KR100604228B1 - 웹기반 빌딩 통합 관리 및 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 TCP/IP를 사용하는 인트라넷과 인터넷을 이용하여 광대역 통합 관제 시스템을 이루어 빌딩을 통합적으로 관리할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것으로, 그 목적은 제반 관리 제어 시스템들의 종류와 관계없이 웹브라우저를 이용하여 인터넷상에서 빌딩의 관리/제어 및 조명의 제어가 가능하도록 하게 함으로써 언제 어디서나 인터넷에 접속하여 간편하게 빌딩을 관리하는 것이 가능하고, 빌딩 내부의 공조기를 인터넷을 통하여 제어할 수 있으며, 동시에 여러 사람이 접속할 수 있고, 분산되어 있는 시설물의 관리를 하나로 통합할 수 있으며, 추가 프로그램 없이 인터넷 브라우저를 통하여 간편하게 원격 통합 관리가 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 웹기반의 빌딩 통합 관리 및 제어 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 빌딩 내의 제어기기들의 시리얼 통신 프로토콜을 TCP/IP 프로토콜로 변환하여 바이패스시켜 주거나 TCP/IP 프로토콜의 입력 및 출력신호를 각각의 입력 및 출력포트로 바이패스 시켜주는 프로토콜 변환장치를 사용하여 제어기기들의 관리 시스템을 인터넷을 사용하여 제어할 수 있도록 하고, 프로토콜 변환장치는 현장의 센서들과 직접 연결되는 말단부와, 말단부로부터 입출력되는 신호를 관리자와 통신시켜주고, 다른 PLC 기기들의 입력신호를 받아 TCP/IP 프로토콜려 변환시켜줄 수 있도록 하는 상단부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

TCP/IP, 인터넷 제어, 원격 제어, HMI, MMI. 빌딩관리

Description

웹기반 빌딩 통합 관리 및 제어 시스템{Web base building integrated civil official and control system}

도 1은 프로토콜 변환장치의 말단부를 나타낸 개략도,

도 2는 말단부 데이터 흐름도

도 3은 프로토콜 변환장치의 상단부를 나타낸 개략도,

도 4는 게이트 서버와 이(異)기종간의 연결 예시도

도 5는 게이트 서버의 데이터 흐름도

도 6은 공인 IP를 이용한 일반적인 웹으로 확장 예시도

도 7a는 Bypass 구성 예시도

도 7b는 Bypass의 구성 흐름도

도 8은 비공인 IP를 이용한 통합 관리 시스템 구성도 및 웹 확장 예시도

도 9는 상기한 각각의 예시를 통합한 통합 관리 시스템 예시도

도 10은 지역 게이트 서버의 데이터 흐름도

도 11은 통합 게이트 서버의 데이터 흐름도

도 12는 관리자 권한 부여 및 모니터링, 제어과정의 흐름도

도 13a 는 현장의 기계로부터 사용자 PC로 데이터 정보를 보낼 때의 흐름도

도 13b 는 사용자 PC로부터 현장의 기계로 제어신호를 보낼 때의 흐름도

본 발명은 TCP/IP를 사용하는 인트라넷과 인터넷을 이용하여 광대역 통합 관제 시스템을 이루어 빌딩을 통합적으로 관리할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제반 관리 제어 시스템들의 종류와 관계없이 웹브라우저를 이용하여 인터넷상에서 빌딩의 관리 및 조명의 제어가 가능하도록 하게 함으로써 언제 어디서나 인터넷에 접속하여 간편하게 빌딩을 관리하는 것이 가능하고, 빌딩 내의 조명을 인터넷을 통하여 제어할 수 있으며, 동시에 여러 사람이 접속할 수 있고, 분산되어 있는 시설물의 관리를 하나로 통합할 수 있으며, 추가 프로그램 없이 인터넷 브라우저를 통하여 간편하게 원격 통합 관리가 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

통합 관리 및 자동제어 시스템은 빌딩의 각종 설비를 관리/제어하여 에너지 절감 기능을 수행하기 위해서 구현되는 것이며, 크게 중앙관제 장치, 직접디지털제어기(DDC), 제어 기기로 구성된다.

중앙 관제 장치는 운전원이 영상 표시 장치 등과 같은 시스템을 통하여 건물 설비를 종합 관제하는 중앙 관제실에 설치되는 제반 장치를 말하며, 주 컴퓨터, 주변 장치 및 사람과 기계 간의 모든 대화 장치 등을 포함한다. 직접디지털제어기기(ddc)는 건물 내, 설비 현장에 설치되어 각종 설비를 직접 디지털 기능으로 제어하는 디지털 처리장치로서, 각종 설비 데이터를 모아 각 장비 및 기기를 직접 제어하 는 독립적인 처리기능을 가지며, 그 데이터를 다른 직접디지털제어기 또는 중앙관제 장치로 송출하는 기기를 이른다. 제어기기는 감지기류, 제어기기류, 밸브류 등에 해당하는 기기로써, 직접디지털제어기(DDC)에 연결되어 설비에 대한 실제 데이터 계측 및 제어를 담당하는 기기이다.

시스템의 기본적인 구성은 중앙 관제 장치 하부에 DDC 통신선을 구성하고 DDC 통신선상에 층별 장비 제어 용 DDC를 연결함으로써, DDC 간 상호 통신으로 데이터를 주고받아 외기보상 제어, 연동제어, 예약 제어 등을 구현할 수 있는 것이다.

그러나 이런 일련의 구조를 가진 DDC 통신선은 현장기기의 제작회사마다, 같은 회사 제품이라도 적용하는 시스템마다 각각의 특성을 가지고 있어 서로 통신이 가능한 통합 네트워크 구성의 어려움으로 첨단 IT기술과 접목하기에는 해결해야 하는 문제들이 산재해 있다. 그 대표적인 예가 기기들 간의 통신 프로토콜의 비표준화이다.

이는 각 기기를 생산하는 제조회사마다 공개하기를 꺼려하는 고유의 프로토콜을 보유하고 있으며 타사 제품과의 통신을 거의 불가능하게 하고 또 이를 차제 하고라도 동일 회사제품이라 할지라도 그 적용 시스템에 따라 통신하지 못 할 수도 있는 통신환경의 복잡성을 야기 시킨다. 이 같은 비표준화 통신환경은 폐쇄적인 통합 제어 관리 환경에서 기인하고 원격 관리 시스템을 구성하는데 적지 않은 어려움을 가져온다. 또 한편 현재의 원격관리(TM/TC)의 구성은 보편화되어 있는 인터넷 인프라망을 사용하지 못하고 인터넷 이전의 방식인 전용선(저속, 고속)을 이용한 구성으로 비용적인 부분과 실시간 관리나 데이터의 안정성, 대량의 데이터 전송 등의 어려움을 가지고 있다. 이는 산업기기들 간의 통합 네트워크가 이뤄지지 않아 관리에 따른 시간, 비용, 시설 등이 중복되어 낭비되고 있으며, 빌딩의 관리를 위해서 정해진 위치, 즉 중앙관제실에서 관리 및 제어를 해야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 빌딩 내의 각종 센서들의 신호들을 받아 TCP/IP프로토콜로 변환하여 인터넷망을 통하여 네트워크를 구성함으로써 사용자의 컴퓨터 모니터에 현재 빌딩의 상태를 나타낼 수 있도록 하고, 사용자가 인터넷을 통하여 보내는 TCP/IP 프로토콜 제어신호를 기기의 프로토콜에 맞도록 변환하여 그 기기를 제어할 수 있도록 함으로써 다른 기종 관리 시스템들을 인터넷을 통하여 하나의 네트워크로 통합하여 웹브라우저를 통해 별도의 추가 프로그램이 필요 없이 인터넷만 연결되어 있으면 언제 어디서든지 빌딩 관리/제어 및 조명 제어를 할 수 있도록 하는 웹 기반 원격 통합 빌딩 관리 제어 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명인 TCP/IP를 사용하는 인트라넷을 이용하여 광대역 통합 관제 시스템을 이루어 빌딩을 통합적으로 관리할 수 있도록 하는 통합 관리 및 자동제어 시스템은, 빌딩 내의 제어기기들의 시리얼 통신 프로토콜을 TCP/IP 프로토콜로 변환하여 바이패스시켜 주거나 TCP/IP 프로토콜의 입 력 및 출력신호를 각각의 입력 및 출력포트로 바이패스 시켜주는 프로토콜 변환장치를 사용하여 제어기기들의 관리 시스템을 인터넷을 사용하여 제어할 수 있도록 하고, 프로토콜 변환장치는 현장의 센서들과 직접 연결되는 말단부와, 말단부로부터 입출력되는 신호를 관리자와 통신시켜주고, 다른 PLC 기기들의 입력신호를 받아 TCP/IP 프로토콜려 변환시켜줄 수 있도록 하는 상단부로 구성된다.

말단부는 도 1에 명시 되어 있는 것처럼 빌딩 내부의 온도 및 습도와 같은 각종 아날로그 데이터를 받는 아날로그 신호 수신부(Analog Input; 130)와, 방범 센서와 같은 각 종 디지털 데이터를 받는 디지털 신호 수신부(Digital Input; 110)와, 상단부에서 받은 데이터를 다시 아날로그 센서로 넘겨주는 아날로그 신호 송신부(Analog Output; 140)와, 디지털 센서로 넘겨주는 디지털 신호 송신부(Digital Output; 120)로 구성되고, 상기 아날로그 신호 및 디지털 신호의 송수신 신호를 상단부에 전달하기 위하여 상단부와 결합되는 결합부로 구성되어 있다.

상단부는 도 3 에 나타난 바와 같이 말단부와 신호를 주고받을 수 있도록 결합하는 결합부와, 시리얼 통신 포트를 사용하는 다른 기종의 기기와 통신 할 수 있는 RS-232C 시리얼 통신 포트(320, 330) 및 RS-422,485 시리얼 통신 포트(340)와, 인터넷과 접속하기 위한 이더넷 포트(350)와, 메시지 서비스와 비상 원격 백업 구성을 위한 내장형 CDMA무선 모뎀(360), 그리고 블루투스 통신을 가능하게 해주는 USB(310)포트와 프로토콜 변환장치의 전체 기능을 제어하는 32bit CPU(370), 그리고 응용프로그램이 탑재되어 있는 플래시 메모리(380)로 구성된다.

프로토콜 변환장치의 말단부를 통하여 아날로그 및 디지털 입출력 신호를 받 을 수 있도록 하여 받은 신호를 상단부에서 처리하여 인터넷 통신선을 사용하여 사용자에게 정보를 제공할 수 있도록 한다.

또한, TCP/IP프로토콜이 아닌 다른 프로토콜을 사용하는 장치는 상단부의 각 프로토콜에 대한 시리얼 통신포트와 연결되어 프로토콜 변환장치에 의해 TCP/IP 신호로 바이패스 되게 된다.

각각의 빌딩의 제어를 위한 프로토콜을 가지고 제어하는 특징을 갖는 기기를 MCU(Main Control Unit)라 하며, MCU는 각 종 센서의 상태의 모니터 및 제어가 가능하다.

도 2 에 나타난 데이터의 흐름도를 살펴보면 디지털 신호 수신부(110)나 아날로그 신호 수신부(130)에서 수집한 데이터(210)를 게이트 서버에 전송하는 과정(220)과 게이트 서버로부터 제어신호를 받아 DO(120)나 AO(140)에 전송하고 제어 신호가 없을 경우나 제어신호를 전달한 경우도 다시 데이터 수집(210)단계로 돌아가는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같이 관리자와 빌딩의 각종 제어장치 및 센서의 통신을 가능하게 하는 소프트웨어 구성은 플래시 메모리에 탑재가 되며, 프로그램에 따라 입력되는 신호의 프로토콜을 판단하고 그에 상응하는 출력신호의 프로토콜로 바이패스 시켜줌으로써 서로의 통신을 가능하게 하며, 다른 기종의 프로토콜과 TCP/IP 프로토콜의 매치는 프로그램의 추가 및 수정에 의해 자유롭게 변경 및 추가가 가능하다.

이런 MCU와 게이트 서버의 구성은 아날로그 데이터, 디지털 데이터의 수집 및 모니터링, 제어뿐만이 아닌 다른 기종의 기기와의 통신을 시리얼 통신이나 블루 투스, TCP/IP통신을 이용하여 가능하게 하고 특히 게이트 서버는 이렇게 모이는 서로 다른 기종간의 프로토콜을 단일 프로토콜로 변환하여 통합관리가 가능하도록 하여 준다.

도 4는 서로 다른 기종의 기기들(410, 420, 430, 440)이 각각 다른 통신 포트로 연결을 통해 통신할 때 입력되는 신호를 게이트 서버(450)를 통해 단일 프로토콜로 변환하여 송신하고 역방향의 흐름도 역으로 수순을 거쳐 각각의 기기들에 전달되도록 함으로써 관리자 PC(460)에서 서로 다른 기기들을 통합하여 관리가 가능하도록 되는 것을 보여준다.

또한, 게이트서버의 송수신은 TCP/IP를 표준으로 해서 송수신 하지만, 시리얼 포트 등의 송수신도 가능하여 각 종 통신 포트를 이용하여 PC에서 모니터링이 가능하도록 한다.

상기에 따른 게이트 서버의 특징에 따른 프로토콜 변환과정은 도 5 에 명시되어 있다. 다른 기종의 기기가 데이터를 입력 받으면(510) 이를 통신 신호로 보내는 과정(520)을 하게 되는데 이를 게이트 서버가 받아 그 프로토콜에 해당되는 TCP/IP프로토콜을 찾아 변환(530)을 한 후 출력(540)하는 과정을 거쳐 프로토콜 변환이 이루어진다.

상기 데이터가 변환되어 관리자 PC로 전달되는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 우선, 빌딩의 각종 정보에 대한 데이터는 아날로그 신호 수신부(AI) 및 디지털 신호 수신부(DI)로부터 수집되어 말단부로 입력되게 되며, 입력된 데이터는 상단부로 전송되게 된다.

상기 데이터는 PLC의 프로토콜을 이용하여 전송되게 되는데, 상기 프로토콜은 TCP/IP를 기반으로 하며 PLC를 제어하고자 하는 제어코드와, PLC상태정보, 기기의 상태정보, 기기 제어정보, 코드정보, 시스템 예약 코드등이 포함된다. 상기 프로토콜은 데이터 헤드, 바디, 플래그의 세 영역으로 구분할 수 있는데, 상기 데이터 헤드는 통신상에서 필요한 정보, PLC정보를 전송할 때 필요한 정보, 바디에 담겨질 데이터에 대한 정보가 포함된다. 그리고 바디는 데이터 헤드에 따른 상세한 정보가 기술된다. 플레그는 바디 부분에 기록된 데이터를 읽거나 기록할 때 읽기 또는 기록의 기본 단위를 결정하는 역할을 한다. 그리고, 데이터 해드 부분에는 소스, 다켓, 타입, 사이즈, 컴멘드 예약영역이 존재한다. 소스 및 타겟은 데이터를 송신하는 송신자의 정보, 데이터를 수신하는 수신자의 정보가 저장된다. 타입은 현재 프레임의 데이터 종류를 의미하며 이부분은 소스와 타겟의 종류를 구분하는데 사용된다.

상단부로 전송된 데이터는 플레시 메모리에 탑재된 프로토콜 변환 게이트 서버 프로그램에 의해 데이터 헤드 및 바디, 플레그의 정보를 읽은 후 이를 표준화된 프로토콜의 데이터 헤드 및 바디, 플레그로 변환시켜주게 되며, 상기 변환된 프로토콜을 사용하여 인터넷 망을 통하여 사용자 PC쪽에 있는 게이트서버로 전송되게 된다.

표준화된 프로토콜을 사용하여 전송된 데이터는 사용자 게이트서버에 의해 표준화 프로토콜이 해석되게 되고, 이를 사용자가 볼 수 있는 정보로 모니터링 하게 된다. 이는 사용자의 PC에서 PLC로 제어명령을 보낼 때도 상기와 같은 방식으로 전달이 되게 되며 이는 도 13b 와 같이 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 실내의 빛을 감지하는 감지센서와 게이트 서버의 프로토콜 변환장치의 말단부의 디지털 입력장치와 연결한다. 상기와 같이 연결하면 실내에 불이 켜져 있는 경우 1 이란 디지털 신호를 보내고, 불이 꺼져있는 경우 0 이란 디지털 신호를 보냄으로써 조명의 온/오프 상태를 알 수 있으며, 상기와 같은 디지털 신호는 프로토콜 변환장치에 의하여 TCP/IP신호로 변환된 후 게이트 서버로 입력되게 되며, 상기 게이트 서버로 입력된 TCP/IP신호는 인터넷을 통하여 사용자의 컴퓨터로 전달되어 모니터에 나타나게 된다.

한편 상기 센서에 의해 조명의 온/오프를 제어하는 조절부는 프로토콜 변환장치의 상단부와 연결되며, 인터넷을 통하여 사용자의 명령이 내려오게 되면, 프로토콜 변환장치는 이 TCP/IP 신호를 조명의 제어신호로 변환시켜 상단부를 통하여 제어신호를 보내어 조명의 온/오프를 할 수 있게 된다.

따라서, 사용자는 인터넷과 연결되어 있는 컴퓨터 모니터를 통하여 현제 빌딩 전체 또는 한정된 실내의 조명의 온/오프를 파악할 수 있으며, 파악된 신호에 따라 인터넷을 통하여 빌딩의 조명을 제어할 수 있게 된다.

따라서, 빌딩 내부는 물론이고 빌딩 밖 어디든지 인터넷에 접속이 가능하면 빌딩 내부의 조명의 온/오프를 판단할 수 있으며, 상기 데이터에 따라 빌딩 밖에서도 빌디의 조명을 제어할 수 있도록 제어신호를 보낼 수 있는 것이다.

한편, 상기 프로토콜 변환장치의 이용은 빌딩의 조명장치 국한 된 것이 아니라 빌딩 내부의 PLC프로그램을 제어되는 모든 제어 및 관리장치에 적용될 수 있는 것으로, 상기와 같은 프로토콜 변환장치를 사용하여 빌딩을 관리하는 시스템을 살펴보면 다음과 같다.

우선 빌딩을 관리할 시스템의 정보를 저장하고 관리할 수 있는 게이트 서버를 두고, 상기 게이트 서버와 프로토콜 변환장치를 이더넷 포트를 사용하여 연결한다.

그리고 빌딩을 관리할 각종 센서 및 제어장치들을 연결하되, 그 장치들이 사용하는 여러 가지의 시리얼 통신 규약에 따라 프로토콜 변환장치 상단부의 규격 포트와 연결한다.

예를들면, 승강기를 제어하고 관리하는 장치의 포트는 RS-232포트를 사용하고 온도를 제어하고 관리하는 공조장치는 RS-422포트를 사용한다고 한다면 게이트 서버 내의 프로토콜 변환장치의 상단부에 있는 RS-232 및 RS-422 포트에 각각 연결하여 신호를 입출력 할 수 있도록 한다는 것이다.

상기와 같이 연결된 장치들의 프로토콜을 인터넷 프로토콜인 TCP/IP로 변환하기 위하여 프로토콜 변환장치의 상단부에서 변환작업을 하게 된다.

프로토콜 변환작업은 우선 상단부로부터 입력되는 신호를 플레쉬 메모리에 저장하고 상기 저장된 신호를 상단부에 설치된 CPU가 해석을 하게 된다. CPU가 신호를 해석한 후 상기 신호와 일치하는 TCP/IP프로토콜을 플레쉬 메모리에 입력된 프로그램에 의해 데이터베이스에서 찾게 되고, 입력된 신호과 일치하는 TCP/IP 프 로토콜을 찾아 이더넷을 통하여 사용자에게 정보를 전송하게 되는 것이다.

반대로 사용자가 명령신호를 보낼 경우 인터넷을 통하여 TCP/IP 프로토콜로 되어 있는 명령신호를 CPU가 받은 후 해석을 하여 상기 신호와 일치하는 프로토콜의 신호를 데이터베이스로부터 찾아서 제어하고자 하는 장치로 신호를 보내주게 되는 것이다.

한편, 빌딩의 각종 센서로부터 들어오는 신호를 프로토콜 변환장치의 말단부의 아날로그 신호 송수신부 및 디지털 신호 송수신부에 의해 직접 통신이 가능하다.

빌딩으로부터 송출되는 모든 신호는 게이트 서버에 저장되게 되고, 상기 저장서버에 있는 정보는 인터넷을 통하여 전송됨으로서 사용자가 항상 언제 어디서든지 빌딩의 상태 및 정보를 파악하고 이에 대한 문제점 파악 및 이에 대한 신속한 대응을 할 수있도록 해주는 것이다.

도 6 은 본 발명을 빌딩 관리 시스템에 적용한 예시도로, 빌딩의 상태의 정보를 센싱하는 센서 및 제어장치쪽과 관리자 쪽(610)에 각각 바이패스 장치를 설치하여 공인 IP를 각 게이트 서버가 할당 받음으로 인해 인터넷을 통한 다중 접속 환경으로 변환된 시스템 구성도를 나타낸 것이다.

이는 시리얼 통신 프로토콜이 도 2 와 도 5 와 같은 일련의 과정을 거쳐 TCP/IP통신 프로토콜로 변환이 되어 가능한 구성으로 지역, 거리에 상관이 없는 빌딩 관리 시스템 구축이 가능하게 해주며, 또한 게이트 서버간의 통신이 TCP/IP통신 프로토콜을 이용한다고 해서 TCP/IP용 응용프로그램만을 사용하게 하는 제약은 가지고 있지 않다. 다시 말해 관리자 PC에 설치된 웹브라우저뿐만이 아닌 기존의 관리 시스템 즉, 관리 지역 내에서만 쓰도록 구성된 관리 HMI프로그램을 원격지의 관리자PC에 설치한 후 사용 할 수 있게 해주는 기능도 도 6, 7a에 도시 하고 있다.

관리자 쪽에 설치된 게이트 서버(610, 710a)의 이더넷 포트가 아닌 시리얼 포트(611, 711a)로 연결해서 사용하게 되면 원격지의 관리자PC(640)이나 계측기기(740a)에 설치된 기존 관리 HMI프로그램이 내리는 시리얼 통신 명령(710b)을 게이트 서버에서 TCP/IP로 변환(720b)한 다음 산업용 장비 쪽의 게이트 서버에 전송(730b)을 하고 이를 수신한(740b) 제어 기기쪽의 게이트 서버는 TCP/IP로 변환된 시리얼 통신 명령을 복원(750b)하여 빌딩 내 제어기기에 전달(760b)하는 역할을 함으로써 한 곳의 원격지에서 내리는 시리얼 통신 명령어가 거리에 국한되지 않고 또 다른 곳의 원격지의 기기에까지 전달되어 명령을 수행하게 하며 그 결과는 다시 데이터 수집을 통해 원격지 게이트 서버(630, 730a)에서 확인 할 수 있다. 이는 관리자에게 익숙한 기존 관리 프로그램까지도 사용 가능하게 해주는 역할을 하며 관리자들이 관리 시스템의 이전 시 적응 기간을 갖게 해줘 무리 없이 인터넷 기반의 관리 시스템에 적응할 수 있도록 한다.

도 9는 도 6처럼 1대 1 원격 통신만이 아닌 다 대 1 원격 통신도 가능한 구조로 본 발명이 추구하는 빌딩 원격 통합 관리의 시스템 구성을 도시하고 있다. 좀 더 상세히는 여러 지역의 분산된 빌딩의 각 관리 시스템들이나 도 6과 같이 1 대 1로 통합된 지역의 빌딩 관리 시스템들을 하나로 통합하여 다중 접속이 가능하게 하 는 시스템의 구성이다. 이 역시 게이트 서버가 각 지역에 분산된 빌딩 내 제어기기 쪽(920, 930, 940)과 책임 관리자 쪽(910)에 각각 설치되어 공인 IP를 통해 인터넷을 경유한 접속이 가능하게 하여 관리자의 PC를 통한 통합 모니터링 및 제어가 가능하게 해주며 지역 관리자들 역시 각 지역의 게이트 서버를 인터넷을 경유하여 접속이 가능하고 이를 이용한 모니터링 및 제어가 가능도록 한다.

이렇게 분산 다중 접속이 가능하게 구성하는 이유는 그 규모가 상기한 것처럼 좀 더 포괄적인 네트워크로 보안 정책이 허용하는 범위 내에서 전국 규모나 국제 규모까지 확장 가능하기에 좀 더 효율적인 관리를 위해서이며, 여기에 보안상의 이유에서나 시스템 구성상의 이유, 지역적인 이유 등으로 공인 IP를 사용하지 못하는 지역에 대한 다중 접속 원격 통합 관리 시스템 구성을 위해 비공인IP를 사용할 수 있도록 하는 특징도 함께 가지고 있다.

도 8은 비공인 IP네트워크와 공인 IP와의 연결을 도시한 것으로 각각의 고립, 폐쇄된 환경에 구축된 관리 시스템들의 상단에 게이트 서버를 설치(820)후 비공인 IP를 통해 자체 네트워크를 구성 하여 게이트 서버 하단에 연결되어 있는 모든 계측기기(860), 센서(870) 등을 해당 지역 관리자의 PC(880)로 원격 통합 관리 하게 구성 할 수 있다. 이렇게 구성된 비공인 IP 통합 관리 시스템에 공인 IP로의 원격 통합 관리 요구 시 그 구성은 공인 IP를 사용하는 게이트 서버(810)를 설치하고 비공인 IP네트워크 대역의 게이트 서버들(820, 830, 840)의 목표점을 공인 IP를 사용하는 게이트 서버(810)로 설정을 해주면 목표점을 찾아온 비공인 IP네트워크 대역의 게이트 서버와 통신이 가능하여 비공인 IP대역의 기기들의 모니터와 제어가 가능하게 하는 특징을 가지고 있다.

요약해보면 빌딩에 게이트 서버(920, 930, 940)를 두어 각각의 제어기기의 데이터 말단부로부터 수집하고, 상기 데이터를 상단부로 보내어 단일 프로토콜로 변환하고 이를 이더넷 포트를 사용하여 인터넷상의 통합 게이트 서버(910)로 데이터를 전송한다. 전송된 데이터는 통합 게이트 서버에서 맵핑되어 여러 지역의 데이터를 한곳에서 관리할 수 있도록 하여 준다. 통합 게이트 서버(910)가 인터넷상에 공인 IP를 사용할 경우 각 지역의 게이트 서버(920, 930, 940)가 관리하는 지역은 비공인 IP를 사용하여도 통신이 가능하며 공인 IP를 사용 하여도 무관하다. 각 지역의 관리자도 해당 게이트 서버(920, 930, 940)에 인터넷을 통하여 접속하여 상태 모니터와 제어가 가능하다.

또한 통합관리자는 통합 게이트 서버(910)에 접속하여 각 하부 게이트 서버(920, 930, 940)들이 관장하는 지역을 동시에 상태 모니터와 제어가 가능하며, 도 10에서 보는 바와 같이 게이트 서버와 연결된 이(異)기종 데이터수집(1010)을 한 후 단일 프로토콜로 변환(1020), 이를 통합 서버에 전송(1030)을 통한 관리자가 데이터의 요청 유무를 판단(1040) 관리자에게 데이터를 제공(1050)할 수도 데이터 수집단계(1010)로 돌아가도록 한다.

도 11은 통합 게이트 서버의 데이터 흐름도를 도시한 것으로 각 지역의 데이터를 수집(1110) 수집한 데이터를 관리(1120)를 하고 있다가 관리자의 데이터 요청 유무(1130)에 따라 관리자에게 제공(1140)할 수도 다시 데이터를 수집(1110)해 모니터링 할 수 있도록 하는 것다.

도 12는 관리자가 상기한 도 10이나 도 11처럼 게이트 서버들이 수집, 가공한 데이터를 요청 시 그 흐름을 도시한 것으로 관리자가 웹브라우저를 통한 인터넷을 경유하여 접속(1210)을 한 후 인증과정(1220)을 거쳐 권한을 부여 받은 후 지역 게이트 서버 또는 통합 게이트 서버에 데이터를 요청하는 단계(1230), 이 요청 결과에 따라 데이터를 수신(1240)한 후 웹브라우저 화면구성을 이용한 제어신호 하달(1250)하면 이에 따라 제어신호를 전송(1260)하게 되는데 제어 신호가 전송이 되었을 경우 제어 결과 데이터를 다시 전송(1270)해주는 과정과 제어 신호가 전송이 되지 않은 경우 데이터 수신 단계(1240)로 다시 돌아가도록 한다. 이에 관리자는 웹브라우저 또는 인터넷 접속 응용 프로그램을 이용하여 게이트 서버(통합 게이트 서버나 지역 게이트 서버)에 접속 할 수 있으며, 게이트서버는 웹페이지 형식의 화면과 데이터를 제공한다. HMI프로그램을 이용한 접속자에게는 데이터를 제공하여 모니터와 제어가 가능하도록 한다. 상기의 모든 통신은 인터넷 표준 프로토콜인 TCP/IP와 UDP/IP를 사용하여 이루어진다. 게이트 서버는 임베디드 웹서버를 내장하고 있어 관리자는 인터넷 접속환경을 제공하는 어느 곳에서나 상시 모니터가 가능하며, 웹의 특성상 여러 명의 관리자가 동시에 서로 다른 장소에서 관리가 가능하다. 또한 게이트 서버는 CDMA모뎀을 내장하고 있어 인터넷 통신라인 단절 시에도 CDMA망을 이용한 무선 접속을 통하여 관리자에게 SMS메시지를 전송할 수 있으며, 현장의 각 종 계측기기의 상태를 단절 없이 전송한다. 그리고 Watchdog기능을 내장하여 자체 이상 시 자동 재부팅을 통한 초기화로 시스템 자체 내의 불안정 요소에 효율적으로 대처할 수 있는 것이다.

본 발명은 게이트 서버를 이용하여 인터넷을 통한 다중 접속이 가능한 빌딩의 통합 관리 시스템으로 인터넷이 연결되어 있는 곳이면 거리와 장소가 무관한 관리 시스템 구축, 데이터 수집, 고속 데이터 통신, 웹브라우저를 통한 모니터링 및 제어 관리가 가능하다. 따라서, 조명을 끄고 켜는데 있어서 인터넷을 통하여 제어가 가능하기 때문에 조명을 켜기 위하여 스위치가 있는 곳까지 이동하지 않고서도 조명을 켜고 끌 수 있으며, 빌딩 내부가 아닌 다른 장소에서도 조명의 상태를 확인할 수 있고 바로 제어가 가능하기 때문에 에너지를 절약할 수 있는 이점이 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 게이트 서버로의 접속은 다양한 단말기(PC, PDA, 휴대폰등)로 가능하고 접속 후 별도의 소프트웨어 설치 없이 웹브라우저를 통하여 지역 게이트 서버나 단독 게이트 서버에 연결된 계측기기들의 모니터 및 제어가 가능하며 또한 상위 시스템(ERP 등)과 연계가 가능하여 시간과 장소에 구애 받지 않는 실시간 관리기능을 제공하고 원격에서 장비 기능 업그레이드와 문제 발생시 신속한 실시간 대처, 출장 최소화로 인한 비용 절감, 최소 인원 관리를 위한 시스템 통합, 인터넷 연결을 통한 빌딩의 원격 통합관리 시스템 구축 등이 가능한 이점이 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 빌딩 내부의 제어기기들의 관리 및 제어시스템에 있어서,

   아날로그 데이터를 받는 아날로그 신호 수신부(Analog Input; 130)와, 디지털 데이터를 받는 디지털 신호 수신부(Digital Input; 110)와, 상단부에서 받은 제어신호를 아날로그 제어장치로 송신하는 아날로그 신호 송신부(Analog Output; 140)와, 디지털 제어장치로 송신하는 디지털 신호 송신부(Digital Output; 120)와, 상기 아날로그 신호 및 디지털 신호의 송수신 신호를 상단부에 전달하기 위하여 상단부와 결합되는 결합부(170)로 구성되어 현장 기기들의 센서들과 직접 연결되어 센서들의 데이터를 수집하거나 관리자의 제어신호를 현장의 기기들로 전송하는 말단부와;

   상기 말단부와 결합하는 결합부(도면 미도시)와, 시리얼 통신 포트를 사용하는 다른 기종의 기기와 통신 할 수 있는 RS-232C 시리얼 통신 포트(320, 330), RS-422,485 시리얼 통신 포트(340)와, 관리자와의 연결을 위하여 인터넷과 접속하기 위한 이더넷 포트(350)와, 메시지 서비스와 비상 원격 백업 구성을 위한 내장형 CDMA무선 모뎀(360), 그리고 블루투스 통신을 가능하게 해주는 USB(310)포트, 프로토콜 변환장치 내의 전체 기능을 제어하는 32bit CPU(370), 그리고 다른 프로토콜의 명령과 TCP/IP 프로토콜의 명령을 탐색하여 바이패스 시켜주는 응용프로그램이 탑재되어 있는 플래시 메모리(380)로 구성되어 상기 센서들의 데이터를 말단부로부터 받아 이를 인터넷을 통하여 관리자에게 전송하거나 관리자의 제어 명령을 현장 기기로 보내기 위해 명령을 말단부까지 전달해주는 상단부;를 포함하는 프로토콜 변환장치가 탑제된 게이트 서버를 구비하여,

   사용자의 컴퓨터와 게이트 서버는 이더넷 포트를 통해 인터넷으로 연결되고, 조명의 온/오프 상태를 알 수 있도록 하는 센서는 게이트 서버의 프로토콜 변환장치의 말단부의 디지털 신호 수신부와 연결되고,

   조명의 온/오프를 제어하는 각각의 스위치와 연결되어 통합 관리할 수 있도록 하는 중앙제어부는 프로토콜 변환장치 말단부의 디지털 신호 송신부와 연결되며, 상기 디지털 신호는 프로토콜 변환장치에 의하여 TCP/IP신호로 변환된 후 게이트 서버로 입력되되, 상기 프로토콜 변환장치의 응용프로그램은 다른 프로토콜의 신호를 미리 입력시키고, 그에 해당하는 TCP/IP 프로토콜을 입력시킨 후 서로 상호적으로 변환할 수 프로토콜 또는 TCP/IP 프로토콜이 입력됐을 경우 그에 맞는 신호로 변환하여 보내도록 짜여져 있고, 상기 게이트 서버로 입력된 TCP/IP신호는 인터넷을 통하여 사용자의 컴퓨터로 전달되어 모니터에 나타나게 되며,

   사용자가 인터넷을 통하여 제어신호를 보내게 되면 프로토콜 변환장치는 이 TCP/IP 신호를 조명의 제어신호로 변환시켜 디지털 신호 송신부를 통하여 중앙제어부로 제어신호를 보냄으로써 조명을 온/오프할 수 있도록 하되, 각각의 사용자에게 ID 및 비밀번호를 부여하여 각 ID에 따라 조명의 제어에 제한을 두도록 하여 무분별한 제어를 하지 못하도록 하는 것을 특징으로 하는 웹기반의 빌딩 통합 관리 및 제어 시스템

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