of the IoT terminal 10 through the second gateway 120 of the IoT type building management device 100 and analyzes it.
  • the control server 200 analyzes the measurement information to generate and transmit a control signal for the air conditioner in the building. These control signals reduce indoor air pollution or reduce energy consumption.
  • the control server 200 may alarm this to the manager terminal 20 so that the fire can be extinguished early.
  • the control server 200 may also use the location information of the IoT terminal 10 to notify the manager terminal 20 when a departure occurs.
  • FIG. 3 is a block diagram of an IoT-type building management apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining communication between a first gateway and a second gateway in the IoT-type building management apparatus according to FIG.
  • FIG. 5 is an exemplary view for explaining that a plurality of first gateways form a Wi-Fi mesh network in the IoT-type building management device according to FIG. 3
  • FIG. 6 is the IoT-type building management device according to FIG. 3 , detecting a fire It is an example diagram to explain what to do.
  • the LoRa-IoT-type building management apparatus 100 using Wi-Fi mesh communication includes a first gateway 110 and a second gateway 120 .
  • the first gateway 110 is connected to the LoRa network 101 .
  • a LoRa (Long Range) communication network refers to a low-power long-distance communication network having a wide coverage and a small bandwidth.
  • the LoRa communication network is connected to a plurality of IoT (Internet of Things) terminals installed on each floor inside the building.
  • the plurality of IoT terminals 10 are used to encompass equipment that collects indoor environmental information, controls the air conditioner, or collects the amount of electricity in the distribution panel.
  • the first gateway 110 collects measurement information through a plurality of IoT terminals 10 installed on each floor.
  • the first gateway 110 is connected to the Wi-Fi mesh network (102).
  • the WIFI mesh communication network is to minimize communication instability by using a plurality of routers 111 (Access Points, APs).
  • the Wi-Fi mesh network 102 enables intra-building communication using a plurality of APs formed between floors in a building.
  • the Wi-Fi mesh network 102 is preferably built in a place where the inter-floor space is not blocked, such as stairs, escalators, and elevators.
  • the first gateway 110 transmits the measurement information collected from the LoRa network 101 to the second gateway 120 side through the Wi-Fi mesh network 102 .
  • the first gateway 110 may transmit a test signal to the Wi-Fi mesh network 102 to which the plurality of routers 111 are connected. This is to determine whether a plurality of routers 111 form a WiFi mesh network. For example, the first gateway 110 resets the router 111 from which the response signal to the test signal is received to the WiFi mesh network. The first gateway 110 may repeat the process of resetting the Wi-Fi mesh network 102 to a valid router 111 while transmitting a test signal to the plurality of routers 111 at regular time intervals. Accordingly, it is possible to minimize the blockage of communication by resetting the Wi-Fi mesh network 102 in an area where communication is unstable.
  • the first gateway 110 may acquire location information using GPS information received from the IoT terminal 10 .
  • the IoT terminal 10 is preferably installed with a GPS module.
  • the measurement information and the GPS information may be combined and transmitted to the second gateway 120 . This is to check whether the IoT terminal 10 is installed on the outdoor side of the building. For example, when the IoT terminal 10 has a designated location of the unique identification number indoors, when GPS information is obtained, the control server 200 may determine this as a failure.
  • the first gateway 110 may receive movement information of the IoT terminal 10 .
  • departure information may be generated. This is to detect a case where the IoT terminal 10 is separated from the installed position by an external force. In this case, it is preferable that a tilt sensor, an acceleration sensor, etc. are formed in the IoT terminal 10 . If the IoT unit deviates from the designated location, accurate measurement information cannot be generated, so it is determined whether there is a departure.
  • the second gateway 120 is connected to the Wi-Fi mesh network 102 .
  • the second gateway 120 collects measurement information of the entire building collected from the IoT terminal 10 through the Wi-Fi mesh network 102 .
  • the second gateway 120 transmits the collected measurement information to the external control server 200 through a commercial network.
  • the commercial network may be Long Term Evolution (LTE).
  • the external control server 200 may be implemented as a kind of cloud server, but is not necessarily limited thereto.
  • the external control server 200 serves to comprehensively collect measurement information in the building and analyze it.
  • the second gateway 120 may receive or transmit signals from the plurality of first gateways 110 .
  • the second gateway 120 may selectively receive a signal. This is so that when a plurality of first gateways 110 are grouped, only signals of some groups are received and transmitted to the control server 200 . For example, when a fire signal is transmitted from some IoT terminals 10 , only the reception authority with the corresponding first gateway 110 may be maintained, and the reception authority with the other first gateway 110 may be blocked. This is to prevent an emergency signal such as a fire signal from colliding with other signals.
  • the second gateway 120 may obtain location information.
  • the second gateway 120 may receive GPS information. This is to reset the communication protocol according to the location information of the second gateway 120 .
  • the signal may be changed by applying a preset communication standard of Thailand. This is to automatically set the communication standard according to the location information of the place where the second gateway 120 is installed. Accordingly, the second gateway 120 may automatically find a commercial network in various regions and perform communication therewith.
  • the IoT terminal 10 when the IoT terminal 10 measures the environment, indoor temperature, humidity, fine dust, ultrafine dust, carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), VOC (volatile organic components), tVOC (total volatile organic components) ) is measured in real time and transmitted to the first gateway 110 through the LoRa network 101 . Accordingly, the IoT terminal 10 can be installed in various locations, so that more effective data can be obtained. In addition, since real-time data transmission is possible wirelessly, immediate data analysis and control in the control server 200 may be possible.
  • the IoT terminal 10 when the IoT terminal 10 measures power information, even if the distribution board and the switchboard are different, overall power information is collected and transmitted to the first gateway 110 through the LoRa network 101 .
  • the IoT terminal 10 may be installed on a distribution board or a distribution board to measure current, and collect line voltage, frequency, power factor, and amount of power as power information.
  • each IoT terminal 10 is installed such that an error rate with respect to the measured value is within a preset range. Accordingly, it is possible to obtain instantaneous power information from the external control server 200 and analyze it to increase the energy efficiency of the building.
  • the IoT terminal 10 transmits operation information of the air conditioner to the first gateway 110 through the LoRa network 101 .
  • the air conditioner may be an air conditioner, an air purifier, etc. installed indoors.
  • the first gateway 110 transmits the operation information of the air conditioner to the second gateway 120 through the Wi-Fi mesh network 102 .
  • the second gateway 120 transmits the operation information transmitted through the WiFi mesh network to the control server 200 through the commercial network.
  • the control server 200 may compare operation information of the air conditioner with reference information and transmit a control signal to the IoT terminal 10 through the second gateway 120 and the first gateway 110 .
  • the LoRa-IoT-type building management apparatus 100 using the Wi-Fi mesh communication may further include a first control unit 130 .
  • the first controller 130 may communicate with the second gateway 120 to control reception rights from different first gateways 110 .
  • the second gateway 120 may be partially set with an authority to receive signals from the plurality of first gateways 110 .
  • the second gateway 120 receives a signal only from the first gateway 110 on the first floor among the first gateways 110 on the first, second, and third floors of the building, and receives a signal from the control server ( 200) is also possible.
  • the first control unit 130 may group and subdivide the plurality of first gateways 110 , and may receive signals only from some groups of the first gateways 110 . This is to prevent crosstalk of signals from the first gateways 110 of different groups.
  • the first control unit 130 blocks the signal reception of the other first gateway 110 , and the first control unit 130 detects the fire signal.
  • Authority can be controlled so that only the signal of the gateway 110 is received by the second gateway 120 . This is to urgently notify the control server 200 without interference from other signals when a fire signal is detected from the IoT terminal 10 installed on a distribution board or the like.
  • the fire signal can be quickly transmitted in real time to the control server 200 through the second gateway 120 by receiving a signal only from the corresponding first gateway 110 .
  • the first control unit 130 may receive a control signal from the external control server 200 to control the IoT terminal 10 .
  • the IoT terminal 10 can control the operation of the air conditioner, it is also possible to adjust the operation time of the air conditioner to save energy.
  • the first control unit 130 may reduce power energy by using the bypass system of the air conditioner or reduce energy consumption through defrost control and power saving control of the door system.
  • the first control unit 130 receives a control signal from the control server 200 , it is also possible to convert the first gateway 110 and the second gateway 120 to a reception mode. This is so that the control signal is transmitted to the IoT terminal 10 without signal interference.
  • the IoT-type building management apparatus 100 using the LoRa-Wi-Fi mesh communication may further include a power detection unit 140 .
  • the power detection unit 140 is formed to be detachable from the power plug of the first gateway 110 or the second gateway 120 .
  • the power detection unit 140 generates power information of the first gateway 110 or the second gateway 120 . This is to determine whether the external power of the first gateway 110 or the second gateway 120 is cut off. For example, when the external power of the first gateway 110 or the second gateway 120 is cut off, it can be driven by the internal power.
  • the first control unit 130 may generate a power cutoff signal and transmit it to the control server 200 .
  • the first control unit 130 may transmit unique identification information of the gateway whose power is cut off to the control server 200 . This is so that the control server 200 detects that the power of the first gateway 110 or the second gateway 120 is cut off and takes corrective measures.
  • the IoT-type building management device 100 using the LoRa-Wi-Fi mesh communication may further include a fire detection unit 150 .
  • the fire detection unit 150 may detect at least one of temperature, smoke, and gas in the distribution board 11 and output a fire signal when a preset value is exceeded. In this case, the fire detection unit 150 may transmit a fire signal to the control server 200 through the control unit 130 .
  • the fire detection unit 150 detects the temperature inside the distribution panel 11 using an infrared camera, and when the thermal image temperature is higher than a preset value, and either smoke or gas is detected, a fire signal may be output. This is to detect a fire inside the distribution board 11 at an early stage and to promptly warn the control server 200 according to the fire.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a control server in the IoT-type building management system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is the comfort zone management unit of the control server according to FIG. 7 to explain setting of a temperature and humidity comfort zone for an indoor space of the control server according to FIG. 7
  • FIG. 9 is an exemplary view for explaining that the comfort zone management unit uses thermal image information for the indoor space to re-correct the comfort zone
  • FIG. 10 is the control according to FIG. It is an exemplary diagram for explaining that the indoor air quality condition is provided in the form of an icon from the second control unit among the servers to the manager terminal.
  • the control server 200 of the IoT-type building management system includes an indoor environment prediction unit 210, a load management unit 220, a comfort zone management unit 230 and a second 2 includes a control unit 240 .
  • the indoor environment prediction unit 210 generates an indoor environment prediction model using at least one of temperature, humidity, fine dust, and carbon dioxide for an indoor space of a building.
  • a plurality of IoT terminals 10 are installed in the indoor space of the building to provide temperature, humidity, and carbon dioxide information for the indoor space in real time.
  • These temperature, humidity, and carbon dioxide can generate various indoor environment prediction models according to the number of people living in the indoor space.
  • the indoor environment prediction unit 210 may generate an indoor environment prediction model based on an artificial neural network.
  • the indoor environment prediction unit 210 may additionally acquire concentrations of fine dust, ultrafine dust, carbon monoxide (CO), volatile organic components (VOC), and total volatile organic components (tVOC).
  • CO carbon monoxide
  • VOC volatile organic components
  • tVOC total volatile organic components
  • Such environmental information may be provided from the IoT terminal 10 in real time.
  • the IoT terminal 10 may be installed on a distribution board, an air conditioner, a sensor, etc. and transmit environmental information in real time through a gateway connected to the LoRa network and a Wi-Fi mesh network.
  • the indoor environment prediction unit 210 may generate an indoor environment prediction model by analyzing the environmental information by time through the machine learning model. For example, the indoor environment prediction unit 210 may predict the number of occupants by time or predict an area in which pollutants are generated by time. In other words, an indoor environment prediction model can be generated by dividing an area with a large amount of inflow and outflow by users and an area with a small amount of inflow and outflow. This is to set the operation of the air conditioner differently according to the indoor environment prediction model.
  • the load management unit 220 collects indoor and outdoor environmental information and energy information, calculates and manages the heating and cooling load for the indoor environment prediction model. For example, the load management unit 220 calculates the cooling and heating load according to the temperature difference between the indoor and outdoor. In this case, the load amount may be set so that the energy consumption can be reduced by using the energy information on the energy consumption in the building. For example, when the temperature or humidity of the outside air is within the reference temperature and humidity range, the load management unit 220 may save energy by circulating the outside air.
  • the load management unit 220 may correct the cooling and heating loads by reflecting the amount of sunlight for each location of the indoor space.
  • the load may be corrected using the information on the outer wall and the insulation of the building. This is to calculate the optimal load according to the indoor environment of the building. This amount of load may vary depending on the location of the indoor space, and may vary according to the change of season. For example, the load may be varied by using the amount of heat absorption per surface area according to the amount of sunlight.
  • the load management unit 220 may receive energy information from the IoT terminal 10 in the building. For example, the load management unit 220 calculates a load capable of reducing the amount of energy used by time. The load management unit 220 may reduce energy consumption by introducing outdoor air into the room and stopping the air conditioner according to the temperature difference between the bet and the outside air. In this case, the load management unit 220 may calculate the amount of load per hour that can be introduced due to the outside air. Accordingly, it is possible to efficiently cool and heat the building while reducing energy consumption in the building.
  • the comfort zone management unit 230 sets and manages the temperature and humidity comfort zones according to the use and location of the indoor space.
  • the temperature-humidity comfort zone means the comfort range set through the analysis of the wet air curve.
  • the temperature and humidity comfort zone may vary depending on the purpose and location.
  • the comfort zone management unit 230 may set the comfort zone by setting the minimum temperature, the maximum temperature, the minimum humidity, and the maximum humidity range in the humidity air diagram.
  • Such a comfort zone serves as a standard for maintaining a comfortable indoor space by operating and controlling the air conditioner or the heater by the second control unit 240 .
  • the comfort zone management unit 230 may modify the temperature and humidity comfort zone according to the fine dust concentration of the indoor space and use it. For example, when the fine dust concentration in the indoor space is high, the comfort zone management unit 230 may lower the fine dust concentration through external ventilation. This is to allow ventilation by reflecting the fine dust concentration even when a comfortable state is maintained according to the temperature and humidity comfort zone. Therefore, indoor air quality can be improved by reflecting fine dust concentration in addition to indoor temperature and humidity.
  • the comfort zone management unit 230 may reset the comfort zone by analyzing the behavior pattern information set by people. For example, the comfort zone management unit 230 may reset the maximum temperature of the comfort zone by lowering the maximum temperature of the comfort zone when a behavior pattern that appears when people have a high temperature is detected by analyzing an image of an indoor space controlled by the comfort zone. The comfort zone management unit 230 may reset the comfort zone by increasing the minimum temperature of the comfort zone when a behavior pattern that appears when people have a low temperature is detected. The comfort zone management unit 230 may reset the maximum humidity of the comfort zone by lowering the maximum humidity of the comfort zone when a behavior pattern that appears when people have high humidity is detected. The comfort zone management unit 230 may reset the minimum humidity of the comfort zone by increasing the minimum humidity of the comfort zone when a behavior pattern that appears when people have low humidity is detected.
  • the comfort zone management unit 230 may receive thermal image information about the indoor space and reset the comfort zone. For example, the comfort zone management unit 230 may analyze a thermal image of an indoor space controlled by the comfort zone and reset the temperature by lowering the maximum temperature of the comfort zone when the thermal image temperature is high. The comfort zone management unit 230 may reset the comfort zone by increasing the minimum temperature of the comfort zone when people have a low thermal image temperature. Accordingly, the optimal comfort zone can be maintained by modifying the initially set comfort zone using the user's behavior pattern or thermal image information according to the actual occupancy rate.
  • the second control unit 240 controls the heating and cooling air conditioner of the indoor space according to the comfort zone.
  • the second control unit 240 controls the temperature and humidity of the indoor space to be maintained within the comfort zone.
  • the horizontal axis indicates temperature
  • the vertical axis indicates humidity.
  • x1 is the minimum temperature of the comfort zone (C)
  • x2 is the maximum temperature of the comfort zone
  • y1 is the minimum humidity of the comfort zone (C)
  • y2 is the maximum humidity of the comfort zone (C).
  • the second control unit 240 may provide a feeling of comfort while saving energy by controlling the air conditioner so that the air in the indoor space has the temperature and humidity in the comfort zone C.
  • the second control unit 240 lowers the temperature and increases the wind strength. can increase When the temperature and humidity of the indoor space is higher than that of the comfort zone and the humidity is between the maximum humidity and the minimum humidity (Zone 2), the second control unit 240 controls to lower the temperature. When the temperature and humidity of the indoor space is higher than that of the comfort zone and the humidity is less than the minimum humidity (Zone 3), the second control unit 240 controls to lower the temperature. The second control unit 240 does not control when the temperature and humidity of the indoor space is between the maximum temperature and the minimum temperature and the humidity is less than the minimum humidity (Zone4) than the comfort zone.
  • the second controller 240 may turn off the air conditioner and operate it in the ventilation mode.
  • the second control unit 240 may turn off the air conditioner and operate in the ventilation mode even when the temperature and humidity of the indoor space is lower than the minimum temperature of the comfort zone and higher than the minimum humidity (Zone 6).
  • the second control unit 240 turns on the dehumidifying function of the air conditioner when the temperature and humidity of the indoor space is lower than the minimum temperature of the comfort zone and higher than the maximum humidity (Zone 7).
  • the second control unit 240 turns on the dehumidifying function of the air conditioner when the temperature and humidity of the indoor space is higher than the minimum temperature of the comfort zone, lower than the maximum temperature, and the humidity is higher than the maximum humidity (Zone 8).
  • the second control unit 240 may display the indoor air quality condition in the form of an icon or emoticon through the external manager terminal 20 as shown in FIG. 9 .
  • FIG. 9 For example, (a), (b), and (c) in FIG. 9 represent air quality at different points. In this case, icons or emoticons can be used to intuitively check the air quality of each store.
  • Such indoor air quality information may also be provided to a terminal of a general user. Accordingly, a manager or a prospective visitor can easily check the indoor air quality in the current building.
  • the second control unit 240 may include a first measurement information management unit 241 , a second measurement information management unit 242 , and a measurement information transaction unit 243 .
  • the first measurement information management unit 241 encrypts and stores and manages the raw first measurement information collected from the IoT terminal 10 installed in the building.
  • the first measurement information management unit 241 may collect and encrypt the first measurement information from the plurality of IoT terminals 10 .
  • the first measurement information management unit 241 may manage the first measurement information using block chain technology. This is to keep the first measurement information primitive.
  • the first measurement information may collect the first measurement information in a preset time period.
  • the first measurement information management unit 241 may classify and manage the first measurement information according to the type of IoT terminal 10 , an installation location, and the like. For example, even if the IoT terminal 10 of the same type is installed in area A or area B, measurement information may be different.
  • the first measurement information management unit 241 may generate average measurement information according to the model and installation location of the IoT terminal 10 .
  • the first measurement information management unit 241 compares the first measurement information acquired in a specific region with the average measurement information and outputs a failure signal of the corresponding IoT terminal 10 when the reference deviation is greater than or equal to the reference deviation. This is to notify the manager of the IoT terminal 10 to check when specific first measurement information is acquired beyond the function of the IoT terminal 10 .
  • the second measurement information management unit 242 generates second measurement information by processing the first measurement information.
  • the second measurement information may be data obtained by simply copying the first measurement information, or may be data obtained by editing and processing the first measurement information.
  • the second measurement information may be a copy of the first measurement information.
  • the second measurement information may be the editing and processing of the first measurement information.
  • the second measurement information may be variously edited and processed according to the user's authority.
  • the second measurement information management unit 242 may manage the second measurement information by including the user's identification information. This is to identify the user who has created the second measurement information to prevent a third party from stealing it. Various edited versions of the second measurement information may be created according to the user's right to edit. When the second measurement information is approved, the second measurement information management unit 242 encrypts the user's identification information and combines it with the second measurement information to generate it. In this case, when a third party further edits and processes the second measurement information, identification information of the corresponding user may be added.
  • the second measurement information management unit 242 may output a warning signal when generating the second measurement information in excess of the allowable correction range of the first measurement information. This is to guide the user with the correction range of the first measurement information. For example, by using artificial intelligence technology, it is determined whether the core data field of the first measurement information is modified, and if it is within the allowable range, it is approved, and if it exceeds the allowable range, it is disapproved. Accordingly, valid second measurement information can be traded by verifying the second measurement information edited and processed by the user.
  • the measurement information transaction unit 243 trades the second measurement information at the request of a third party.
  • the measurement information transaction unit 243 has a concept like a kind of data market, and allows various users to view or edit the second measurement information processed by editing the first measurement information, which is raw data.
  • the second measurement information processed by the primary editing may be reprocessed and edited by a third party.
  • the measurement information transaction unit 243 exposes it so that the transaction is possible.
  • the measurement information transaction unit 243 connects the payment module for the second measurement information so that when payment is completed, it can be downloaded.
  • the measurement information transaction unit 243 may recommend the second measurement information related thereto when the user acquires the identification information formed in the IoT terminal 10 that generates the first measurement information to the user terminal 20 . . This is so that the user can easily obtain the second measurement information without looking at the IoT terminal 10 installed in the facility in the field and searching for it.
  • the identification information may be formed in various forms such as barcodes and QR codes.
  • the measurement information transaction unit 243 acquires and transmits the identification information of the IoT terminal 10 that generates the first measurement information to the manager terminal 20 , the user's through the unique number of the user terminal 20 You can authorize transactions by authenticating them. In this case, it is preferable that the mobile communication number or the terminal number of the manager terminal 20 is registered as user information.
  • the measurement information transaction unit 243 approves the transaction of the second measurement information only when the identification information of the IoT terminal 10 and the unique number of the manager terminal 20 are authenticated to prevent illegal macro programs or hacking. may be The measurement information transaction unit 243 may pay a preset fee to the creator of the second measurement information when the second measurement information is traded.
  • FIG. 11 is an exemplary view for explaining whether a failure is processed by the failure management unit of the control server according to FIG. 7
  • FIG. 12 is a failure determination using a time series prediction model in the failure management unit of the control server according to FIG. 7 It is an example diagram to explain what to do.
  • control server 200 may further include a failure management unit 250 .
  • the failure management unit 250 compares the usage information collected from the IoT terminal 10 installed in the facility of the building with a preset time series prediction model to determine whether the facility is abnormal.
  • the fault management unit 250 detects and diagnoses a fault in the FDD (Fault Detection and Diagnosis) method.
  • the IoT terminal 10 may be installed in various places such as a distribution board, a switchboard, an air conditioner, an air conditioner, and the like.
  • the failure management unit 250 may store and manage usage information including energy usage amount, noise information, and temperature information for each facility during normal range operation.
  • the failure management unit 250 may determine whether there is an abnormality by comparing the usage information of the normal range for each facility by time with the usage information input in real time.
  • the failure management unit 250 may transmit a warning signal to the manager terminal 20 when it is determined that there is an abnormality in the equipment.
  • the failure management unit 250 may generate a time-series prediction model by learning the usage information about the equipment in a preset time period.
  • the time series prediction information may be set based on usage information when a plurality of facilities operate in the same time zone and normal range.
  • the use information of the distribution panel, the use information of the air conditioner, and the use information of the sensor may be set as one time series prediction information. Accordingly, by comparing the use information of the distribution board, the air conditioner, and the sensor at the first time with the use information of the distribution board, the air conditioner, and the sensor in the normal range, it is possible to determine whether there is a failure. By comparing the patterns of the time series prediction model at the time when usage information is collected, more precise fault diagnosis is possible.
  • the failure management unit 250 may determine the similarity by applying dynamic time warping (DTW) between the usage information and the time series prediction model. For example, the failure management unit 250 determines the failure of the equipment according to whether the real-time measured usage information and the dynamic time warping between the time series prediction model deviates from the degree of similarity within a preset range. Accordingly, by calculating the time series of data having different units or types, it is possible to diagnose and respond to equipment failure in advance.
  • DTW dynamic time warping
  • the failure management unit 250 transmits a warning signal to the manager terminal 20 when determining the failure of the equipment.
  • an application capable of communicating with the control server 200 is installed in the manager terminal 20 or a mobile communication service is subscribed to.
  • the failure management unit 250 compares usage information with a time-series prediction model to determine whether failure is handled.
  • the failure processing signal is also possible by recognizing the identification code 11 formed in the facility. This is to verify whether the failure of the equipment is actually handled by the manager after the failure management board determines that it is a failure.
  • the failure management unit 250 determines that the failure processing is completed when the facility usage information is within the normal range of the preset time series prediction model.
  • the failure management unit 250 may determine that failure processing is not completed and retransmit a warning signal when the facility usage information is out of the normal range of the preset time series prediction model. Accordingly, it is possible to determine the failure of the equipment in advance, and at the same time verify whether to deal with the failure when it occurs.
  • the failure management unit 250 may transmit an alarm signal to the manager terminal 20 when a fire signal for the distribution board 11 is input from the IoT-type building management device 100 .
  • the failure management unit 250 uses at least one of temperature, humidity, fine dust, and carbon dioxide for the indoor space of the building from the indoor environment prediction unit 210 to provide an alarm to the manager terminal 20 even when it is determined as a fire. signal can be transmitted.
  • the failure management unit 250 primarily receives a first fire signal expected to be a fire through the indoor environment prediction unit 210 , and secondly receives a fire control from the IoT-type building management device 100 . 2 When a fire signal is received, it is possible to transmit an alarm signal to the manager terminal 20 .
  • the second control unit 240 may stop the air circulation so as not to spread the fire. This is to cut off the supply of oxygen and prevent the spread of smoke due to fire.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치는, 건물 내부에 층별로 설치되는 복수의 IoT단말과 연결되는 로라망과 연결되어 측정정보를 수집하고, 층간으로 설치되는 와이파이메쉬망을 통해 상기 측정정보를 전송하는 제1 게이트웨이와, 상기 와이파이메쉬망과 연결되어 상기 측정정보를 외부의 관제서버와 연결된 상용망을 통해 전송하는 상기 제2 게이트웨이를 포함한다.

Description

로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IOT형 건물관리장치 및 건물관리시스템
본 발명은 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치 및 건물관리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물의 환경정보 등을 로라망과 와이파이메쉬망을 이용하여 원격의 관제서버로 전송할 수 있는 기술이 개시된다.
로라(LoRa)통신은 Long Range의 약어로 대규모 저전력 장거리 무선통신을 의미한다. 로라통신은 대기전력이 적고 가격이 저렴하여 IoT 기술에 많이 사용되고 있다. 로라통신은 별도의 기지국이나 중계 장비 없이 저전력으로 소규모 데이터를 주고받을 수 있다는 장점이 있으며, 보안화된 양방향 통신 등에 요구되고 있다. 로라통신은 가정용 뿐만 아니라 산업용으로도 널리 이용되고 있다.
건물 에너지 관리 시스템(BEMS: Building Energy Management System)은 컴퓨터를 사용하여 건물관리자가 합리적인 에너지 이용을 기본으로 한다. 입주자를 위하여 안전하고 위생적이며 쾌적한 생활환경과 기능적인 업무환경을 효율적이고, 확실하게 유지·보전하기 위한 제어·관리·경영 시스템을 말한다. BEMS를 활용하면 에너지 사용량, 실내 환경, 건물의 탄소 배출량 등을 확인하고 관리할 수 있는데요, 평균적으로 10%~30% 정도의 에너지를 절감할 수 있는 기술이다. 그뿐만 아니라 건물의 쾌적한 환경 조성, 건물의 수명 연장 등 다양한 효과를 얻을 수 있는 시스템이다.
종래의 기술 중 대한민국 등록특허공보 제10-1873333호(2018년 6월 26일 등록)는 에너지 수요 예측 방법, 분산 에너지 관리 방법 및 시스템에 관한 것으로, 각 구역에 설치되는 센서네트워크로부터 각 구역에 대한 환경데이터를 획득하고, 각 구역에서 작동되는 에너지기기 및 개인화기기에 대한 기기에너지사용량데이터를 획득하며, 각 구역에 대한 물리적정보를 관리하는 적어도 하나 이상의 구역에이전트; 및 상기 환경데이터 중 온도데이터 및 CO2데이터와, 상기 개인화기기에 대한 기기에너지사용량데이터를 입력데이터로 포함하는 제1기계학습모델을 통해 각 구역에 대한 재실자추정정보를 생성하고, 상기 재실자추정정보, 상기 환경데이터, 상기 에너지기기 및 개인화기기에 대한 기기에너지사용량데이터 및 각 구역에 대한 물리적정보를 입력데이터로 포함하는 제2기계학습모델을 통해 각 구역에 대한 구역에너지수요예측데이터를 생성하여 상기 구역에이전트로 전송하는 머신러닝장치를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
그러나, 상기 종래의 기술은 다양한 구역에 설치된 센서와 통신시 두꺼운 콘크리트벽 내부에 설치된 분전반 등의 전력데이터를 센싱하는데 블루투스나 와이파이 방식으로 통신이 차단되어 그 한계가 있었다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 로라망과 와이파이메쉬망을 이용하여 실내의 IoT단말로부터 측정된 정보를 실시간으로 외부의 관제서버로 전송할 수 있는 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치 및 건물관리시스템을 제공하기 위함이다.
또한, 와이파이메시망을 이용함으로써 통신이 불안정한 상태에서도 안정적인 통신이 가능하도록 하는 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치 및 건물관리시스템을 제공하기 위함이다.
또한, 분전반 등에서의 화재를 신속히 감지하여 관제서버로 전송함으로써 화재대응을 신속히 할 수 있는 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치 및 건물관리시스템을 제공하기 위함이다.
또한, 실내외 온도차로 인한 냉방, 난방 부하의 산출량을 바탕으로 실내공간의 온습도를 쾌적도 범위 내로 유지할 수 있는 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치 및 건물관리시스템을 제공하기 위함이다.
또한, 시계열 예측모델을 이용하여 FDD(Fault Detection and Diagnosis) 방식으로 설비의 이상신호를 조기에 판단하여 고장을 처리할 수 있는 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치 및 건물관리시스템을 제공하기 위함이다.
본 발명의 실시예에 따른 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치는, 건물 내부에 층별로 설치되는 복수의 IoT단말과 연결되는 로라망과 연결되어 측정정보를 수집하고, 층간으로 설치되는 와이파이메쉬망을 통해 상기 측정정보를 전송하는 제1 게이트웨이와, 상기 와이파이메쉬망과 연결되어 상기 측정정보를 외부의 관제서버와 연결된 상용망을 통해 전송하는 상기 제2 게이트웨이를 포함한다.
또한, 상기 제1 게이트웨이는, 복수의 공유기가 연결되는 상기 와이파이메쉬망으로 테스트신호를 전송하고, 상기 테스트신호에 대한 응답신호가 수신되는 상기 공유기를 상기 와아파이메쉬망으로 재설정할 수 있다.
또한, 상기 제2 게이트웨이와 통신하여 서로 다른 상기 제1 게이트웨이로부터의 수신권한을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 관제서버는 상기 IoT단말이 분전반의 화재정보를 감지하여 전송하는 경우, 관리자단말로 알람신호를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로라-와이파이 메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리시스템은, 건물 내부에 층별로 설치되는 복수의 IoT단말과, 상기 IoT단말과 연결되는 로라망과 연결되어 측정정보를 수집하고, 층간으로 설치되는 와이파이메쉬망을 통해 상기 측정정보를 전송하는 제1 게이트웨이와, 상기 와이파이메쉬망과 연결되어 상기 측정정보를 외부의 관제서버와 연결된 상용망을 통해 전송하는 상기 제2 게이트웨이를 포함하는 IoT형 건물관리장치와, 상기 측정정보를 수신하여 통합관리하는 상기 관제서버를 포함한다.
이에 따라, 로라망과 와이파이메쉬망을 이용하여 실내의 IoT단말로부터 측정된 정보를 실시간으로 외부의 관제서버로 전송할 수 있다.
또한, 와이파이메시망을 이용함으로써 통신이 불안정한 상태에서도 안정적인 통신이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 분전반 등에서의 화재를 신속히 감지하여 관제서버로 전송함으로써 화재대응을 신속히 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT형 건물관리시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 따른 IoT형 건물관리시스템 중 전력을 측정하는 IoT단말의 사용예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IoT형 건물관리장치의 구성도이다.
도 4는 도 3에 따른 IoT형 건물관리장치에서 제1 게이트웨이와 제2 게이트웨이가 통신하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 도 3에 따른 IoT형 건물관리장치에서 복수의 제1 게이트웨이가 와이파이메쉬망을 형성하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 3에 따른 IoT형 건물관리장치에서 화재를 감지하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IoT형 건물관리시스템 중 관제서버의 구성도이다.
도 8은 도 7에 따른 관제서버 중 쾌적존관리부에서 실내공간에 대한 온습도 쾌적존을 설정하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 도 7에 따른 관제서버 중 쾌적존관리부에서 실내공간에 대한 열화상정보를 이용하여 쾌적존을 재수정하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 도 7에 따른 관제서버 중 제2 제어부에서 관리자단말로 실내공기질 상태를 아이콘 형태로 제공하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 11은 도 7에 따른 관제서버 중 고장관리부에서 고장이 처리되었는지를 판단하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 12는 도 7에 따른 관제서버 중 고장관리부에서 시계열 예측모델을 이용하여 고장을 판단하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT형 건물관리시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에 따른 IoT형 건물관리시스템 중 전력을 측정하는 IoT단말의 사용예시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 IoT형 건물관리시스템은 IoT단말(10), IoT형 건물관리장치(100) 및 관제서버(200)를 포함한다.
IoT단말(10)은 실내 온도, 습도, 미세먼지, 초미세먼지, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), VOC(volatile organic components), tVOC(total volatile organic components) 농도 등을 실시간으로 측정할 수 있다. 또한, IoT단말(10)은 분전반이나 배전반에 설치되어 전류를 측정하고, 선간 전압, 주파수, 역률, 전력량을 전력정보로 수집할 수도 있다. 또한, IoT단말(10)은 실내에 설치된 공조기의 동작을 제어할 수도 있다. 또한, IoT단말(10)은 광전식으로 화재센서를 이용하여 분전반 등의 화재를 감지하는 것도 가능하다.
또한, IoT단말(10)은 도 2와 같이 분전반(11)에 설치되어 전력을 측정하는 전력량계로 사용되는 것도 가능하다. 이 경우, 분전반(11)의 덮개를 관통하여 IoT단말(10)이 설치됨으로써 무선으로 통신이 가능하다. IoT단말(10)은 중계기를 통하거나, 직접 제1 게이트웨이(110)와 통신할 수 있다. 이와 같이, IoT단말(10)을 분전반(11)에 관통하여 설치함으로써 시공비가 절감되며, 기존에 전선으로 통신하는 방식에서 무선으로 통신이 가능해질 수 있다.
IoT형 건물관리장치(100)는 복수의 IoT단말(10)과 통신할 수 있다. IoT형 건물관리장치(100)는 제1 게이트웨이(110)와 제2 게이트웨이(120)를 이용하여 IoT단말(10)의 측정정보를 관제서버(200)로 전송할 수 있다. 제1 게이트웨이(110)는 로라망(101)과 와이파이메쉬망(102)을 이용하여 측정정보를 수신하여 제2 게이트웨이(120)로 전송한다. 제2 게이트웨이(120)는 와이파이메쉬망(102)과 상용망을 이용하여 측정정보를 수신하여 관제서버(200)로 전송한다. IoT형 건물관리장치(100)는 건물의 다양한 위치에 있는 IoT단말(10)의 측정정보를 신속하게 관제서버(200)로 업데이트할 수 있다.
관제서버(200)는 IoT형 건물관리장치(100)와 통신한다. 관제서버(200)는 IoT형 건물관리장치(100)의 제2 게이트웨이(120)를 통해 IoT단말(10)의 측정정보를 수신하여 이를 분석한다. 관제서버(200)는 측정정보를 분석하여 건물 내 공조기 등에 대한 제어신호를 생성하여 전송한다. 이러한 제어신호는 실내 공기오염도를 감소시키거나, 에너지를 소비를 절감할 수 있도록 한다. 관제서버(200)는 IoT단말(10)로부터 화재신호가 감지되는 경우에는 이를 관리자단말(20)로 알람하여 화재진압이 조기에 이뤄지도록 할 수 있다. 관제서버(200)는 IoT단말(10)의 위치정보를 이용하여 이탈이 발생한 경우 관리자단말(20)로 알람하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IoT형 건물관리장치의 구성도이고, 도 4는 도 3에 따른 IoT형 건물관리장치에서 제1 게이트웨이와 제2 게이트웨이가 통신하는 것을 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 도 3에 따른 IoT형 건물관리장치에서 복수의 제1 게이트웨이가 와이파이메쉬망을 형성하는 것을 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 도 3에 따른 IoT형 건물관리장치에서 화재를 감지하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치(100)는 제1 게이트웨이(110) 및 제2 게이트웨이(120)를 포함한다.
제1 게이트웨이(110)는 로라망(101)과 연결된다. 로라(LoRa, Long Range)통신망은 광범위한 커버리지와 적은 대역폭을 가지는 저전력 장거리 통신망을 의미한다. 로라통신망은 건물 내부에 층별로 설치되는 복수의 IoT(Internet of Things])단말과 연결된다. 이 경우, 복수의 IoT단말(10)은 실내의 환경정보를 수집하거나, 공조기를 제어하거나, 분전반의 전력량을 수집하는 장비를 포괄하는 의미로 사용된다. 제1 게이트웨이(110)는 층별로 설치된 복수의 IoT단말(10)을 통해 측정정보를 수집한다.
또한, 제1 게이트웨이(110)는 와이파이메쉬망(102)과 연결된다. 와아피이메쉬(WIFI mesh) 통신망은 복수의 공유기(111)(Access Point, AP)를 이용하여 통신의 불안정성을 최소화하기 위한 것이다. 와이파이메쉬망(102)은 건물 내 층간으로 형성된 복수의 AP를 이용하여 건물내 통신이 가능하다. 이 경우, 와이파이메쉬망(102)은 계단, 에스컬레이터, 엘리베이터 등 층간 공간이 막혀있지 않은 곳에 구축하는 것이 바람직하다. 제1 게이트웨이(110)는 로라망(101)으로부터 수집된 측정정보를 와이파이메쉬망(102)을 통해 제2 게이트웨이(120) 측으로 전송한다.
또한, 제1 게이트웨이(110)는 복수의 공유기(111)가 연결되는 와이파이메쉬망(102)으로 테스트신호를 전송할 수 있다. 이는 복수의 공유기(111)가 와아파이메쉬망을 형성하는지 판단하기 위함이다. 예를 들어, 제1 게이트웨이(110)는 테스트신호에 대한 응답신호가 수신되는 공유기(111)를 와아파이메쉬망으로 재설정한다. 제1 게이트웨이(110)는 일정한 시간 주기로 복수의 공유기(111)에 테스트신호를 전송하면서 유효한 공유기(111)로 와이파이메쉬망(102)을 재설정하는 과정을 반복할 수 있다. 이에 따라, 통신이 불안정한 지역에서 와이파이메쉬망(102)을 재설정함으로써 통신이 차단되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 제1 게이트웨이(110)는 IoT단말(10)로부터 수신되는 GPS정보를 이용하여 위치정보를 획득할 수도 있다. 이 경우, IoT단말(10)은 GPS모듈이 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, IoT단말(10)의 GPS정보가 유효한 경우 측정정보와 GPS정보를 결합하여 제2 게이트웨이(120)로 전송할 수 있다. 이는 IoT단말(10)이 건물의 실외측에 설치된 경우인지 여부를 확인하기 위함이다. 예를 들어, IoT단말(10)은 고유식별번호의 지정된 위치가 실내인 경우, GPS정보가 획득되는 경우 관제서버(200)에서는 이를 고장으로 판단할 수 있다.
또한, 제1 게이트웨이(110)는 IoT단말(10)의 이동정보를 수신하는 것도 가능하다. 예를 들어, IoT단말(10)이 기 설정된 속도, 가속도, 기울기 이상의 이동정보가 감지되는 경우 이탈정보를 생성할 수 있다. 이는 IoT단말(10)이 외력에 의해 설치된 위치로부터 이탈되는 경우를 감지하기 위함이다. 이 경우, IoT단말(10)에는 기울기센서, 가속도센서 등이 형성되는 것이 바람직하다. IoT단밀이 지정된 위치를 벗어나는 경우 정확한 측정정보를 생성할 수 없기 때문에 이탈 여부를 판단하게 된다.
제2 게이트웨이(120)는 와이파이메쉬망(102)과 연결된다. 제2 게이트웨이(120)는 와이파이메쉬망(102)을 통해 IoT단말(10)로부터 수집된 건물 전체의 측정정보를 수집한다. 제2 게이트웨이(120)는 수집된 측정정보를 상용망을 통해 외부의 관제서버(200)로 전송한다. 예를 들어, 상용망은 LTE(Long Term Evolution)일 수 있다. 여기서, 외부의 관제서버(200)는 일종의 클라우드 서버로 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 외부의 관제서버(200)는 건물 내의 측정정보를 종합적으로 수집하고, 이를 분석하는 역할을 한다.
또한, 제2 게이트웨이(120)는 복수의 제1 게이트웨이(110)로부터 신호를 수신하거나 전송할 수 있다. 이 경우, 제2 게이트웨이(120)는 선택적으로 신호를 수신할 수도 있다. 이는 복수의 제1 게이트웨이(110)가 그룹화되는 경우 일부 그룹의 신호만으로 수신하여 관제서버(200)로 전송하도록 하기 위함이다. 예를 들어, 일부 IoT단말(10)로부터 화재신호가 전송되는 경우 해당 제1 게이트웨이(110)와의 수신권한만 유지하고, 다른 제1 게이트웨이(110)와의 수신권한이 차단될 수 있다. 이는 화재신호와 같은 긴급신호가 다른 신호와 충돌하는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 제2 게이트웨이(120)는 위치정보를 획득하는 것도 가능하다. 예를 들어, 제2 게이트웨이(120)는 GPS정보를 수신할 수 있다. 이는 제2 게이트웨이(120)의 위치정보에 따라 통신프로토콜을 재설정하기 위함이다. 예를 들어, 제2 게이트웨이(120)가 태국에 설치되는 경우, 태국의 위치정보가 수신되면 기 설정된 태국의 통신 규격을 적용하여 신호를 변경할 수 있다. 이는 제2 게이트웨이(120)가 설치되는 장소의 위치정보에 따라 통신 규격을 자동으로 설정하도록 하기 위함이다. 이에 따라, 다양한 지역에서 제2 게이트웨이(120)가 상용망을 자동으로 찾아서 통신을 할 수 있다.
본 발명에서 IoT단말(10)이 환경측정을 하는 경우 실내 온도, 습도, 미세먼지, 초미세먼지, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), VOC(volatile organic components), tVOC(total volatile organic components) 농도 등을 실시간으로 측정하고 이를 로라망(101)을 통해 제1 게이트웨이(110) 측으로 전송하게 된다. 이에 따라, 다양한 위치에 IoT단말(10)을 설치할 수 있어 보다 실효적인 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 무선으로 실시간 데이터 전송이 가능함으로써 관제서버(200)에서 즉시적인 데이터 분석 및 제어가 가능할 수 있다.
한편, 본 발명에서 IoT단말(10)이 전력정보를 측정하는 경우 분전반 및 배전반이 다른 경우에도 전체적인 전력정보를 수집하여 로라망(101)을 통해 제1 게이트웨이(110) 측으로 전송하게 된다. 이 경우, IoT단말(10)은 분전반이나 배전반에 설치되어 전류를 측정하고, 선간 전압, 주파수, 역률, 전력량을 전력정보로 수집할 수 있다. 이 경우, 각 IoT단말(10)은 실측값과의 오차율이 기 설정된 범위 이내인 것으로 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 외부의 관제서버(200)에서 즉시적인 전력정보를 획득하여 건물의 에너지효율을 증대시킬 수 있도록 분석할 수 있다.
한편, 본 발명에서 IoT단말(10)은 공조기의 동작정보를 로라망(101)을 통해 제1 게이트웨이(110) 측으로 전송하게 된다. 예를 들어, 공조기는 실내에 설치된 에어컨, 공기정화기 등이 될 수 있다. 이 경우, 제1 게이트웨이(110)는 와이파이메쉬망(102)을 통해 제2 게이트웨이(120) 측으로 공조기의 동작정보를 전송하게 된다. 제2 게이트웨이(120)는 와아파이메쉬망을 통해 전송된 동작정보를 상용망을 통해 관제서버(200)로 전송하게 된다. 관제서버(200)에서는 공조기의 동작정보를 기준정보와 비교하여 제어신호를 제2 게이트웨이(120) 및 제1 게이트웨이(110)를 통해 IoT단말(10)로 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치(100)는 제1 제어부(130)를 더 포함할 수 있다.
제1 제어부(130)는 제2 게이트웨이(120)와 통신하여 서로 다른 제1 게이트웨이(110)로부터의 수신권한을 제어할 수 있다. 제2 게이트웨이(120)는 복수의 제1 게이트웨이(110)로부터 신호를 수신할 수 있는 권한이 부분적으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제2 게이트웨이(120)는 건물의 1층, 2층, 3층의 제1 게이트웨이(110) 중 1층의 제1 게이트웨이(110)로부터만 신호를 수신하여 상용망을 통해 관제서버(200)로 전송하는 것도 가능하다. 다시 말해, 제1 제어부(130)는 복수의 제1 게이트웨이(110)를 그룹화하여 세분화시키고, 이 중 일부 그룹의 제1 게이트웨이(110)로부터만 신호를 수신할 수도 있다. 이는 서로 다른 그룹의 제1 게이트웨이(110)로부터의 신호의 혼선을 방지하기 위함이다.
또한, 제1 제어부(130)는 제1 게이트웨이(110)로부터 일부 IoT단말(10)로부터 화재신호가 수신되는 경우, 다른 제1 게이트웨이(110)의 신호 수신을 차단하고 화재신호가 감지된 제1 게이트웨이(110)의 신호만을 제2 게이트웨이(120)가 수신하도록 권한을 제어할 수 있다. 이는 분전반 등에 설치된 IoT단말(10)로부터 화재신호가 감지되는 경우 다른 신호의 간섭없이 긴급히 관제서버(200)로 알람하기 위함이다. 화재신호가 감지된 경우 해당 제1 게이트웨이(110)로부터만 신호를 수신하여 제2 게이트웨이(120)를 통해 관제서버(200)로 신속히 실시간으로 화재신호를 전송할 수 있다.
또한, 제1 제어부(130)는 외부의 관제서버(200)로부터 제어신호를 입력받아 IoT단말(10)을 제어할 수 있다. 예를 들어, IoT단말(10)이 공조기의 동작을 제어할 수 있는 경우, 에너지 절감을 위해 공조기의 동작시간을 조절하는 것도 가능하다. 이 경우, 제1 제어부(130)는 공조기의 바이패스 시스템을 이용하여 동력에너지를 절감시키거나, 제상제어 및 도어시스템의 절전제어를 통해 소비에너지를 절감시킬 수 있다. 제1 제어부(130)는 관제서버(200)로부터 제어신호를 입력받는 경우, 제1 게이트웨이(110) 및 제2 게이트웨이(120)는 수신모드로 변환시키는 것도 가능하다. 이는 제어신호가 신호의 간섭없이 IoT단말(10)로 전송되도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치(100)는 전원감지부(140)를 더 포함할 수 있다.
전원감지부(140)는 제1 게이트웨이(110) 또는 제2 게이트웨이(120)의 전원플러그와 탈착형으로 형성된다. 전원감지부(140)는 제1 게이트웨이(110) 또는 제2 게이트웨이(120)의 전원정보를 생성한다. 이는 제1 게이트웨이(110) 또는 제2 게이트웨이(120)의 외부전원이 차단되는지 여부를 판단하기 위함이다. 예를 들어, 제1 게이트웨이(110) 또는 제2 게이트웨이(120)의 외부전원이 차단되는 경우, 내부전원으로 구동되도록 할 수 있다.
이 경우, 제1 제어부(130)는 제1 게이트웨이(110) 또는 제2 게이트웨이(120)의 외부전원의 차단이 감지되면 전원차단신호를 생성하여 관제서버(200)로 전송하도록 할 수 있다. 제1 제어부(130)는 전원이 차단된 게이트웨이의 고유식별정보를 관제서버(200)로 전송할 수 있다. 이는 관제서버(200)에서 제1 게이트웨이(110) 또는 제2 게이트웨이(120)의 전원이 차단된 것을 감지하여 고장조치를 취하도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치(100)는 화재감지부(150)를 더 포함할 수 있다.
화재감지부(150)는 분전반(11) 내의 온도, 연기, 가스 중 적어도 하나 이상을 감지하여 기 설정치가 초과하는 경우 화재신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 화재감지부(150)는 제어부(130)를 통해 관제서버(200)로 화재신호를 전달할 수 있다. 화재감지부(150)는 적외선 카메라를 이용하여 분전반(11) 내부의 온도를 감지하고 열화상 온도가 기 설정치 이상이고, 연기 또는 가스 중 어느 하나가 감지되면 화재신호를 출력할 수 있다. 이는 분전반(11) 내부의 화재를 조기에 발견하고 관제서버(200)로 화재에 따른 경고를 신속히 하기 위함이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IoT형 건물관리시스템 중 관제서버의 구성도이고, 도 8은 도 7에 따른 관제서버 중 쾌적존관리부에서 실내공간에 대한 온습도 쾌적존을 설정하는 것을 설명하기 위한 예시도이고, 도 9는 도 7에 따른 관제서버 중 쾌적존관리부에서 실내공간에 대한 열화상정보를 이용하여 쾌적존을 재수정하는 것을 설명하기 위한 예시도이고, 도 10은 도 7에 따른 관제서버 중 제2 제어부에서 관리자단말로 실내공기질 상태를 아이콘 형태로 제공하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 IoT형 건물관리시스템 중 관제서버(200)는 실내환경예측부(210), 부하관리부(220), 쾌적존관리부(230) 및 제2 제어부(240)를 포함한다.
실내환경예측부(210)는 건물의 실내공간에 대한 온도, 습도, 미세먼지 및 이산화탄소 중 적어도 하나 이상을 이용하여 실내환경 예측모델을 생성한다. 이 경우, 건물의 실내공간에는 복수의 IoT단말(10)이 설치되어 실시간으로 실내공간에 대한 온도, 습도 및 이산화탄소 정보를 제공할 수 있다. 이러한 온도, 습도 및 이산화탄소는 실내 공간의 재실하는 인원에 따라 다양한 실내환경 예측모델을 생성할 수 있다. 예를 들어, 실내환경예측부(210)는 인공신경망기반으로 실내환경 예측모델을 생성할 수 있다.
또한, 실내환경예측부(210)는 미세먼지, 초미세먼지, 일산화탄소(CO), VOC(volatile organic components), tVOC(total volatile organic components) 농도 등을 추가적으로 획득하는 것도 가능하다. 이러한 환경정보는 실시간으로 IoT단말(10)로부터 제공될 수 있다. 예를 들어, IoT단말(10)은 분전반, 공조기, 센서 등에 설치되어 로라망과 연결된 게이트웨이와 와이파이메시망을 통해 실시간으로 환경정보를 전송할 수 있다.
또한, 실내환경예측부(210)는 환경정보를 기계학습모델을 통해 시간별로 분석하여 실내환경 예측모델을 생성할 수 있다. 예를 들어, 실내환경예측부(210)는 시간별로 재실자의 인원을 예측하거나, 시간별로 오염물질이 발생하는 구역을 예측할 수 있다. 다시 말해, 사용자의 유출입이 많은 구역과 유출입이 적은 구역을 구분하여 실내환경 예측모델을 생성할 수 있다. 이는 실내환경 예측모델에 따른 공조기의 동작을 다르게 설정하기 위함이다.
부하관리부(220)는 실내외 환경정보 및 에너지정보를 수집하여 실내환경 예측모델에 대한 냉난방 부하를 산출하여 관리한다. 예를 들어, 부하관리부(220)는 실내, 실외의 온도차에 따른 냉방, 난방 부하량을 산출하게 된다. 이 경우, 건물 내 에너지 사용량에 대한 에너지정보를 이용하여 에너지 사용량을 절감할 수 있도록 부하량을 설정할 수 있다. 예를 들어, 부하관리부(220)는 외기의 온도나 습도가 기준온습도 범위 이내인 경우에는 외기를 순환시킴으로써 에너지를 절감시킬 수 있다.
또한, 부하관리부(220)는 실내공간의 위치별 일조량을 반영하여 냉방, 난방 부하량을 보정하는 것도 가능하다. 이 경우, 건물의 외벽정보, 단열정보를 이용하여 부하량을 보정할 수 있다. 이는 건물의 실내 환경에 따라 최적의 부하량을 산출하기 위함이다. 이러한 부하량은 실내공간의 위치에 따라 달라질 수 있으며, 계절의 변화에 따라 가변될 수도 있다. 예를 들어, 일조량에 따른 표면적 당 열흡수량을 이용하여 부하량을 가변시킬 수 있다.
또한, 부하관리부(220)는 건물 내 IoT단말(10)로부터 에너지정보를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 부하관리부(220)는 시간별 에너지 사용량을 파악하여 이를 절감할 수 있는 부하를 산출하게 된다. 부하관리부(220)는 내기와 외기의 온도차이에 따라 외기를 실내로 유입시키고 공조기를 중단시킴으로써 에너지 사용량을 절감할 수도 있다. 이 경우, 부하관리부(220)는 외기로 인해 유입할 수 있는 시간별 부하량을 계산할 수 있다. 이에 따라, 건물 내 에너지 사용량을 절감하면서 효율적인 냉방, 난방을 할 수 있다.
쾌적존관리부(230)는 실내공간의 용도 및 위치에 따른 온습도 쾌적존을 설정하여 관리한다. 온습도 쾌적존은 습공기에 대한 선도 분석을 통해 설정된 쾌적범위를 의미한다. 이러한 온습도 쾌적존은 용도 및 위치에 따라 가변될 수 있다. 예를 들어, 쾌적존관리부(230)는 습공기선도에서 최저온도, 최대온도, 최저습도 및 최대습도 범위를 설정하여 쾌적존을 설정할 수 있다. 이러한, 쾌적존은 제2 제어부(240)에 의해 냉방기 또는 난방기를 운전제어하도록 하여 실내공간을 쾌적하게 유지하도록 하는 기준이 된다.
또한, 쾌적존관리부(230)는 실내공간의 미세먼지농도에 따라 온습도 쾌적존을 수정하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 쾌적존관리부(230)는 실내공간에 미세먼지농도가 높은 경우에는 외부 환기를 통해 미세먼지 농도를 낮출 수 있다. 이는 온습도 쾌적존에 따라 쾌적상태를 유지하고 있는 경우라 할지라도 미세먼지농도를 반영하여 환기를 시킬 수 있도록 하기 위함이다. 따라서, 실내의 온습도 외에 미세먼지농도를 반영함으로써 실내의 공기질을 향상시킬 수 있다.
또한, 쾌적존관리부(230)는 사람들의 설정된 행동패턴정보를 분석하여 쾌적존을 재설정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 쾌적존관리부(230)는 쾌적존으로 제어되는 실내공간에 대한 영상을 분석하여 사람들이 온도가 높을 때 나타나는 행동패턴이 감지되면 쾌적존의 최고온도를 낮춰서 재설정할 수 있다. 쾌적존관리부(230)는 사람들이 온도가 낮을 때 나타나는 행동패턴이 감지되면 쾌적존의 최저온도를 높여서 재설정할 수 있다. 쾌적존관리부(230)는 사람들이 습도가 높을 때 나타나는 행동패턴이 감지되면 쾌적존의 최대습도를 낮춰서 재설정할 수 있다. 쾌적존관리부(230)는 사람들이 습도가 낮을 때 나타나는 행동패턴이 감지되면 쾌적존의 최소습도를 높여서 재설정할 수 있다.
또한, 쾌적존관리부(230)는 실내공간에 대한 열화상정보를 입력받아 쾌적존을 재설정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 쾌적존관리부(230)는 쾌적존으로 제어되는 실내공간에 대한 열화상영상을 분석하여 열화상온도가 높을 때는 쾌적존의 최고온도를 낮춰서 재설정할 수 있다. 쾌적존관리부(230)는 사람들이 열화상온도가 낮을 때는 쾌적존의 최저온도를 높여서 재설정할 수 있다. 이에 따라, 초기에 설정된 쾌적존을 실제 재실율에 따른 사용자의 행동패턴이나 열화상정보를 이용하여 수정함으로써 최적의 쾌적존을 유지시킬 수 있다.
제2 제어부(240)는 실내공간의 냉난방 공조기를 쾌적존에 따라 제어한다. 제2 제어부(240)는 실내공간의 온습도가 쾌적존 내에 유지되도록 제어한다. 도 3을 참조하면 습공기선도에서 가로축은 온도를 나타내고, 세로축은 습도를 나타낸다. 이 경우, x1은 쾌적존(C)의 최저온도, x2는 쾌적존의 최대온도, y1은 쾌적존(C)의 최저습도, y2는 쾌적존(C)의 최대습도를 나타낸다. 제2 제어부(240)는 실내공간의 공기가 쾌적존(C) 내의 온습도를 가지도록 공조기를 제어함으로써 에너지를 절감시키면서 쾌적감을 제공할 수 있다.
예를 들어, 제2 제어부(240)는 냉방모드에서 제2 제어부(240)는 실내공간의 온습도가 쾌적존보다 온도와 습도가 각각 높은 경우(Zone 1)에는 온도를 하강시키고, 바람의 세기를 증가시킬 수 있다. 제2 제어부(240)는 실내공간의 온습도가 쾌적존보다 온도가 높고, 습도는 최대습도와 최저습도 사이인 경우(Zone 2)에는 온도를 하강시키도록 제어한다. 제2 제어부(240)는 실내공간의 온습도가 쾌적존보다 온도가 높고, 습도는 최저습도 미만인 경우(Zone 3)에는 온도를 하강시키도록 제어한다. 제2 제어부(240)는 실내공간의 온습도가 쾌적존보다 온도가 최대온도와 최저온도 사이이고, 습도는 최저습도 미만인 경우(Zone4)에는 제어를 하지 않는다.
또한, 제2 제어부(240)는 냉방모드에서 실내공간의 온습도가 쾌적존의 최저온도보다 낮고, 습도가 최저습도보다 낮은 경우(Zone 5)에는 냉방기를 오프하고 송풍모드로 동작시킬 수 있다. 제2 제어부(240)는 실내공간의 온습도가 쾌적존의 최저온도보다 낮고, 최저습도보다 높은 경우(Zone 6)에도 냉방기를 오프하고 송풍모드로 동작시킬 수 있다. 제2 제어부(240)는 실내공간의 온습도가 쾌적존의 최저온도보다 낮고, 최대습도보다 높은 경우(Zone 7)에는 냉방기의 제습기능을 온시킨다. 제2 제어부(240)는 실내공간의 온습도가 쾌적존의 최저온도보다 높고, 최대온도보다 낮으며, 습도가 최대습도보다 높은 경우(Zone 8)에는 냉방기의 제습기능을 온시킨다.
또한, 제2 제어부(240)는 도 9와 같이 외부의 관리자단말(20)로 실내의 공기질 상태를 아이콘 또는 이모티콘 형태로 표시할 수 있다. 예를 들어, 도 9에서 (a), (b), (c)는 서로 다른 지점에 대한 공기질을 나타낸다. 이 경우, 각 매장의 공기질을 직관적으로 확인하기 위해 아이콘 또는 이모티콘을 활용할 수 있다. 이러한 실내공기질 정보는 일반 사용자의 단말로도 제공될 수 있다. 이에 따라, 관리자나 방문예정자는 현재 건물 내의 실내공기질을 손쉽게 확인할 수 있다.
또한, 제2 제어부(240)는 제1 측정정보관리부(241), 제2 측정정보관리부(242) 및 측정정보거래부(243)를 포함할 수 있다. 제1 측정정보관리부(241)는 건물에 설치된 IoT단말(10)로부터 수집된 원시적인 제1 측정정보를 암호화하여 저장관리한다. 제1 측정정보관리부(241)는 복수의 IoT단말(10)로부터 제1 측정정보를 수집하여 암호화할 수 있다. 예를 들어, 제1 측정정보관리부(241)는 블록체인 기술을 이용하여 제1 측정정보를 관리할 수 있다. 이는 제1 측정정보를 원시적으로 유지시키기 위함이다. 제1 측정정보는 기 설정된 시간 주기로 제1 측정정보를 수집할 수 있다.
또한, 제1 측정정보관리부(241)는 IoT단말(10)의 종류, 설치장소 등에 따라 제1 측정정보를 분류하여 관리할 수도 있다. 예를 들어, 같은 기종의 IoT단말(10)이라도 A 지역에 설치된 것인지, B 지역에 설치된 것인지에 측정정보가 다를 수 있다. 제1 측정정보관리부(241)는 IoT단말(10)의 기종, 설치장소에 따라 평균측정정보를 생성할 수 있다. 제1 측정정보관리부(241)는 특정 지역에서 획득한 제1 측정정보를 평균측정정보와 비교하여 기준편차 이상인 경우 해당 IoT단말(10)의 의 고장 신호를 출력하는 것도 가능하다. 이는 IoT단말(10)의 기능 이상으로 특이적인 제1 측정정보가 획득되는 경우 이를 IoT단말(10)의 관리자에게 알림하여 점검하도록 하기 위함이다.
제2 측정정보관리부(242)는 제1 측정정보를 가공한 제2 측정정보를 생성한다. 여기서, 제2 측정정보는 제1 측정정보를 단순히 복제한 데이터이거나, 제1 측정정보를 편집가공한 데이터일 수 있다. 예를 들어, 사용자 권한이 단순 열람인 경우에는 제2 측정정보는 제1 측정정보의 복제본일 수 있다. 사용자 권한이 가공, 배포인 경우 제1 측정정보를 편집가공한 것이 제2 측정정보일 수 있다. 다시 말해, 제2 측정정보는 사용자의 권한에 따라 다양하게 편집가공될 수 있다.
또한, 제2 측정정보관리부(242)는 제2 측정정보에 사용자의 식별정보를 포함하여 관리할 수 있다. 이는 제2 측정정보를 생성한 사용자를 식별하여 제3자가 이를 도용하는 것을 방지하기 위함이다. 제2 측정정보는 사용자의 수정 권한에 따라 다양한 편집본이 생성될 수 있다. 제2 측정정보관리부(242)는 제2 측정정보의 승인시 사용자의 식별정보를 암호화하여 제2 측정정보와 결합하여 생성한다. 이 경우, 제3자가 제2 측정정보를 추가로 편집 가공하는 경우에는 해당 사용자의 식별정보가 추가될 수도 있다.
또한, 제2 측정정보관리부(242)는 제1 측정정보의 수정 허용범위를 초과하여 제2 측정정보를 생성하는 경우 경고신호를 출력할 수 있다. 이는 사용자에게 제1 측정정보의 수정범위를 가이드하기 위함이다. 예를 들어, 인공지능 기술을 이용하여 제1 측정정보 중 핵심 데이터필드의 수정 여부를 판단하고, 허용 범위 이내인 경우에는 승인을 하고, 허용 범위를 초과하면 불승인하게 된다. 이에 따라, 사용자가 편집 가공한 제2 측정정보를 검증함으로써 유효한 제2 측정정보를 거래할 수 있도록 한다.
측정정보거래부(243)는 제2 측정정보를 제3자의 요청에 의해 거래한다. 측정정보거래부(243)는 일종의 데이터 마켓과 같은 개념으로, 원시데이터인 제1 측정정보를 편집 가공한 제2 측정정보를 다양한 사용자가 열람 또는 편집할 수 있도록 한다. 다시 말해, 1차 편집 가공된 제2 측정정보는 제3자에 의해 재가공 편집될 수 있다. 이 경우, 제2 측정정보관리부(242)에서 승인이 이뤄지는 경우에만 측정정보거래부(243)에서 이를 노출시켜 거래가 가능하다. 측정정보거래부(243)는 제2 측정정보에 대한 결제모듈을 연결시켜 결제가 완료된 경우 이를 다운로드 받을 수 있도록 한다.
또한, 측정정보거래부(243)는 사용자가 제1 측정정보를 생성하는 IoT단말(10)에 형성된 식별정보를 사용자 단말(20)로 획득하면 그와 연관된 제2 측정정보를 추천하는 것도 가능하다. 이는 사용자가 현장에서 시설물에 설치된 IoT단말(10)를 보고 이를 검색하지 않고 쉽게 제2 측정정보를 획득할 수 있도록 하기 위함이다. 여기서, 식별정보는 바코드, 큐알코드 등 다양한 형태로 형성할 수 있다.
또한, 측정정보거래부(243)는 관리자단말(20)로 제1 측정정보를 생성하는 IoT단말(10)의 식별정보를 획득하여 전송한 경우, 사용자 단말(20)의 고유번호를 통해 사용자의 권한을 인증하여 거래를 승인할 수 있다. 이 경우, 관리자단말(20)의 이동통신번호 또는 단말기번호가 사용자 정보로 등록되는 것이 바람직하다. 측정정보거래부(243)는 불법적인 매크로 프로그램이나 해킹을 방지하기 위해 IoT단말(10)의 식별정보 및 관리자단말(20)의 고유번호를 인증한 경우에만 제2 측정정보의 거래를 승인하도록 할 수도 있다. 측정정보거래부(243)는 제2 측정정보가 거래되는 경우 제2 측정정보의 생성자에게 기 설정된 수수료를 지급할 수 있다.
도 11은 도 7에 따른 관제서버 중 고장관리부에서 고장이 처리되었는지를 판단하는 것을 설명하기 위한 예시도이고, 도 12는 도 7에 따른 관제서버 중 고장관리부에서 시계열 예측모델을 이용하여 고장을 판단하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관제서버(200)는 고장관리부(250)를 더 포함할 수 있다.
고장관리부(250)는 건물의 설비에 설치된 IoT단말(10)로부터 수집된 사용정보를 기 설정된 시계열 예측모델과 비교하여 설비의 이상 여부를 판단한다. 고장관리부(250)는 FDD(Fault Detection and Diagnosis) 방식으로 고장을 발견하고 이를 진단하는 것이다. 이 경우, IoT단말(10)은 분전반, 배전반, 공조기, 냉난방기 등 다양한 곳에 설치될 수 있다. 고장관리부(250)는 각 설비에 대한 정상범위 동작시의 에너지사용량, 소음정보, 온도정보를 포함하는 사용정보를 저장하여 관리할 수 있다. 고장관리부(250)는 시간별로 각 설비에 대한 정상범위의 사용정보를 실시간으로 입력되는 사용정보와 비교하여 이상 여부를 판단할 수 있다. 고장관리부(250)는 설비에 이상이 판단되는 경우 관리자단말(20)로 경고신호를 전송할 수 있다.
또한, 고장관리부(250)는 기 설정된 시간주기로 설비에 대한 사용정보를 학습하여 시계열 예측모델을 생성할 수 있다. 이 경우, 시계열 예측정보는 복수의 설비가 동시간대 정상범위에서 동작시의 사용정보를 기준으로 하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 정상범위에서 분전반의 사용정보, 공조기의 사용정보, 센서의 사용정보를 하나의 시계열 예측정보로 설정할 수 있다. 따라서, 제1 시점의 분전반, 공조기, 센서의 사용정보가 정상범위에서의 분전반, 공조기, 센서의 사용정보와 비교함으로써 고장 여부를 판단할 수 있다. 이와 같이 사용정보가 수집된 시점의 시계열 예측모델의 패턴을 비교함으로써 보다 정밀한 고장진단이 가능하다.
또한, 고장관리부(250)는 사용정보와 시계열 예측모델과의 동적타임워핑(DTW : Dynamic Time Warping)을 적용하여 하여 유사성을 판단하는 것도 가능하다. 예를 들어, 고장관리부(250)는 실시간으로 측정된 사용저보와 시계열 예측모델과의 동적타임워핑이 기 설정된 범위 내의 유사도를 벗어나는지 여부에 따라 설비의 고장을 판단하게 된다. 이에 따라, 단위나 종류가 다른 데이터의 시계열을 계산함으로써 설비의 고장 여부를 사전에 진단하고 대응할 수 있다.
또한, 고장관리부(250)는 설비의 고장을 판단하는 경우 관리자단말(20)로 경고신호를 전송한다. 이 경우, 관리자단말(20)에는 관제서버(200)와 통신할 수 있는 어플리케이션이 설치되거나, 이동통신서비스가 가입되어 있는 것이 바람직하다. 고장관리부(250)는 관리자단말(20)로부터 고장처리신호가 입력되면 사용정보를 시계열 예측모델과 비교하여 고장처리 여부를 판단한다. 이 경우, 도 11과 같이 고장처리신호는 설비에 형성된 식별코드(11)를 인식하는 것으로도 가능하다. 이는 고장관리붕서 고장이라 판단한 이후, 관리자에 의해 실제로 설비의 고장이 처리되었는지 검증하기 위함이다.
예를 들어, 고장관리부(250)는 설비의 사용정보가 기 설정된 시계열 예측모델의 정상범위 내인 경우에는 고장처리가 완료된 것으로 판단한다. 고장관리부(250)는 설비의 사용정보가 기 설정된 시계열 예측모델의 정상범위를 벗어난 경우에는 고장처리가 완료되지 않은 것으로 판단하여 경고신호를 재전송할 수 있다. 이에 따라, 설비의 고장을 사전에 판단할 수 있으면서 동시에 고장발생시 처리 여부를 검증할 수 있다.
또한, 고장관리부(250)는 IoT형 건물관리장치(100)로부터 분전반(11)에 대한 화재신호가 입력되면 관리자단말(20)로 알람신호를 전송할 수 있다. 또한, 고장관리부(250)는 실내환경예측부(210)로부터 건물의 실내공간에 대한 온도, 습도, 미세먼지 및 이산화탄소 중 적어도 하나 이상을 이용하여 화재로 판단되는 경우에도 관리자단말(20)로 알람신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 고장관리부(250)는 1차적으로 실내환경예측부(210)를 통해 화재로 예상되는 제1 화재신호를 입력받고, 2차적으로 IoT형 건물관리장치(100)로부터 화재에 대한 제2 화재신호를 입력받으면 관리자단말(20)로 알람신호를 전송하도록 할 수 있다.
이는 분전반(11)에 대한 화재를 즉시적으로 감지하여 관리자에게 알람할 수 있도록 하기 위함이다. 또한, 분전반(11)에서 야기된 화재로 인해 실내 공기질이 악화되는 경우 추가로 화재신호를 발생시켜 건물 내부에 있는 사람들을 대피시키도록 할 수 있다. 이 경우, 제2 제어부(240)는 화재가 번지지 않도록 공기순환을 중단시키는 것도 가능하다. 이는 산소의 공급을 차단하고 화재에 따른 연기가 확산되는 것을 방지하기 위함이다.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.

Claims (9)

  1. 건물 내부에 층별로 설치되는 복수의 IoT단말과 연결되는 로라망과 연결되어 측정정보를 수집하고, 층간으로 설치되는 와이파이메쉬망을 통해 상기 측정정보를 전송하는 제1 게이트웨이; 및
    상기 와이파이메쉬망과 연결되어 상기 측정정보를 외부의 관제서버와 연결된 상용망을 통해 전송하는 상기 제2 게이트웨이를 포함하는 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 게이트웨이는,
    복수의 공유기가 연결되는 상기 와이파이메쉬망으로 테스트신호를 전송하고, 상기 테스트신호에 대한 응답신호가 수신되는 상기 공유기를 상기 와아파이메쉬망으로 재설정하는 로라-와이파이메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 게이트웨이와 통신하여 서로 다른 상기 제1 게이트웨이로부터의 수신권한을 제어하는 제1 제어부를 더 포함하는 로라-와이파이 메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관제서버는,
    상기 IoT단말이 분전반의 화재정보를 감지하여 전송하는 경우, 관리자단말로 알람신호를 제공하는 로라-와이파이 메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리장치.
  5. 건물 내부에 층별로 설치되는 복수의 IoT단말;
    상기 IoT단말과 연결되는 로라망과 연결되어 측정정보를 수집하고, 층간으로 설치되는 와이파이메쉬망을 통해 상기 측정정보를 전송하는 제1 게이트웨이와, 상기 와이파이메쉬망과 연결되어 상기 측정정보를 외부의 관제서버와 연결된 상용망을 통해 전송하는 상기 제2 게이트웨이를 포함하는 IoT형 건물관리장치; 및
    상기 측정정보를 수신하여 통합관리하는 상기 관제서버를 포함하는 로라-와이파이 메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 관제서버는,
    건물의 실내공간에 대한 온도, 습도 및 이산화탄소 중 적어도 하나 이상을 이용하여 실내환경 예측모델을 생성하는 실내환경예측부;
    실내외 환경정보 및 에너지정보를 수집하여 상기 실내환경 예측모델에 대한 냉난방 부하를 산출하여 관리하는 부하관리부;
    상기 실내공간의 용도 및 위치에 따른 온습도 쾌적존을 설정하여 관리하는 쾌적존관리부; 및
    상기 실내공간의 냉난방 공조기를 상기 쾌적존에 따라 제어하는 제어부를 포함하는 로라-와이파이 메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    건물의 설비에 설치된 IoT단말로부터 수집된 사용정보를 기 설정된 시계열 예측모델과 비교하여 상기 설비의 이상 여부를 판단하는 고장관리부를 더 포함하는 로라-와이파이 메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고장관리부는,
    기 설정된 시간주기로 상기 설비에 대한 사용정보를 학습하여 상기 시계열 예측모델을 생성하고, 상기 사용정보가 수집된 시점의 상기 시계열 예측모델의 패턴을 비교하여 이상 여부를 판단하는 로라-와이파이 메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 고장관리부는,
    상기 사용정보와 상기 시계열 예측모델과의 동적타임워핑(DTW : Dynamic Time Warping)을 적용하여 하여 유사성을 판단하는 로라-와이파이 메쉬 통신을 이용한 IoT형 건물관리시스템.
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