KR100958328B1 - 지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 관리를 통한 조명제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지그비 네트워크를 이용하여 실내의 엘이디 조명 들을 실시간 모니터링 및 제어할 수 있고, 긴급 상황 발생시 실시간으로 관리자에게 통보 및 호출할 수 있는 지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템는, 각각의 식별정보를 가지고 실내에 설치되는 엘이디 조명들과; 상기 각각의 엘이디 조명과 개별적으로 연결되고, 엘이디 조명의 스위칭 및 조도 제어, 환경 모니터링, 검침을 위한 에너지 사용 모니터링을 수행하여 엘이디 조명의 상태정보를 수집하는 메인제어부를 포함하고, 이들을 소정 주기마다 지그비 표준의 무선 통신을 이용하여 전송 및 제어명령을 수신하는 무선제어모듈과; 상기 무선제어모듈로부터 전송되는 정보를 수신 또는 수집하여 에너지정보를 가공하여 이를 표시하거나, 관리자에게 제공하는 실내 제어시스템; 을 포함하되, 상기 실내 제어시스템은, 상기 무선제어모듈들과 양 방향으로 지그비 표준의 무선 통신을 수행하는 무선제어모듈과; 상기 무선제어모듈을 통해 수신한 엘이디 조명들의 모니터링 정보를 수집하고, 가공, 처리하여 제어명령을 전달하는 무선제어모듈 제어부와; 상기 무선제어모듈 제어부를 통해 수신한 엘이디 조명들의 모니터링 정보들을 수집하여 엘이디 조명들을 임의로 조작할 수 있는 스위치기능부와; 상기 무선제어모듈 제어부를 통해 수신한 모니터링 정보들을 관리자가 인식하도록 표시하는 표시부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

지그비, 엘이디, 검침, 조명제어, 무선제어

Description

지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템{.}

본 발명은 에너지 관리를 통한 조명제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지그비 네트워크를 이용하여 실내의 엘이디 조명 들을 실시간 모니터링 및 제어할 수 있고, 긴급 상황 발생시 실시간으로 관리자에게 통보 및 호출할 수 있는 지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템에 관한 것이다.

대한민국 공개특허 제2009-0093099호 " 유무선 통신을 통한 광역 조명시스템"

지그비 무선 통신 방식으로 조명기구들을 제어하는 시스템은 대한민국 공개 특허 제2009-0093099호 " 유무선 통신을 통한 광역 조명시스템"에 구체적으로 개시되어 있다.

이러한 종래의 조명 제어장치는 단일, 단방향성으로 조명의 온/오프. 디밍 제어만을 위한 것으로, 개별 조명의 온/오프, 디밍 제어과정에 있어 주변의 환경변화 및 사용자의 제어시 수반되는 에너지 사용량 등의 정보를 실시간으로 확인할 수 없는 문제점이 있었고, 실내에 적용시에는 공간상의 제약으로 인한 문제를 포함하고 있었다.

한편, 에너지 소비 효율적 측면에서 저효율의 일반 조명 사용 및 조명 장치는 별도의 제어모듈이나 각 기능의 별도 제어장치로 구성되어 시스템의 구성이 복잡하고, 관리의 비효율성을 갖는 문제를 가지며, 시스템의 구성상 개별 조명이 소비하는 실질적 에너지 사용정보가 아닌 실내 전원 인입부상에 위치한 전력량계를 통해 에너지 사용량을 측정하는 간접적인 방식을 사용하여 개별적 조명이 실제로 소비하는 에너지 사용정보의 변별력이 저하되는 문제점이 발생하였다.

또한, 검침 및 제어 시스템들은 운용기기간 실내 환경에 특화되지 않았으며, 이는 간접적으로만 소비전력을 파악할 수 밖에 없는 문제점을 내포하고 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 효율적인 에너지 관리와 모니터링을 위해 지그비 네트워트를 실내 엘이디 조명장치들의 사용상태 및 관련 정보를 사용자에게 실시간으로 제공하는데 있다.

하나의 바람직한 실시 양태에 있어서 본 발명에 따른 지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템은 전술한 문제를 모두 해소하도록,

각각의 식별정보를 가지고 실내에 설치되는 엘이디 조명들과;

각각의 엘이디 조명(10)과 개별적으로 연결되고, 엘이디 조명의 스위칭 및 조도 제어 및 검침을 위한 에너지 사용 모니터링을 수행하여 엘이디 조명의 상태정보를 수집하는 메인제어부와 지그비무선통신부를 포함하고, 에너지 사용 모니터링을 소정 주기마다 지그비 표준의 무선 통신을 이용하여 전송 및 제어명령을 수신하도록 개별적인 엘이디 조명에 각각 설치되는 무선제어모듈과;

각각의 무선제어모듈로부터 전송되는 정보를 수신 또는 수집하여 에너지정보를 가공하고, 제어명령이 포함된 제어신호를 생성하여 각각의 엘이디 조명의 무선제어모듈에 개별 또는 셀 단위로 제어하며, 이를 표시하거나, 관리자에게 제공하는 실내 제어시스템; 을 포함하되,

상기 실내 제어시스템은,

각각의 무선제어모듈과 양 방향으로 지그비 표준의 무선 통신을 수행하여 개별 또는 셀 단위의 영역에서 엘이디 조명 또는 사용에 따른 에너지 소비상태를 각각에 구비된 무선제어모듈을 통해 엘이디 조명의 스위칭 및 조도제어, 환경 모니터링, 검침을 위한 에너지 사용 모니터링을 수집하는 무선제어모듈과;

무선제어모듈을 통해 수신한 엘이디 조명들의 모니터링 정보를 수집하고, 가공, 처리하여 제어명령을 전달하는 무선제어모듈 제어부와;

상기 무선제어모듈 제어부를 통해 수신한 엘이디 조명들의 모니터링 정보들을 수집하여 엘이디 조명의 온/오프 및 디밍기능을 제어하는 스위치기능부와;

무선제어모듈 제어부를 통해 수신한 모니터링 정보들을 관리자가 인식하도록 표시하는 고정의 액정의 디스플레이 장치이거나 휴대가 가능한 리모콘인 표시부를 더 포함하여 이루어지되.

표시부에는 관리자가 제어정보를 입력하기 위한 입력부를 구비하고 있으며, 전기요금환산 및 전기사용량에 비례하는 CO2 발생에 관한 에너지 사용정보를 표시하고, 조명 제어 정보를 표시의 상태정보를 표시하며,

실내 제어시스템에서 처리된 정보를 주기적으로 관리자의 휴대단말기로 최종 통보하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명의 또 다른 목적 및 효과는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 되고, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 실시예는 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니다.

본 발명에 따른 지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템에 의하면, 지그비 통신에 의한 네트워크를 통해 실내 공간의 제약을 극복하여 실내 조명으로 적용되는 엘이디 조명들을 선택적으로 제어하여 개별 조명이 소비하는 에너지 사용량을 실시간으로 확인할 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 전체적으로 에너지 사용 정보를 파악하고, 모니터링할 수 있어 관리자가 직, 간접적으로 현재의 에너지 소비요소를 인지토록 하여 에너지 절감을 유도하는 효과를 가져오며, 조명의 교체 및 추가의 용이성을 갖는 효과가 발생한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 먼저, 도면에 걸쳐 기능적으로 동일하거나, 유사한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.

도 1은 본 발명에 적용된 지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템의 구성 개념도이고, 도 2는 본 발명에 적용된 무선제어모듈의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템은 각각의 식별정보를 가지고 실내에 설치되는 엘이디 조명(10)이 적용된다.

본 발명에 적용된 엘이디 조명(10)은 통상적으로 실내에 설치되는 형광등과 같은 일반 조명기구를 대체하는 것으로서, 다수개의 엘이디(LED)가 픽셀을 이루며 하나의 모듈로 구비되어 개별적인 조명기구를 이루고 있다.

본 발명은 전술한 각각의 엘이디 조명(10)들과 개별적으로 연결되고, 엘이디 조명(10)들의 스위칭 및 조도 제어, 검침을 위한 에너지 사용 모니터링을 수행하며, 엘이디 조명(10)들의 상태정보를 수집하는 메인제어부(22)와 지그비무선통신부(24)를 포함하고, 이들을 소정 주기마다 지그비 표준의 무선 통신을 이용하여 전송 및 제어명령을 수신하는 무선제어모듈(20)을 포함하고 있다.

구체적으로 개별적인 엘이디 조명(10)은 상기 각각의 무선제어모듈(20)이 설 치되며, 이들은 하나의 조명시스템을 이루게 된다.

발명에 적용된 메인제어부(22)는 엘이디 조명(10)들의 스위칭 및 조도 제어, 환경 모니터링, 검침을 위한 에너지 사용 모니터링을 수행한다.

즉, 메인제어부(22)는 엘이디 조명(10) 들의 온/오프 상태, 조도(디밍) 상태, 검침을 위한 소비 전류, 전압, 전력 상태를 실시간, 직접적으로 파악하여 전체적인 에너지 사용 정보를 모니터링 한다.

이러한 각각의 모니터링은 본 발명에 적용된 지그비 표준의 무선 통신을 이용하여 모니터링된 정보를 후술하는 실내 제어시스템(30)으로 송신하게 된다.

이러한 지그비 표준의 무선 통신은 복수의 근거리 무선 네트워크(WPAN)는 점대점 방식의 네트워킹이 가능하여 하나의 대역 내에 수용되어 있는 기기들이 동일한 레벨로서 상호 양방향 통신을 할 수 있는 지그비(ZigBee, IEEE 802.15.4) 무선 네트워크로 이루어질 수 있다.

여기서, 본 발명에서 사용되는 지그비에 대한 제반 기술을 설명하면 다음과 같다.

지그비는 IEEE 802.15.4에 기반한 하드웨어와 소프트웨어 표준규격이다. 지그비는 1~100m의 짧은 거리에서 20~250Kbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있으며, 이 지그비의 가장 주목할 만한 특징 중 하나는 바로 저전력 소모로써, 외부에서 신호를 보낼 때까지 휴면 모드로 유지되어 전력 소모가 매우 낮기 때문에 배터리가 수개월에서 수년간 지속 될 수 있으며, 블루투스나 무선랜 프로토콜보다 훨씬 간단하여 소형화에 유리하고, 그에 따른 시스템에 지그비를 구현하는 비용 또한 저렴하 다는 장점이 있다.

또한, 지그비 통신 모드가 마스터-슬레이브 방식을 기본으로 하고 있지만, 'Mesh Mode'라 불리우는 점대점 방식의 네트워킹이 가능하여 하나의 대역 내에 수용되어 있는 수많은 기기들이 동일한 레벨로서 상호 양방향 통신을 하게 된다는 장점이 있다.

지그비에 대해서 좀 더 구체적으로 보충 설명하자면, 지그비는 저속 전송속도를 갖는 홈오토메이션 및 데이터 네트워크를 위한 표준기술로서 버튼 하나의 동작으로 각종 장치의 원격제어가 가능하고 인터넷을 통한 전화 접속으로 홈 오토메이션을 더욱 편리하게 이용하려는 것에서부터 출발한다.

IEEE 802.15.4 Task Group에서는 PHY, MAC의 표준화를 진행하고 있고, ZigBee Alliance에서는 PHY, MAC, Data Link, Network, Application Layer까지 표준화를 진행하고 있다.

듀얼 PHY 형태로 주파수 대역은 2.4GHz, 868/915MHz를 사용하고, 모뎀방식은 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum), MAC은 CSMA/CA를 사용하며, 데이터 전송속도는 20Kbps에서 250Kbps까지 가능하다. 또한 통신 가능 거리는 약 100~500m이고, 전력 소모량은 500㎼이하의 저전력을 소모한다.

이러한 지그비 통신과 저전력 소모를 달성하는 엘이디 조명(10)의 결합으로 인해 본 발명은 최소의 전력을 소모하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 실내제어시스템의 구성도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 무선제어모듈(20)로부터 전 송되는 정보를 수신 또는 수집하여 에너지정보를 가공하여 이를 표시하거나, 관리자에게 제공하는 실내 제어시스템(30)을 포함하고 있다.

본 발명에 따른 실내 제어시스템(30)은 실내 엘이디 조명(10) 들의 통합관리 기능 및 통합 제어를 수행하기 위한 것이다.

이러한 실내 제어시스템(30)은 상기 무선제어모듈(20)들과 양 방향으로 지그비 표준의 무선 통신을 수행하는 무선제어모듈(32)을 포함하고 있다.

실내 제어시스템(30)에 적용되는 무선제어모듈(32)은 개별 엘이디 조명(10)과 연결된 무선제어모듈(20)과 양 방향 지그비 통신을 수행하며, 상기 무선제어모듈(32)을 통해 수신한 엘이디 조명(10) 들의 모니터링 정보를 수집하고, 가공, 처리하여 제어명령을 전달하는 무선제어모듈 제어부(34)를 더 포함하고 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 지그비 네트워크를 이용한 실내 엘이디 조명제어 시스템의 에너지 정보 및 처리 흐름도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 무선제어모듈(20)이 구성된 무선제어모듈 제어부(34)를 통해 지그비 네트워크 통신하는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 적용된 지그비 네트워크 통신은 각 엘이디 조명(10)에서 사용되는 에너지 소비량을 파악하기 위해, 파악하고자 하는 개별적인 엘이디 조명(10) 또는 일정 영역을 복수의 영역으로 셀(Cell)화 하고 셀 단위로 형성할 수도 있다.

이러한, 지그비 네트워크 통신은 개별 또는 셀 단위의 영역에서 엘이디 조명(10) 또는 사용에 따른 에너지 소비상태를 각각에 구비된 무선제어모듈(20)을 통 해 엘이디 조명의 스위칭 및 조도 제어, 환경 모니터링, 검침을 위한 에너지 사용 모니터링을 수집한 것을 무선제어모듈(32)로 전송한다.

이와 같이 지그비 네크워크 통신의 정보 수집은 실내제어시스템(30)으로부터 처리되어 제어신호를 전송받아 엘이디 조명(10) 들을 제어하게 된다.

즉, 실내제어시스템(30)은 제어명령이 포함된 제어신호를 생성하여 각 엘이디 조명(10)의 무선제어모듈(20)에 제어(스위치 온/오프, 조도제어 등)을 요구하기도 하고, 후술하는 표시부(36)를 통해 시각정보가 포함된 제어신호를 생성하여 요구하기도 한다.

상술한 본 발명의 지그비 네트워크 통신은 전송신호 즉, 모니터링된 데이터 및 제어신호의 도달거리가 짧으며, 데이터 용량이 작고 저전력 구동이 가능하다. 또한, 통화 간섭이 적을뿐더러, 네트워크가 형성된 영역 내에서는 자동적으로 동기화되기 때문에 편의성이 제공된다.

또한, 무선제어모듈 제어부(34)는 소비 전류정보, 소비 전압정보, 소비 전력정보 등 에너지 사용 정보를 종합적으로 처리할 수 있으며, 이러한 에너지 사용 정보는 실시간으로 취합, 가공 처리하여 전기요금환산, 전기사용량에 비례하는 CO2 발생에 관한 정보를 추출한다.

다시, 본 발명에 따른 실내제어시스템(30)은 전술한 통신방식에 의해 무선제어모듈 제어부(34)를 통해 수신한 엘이디 조명(10)들의 모니터링 정보들을 수집하여 엘이디 조명(10) 들을 임의로 조작할 수 있는 스위치기능부(36)를 더 포함하고 있다.

본 발명에 적용된 스위치기능부(36)는 전술한 바와 같이, 엘이디 조명(10) 들의 온/오프, 디밍기능을 선택적, 일괄적으로 제어하게 되고, 이러한 제어는 무선제어모듈 제어부(34)를 통해 추출한 정보를 제어명령으로 변환한 후 스위치기능부(36)를 통해 명령하게 된다.

또한, 실내제어시스템(30)으로는 무선제어모듈 제어부(34)를 수신한 모니터링 정보들은 관리자가 인식하도록 표시하는 표시부(38)를 더 포함하여 이루어지고, 이 표시부(38)는 추출된 전기요금환산, 전기사용량에 비례하는 CO2 발생에 관한 에너지 사용정보를 표시하고, 조명 제어 정보를 표시 및 전체적인 시스템의 상태정보를 표시한다.

이러한 실내제어시스템(30)은 위와 같이 추출된 정보들을 주기적으로 관리자의 휴대단말기(40)로 최종 통보하게 된다.

본 발명에 적용된 휴대단말기(40)는 개인 휴대장치로 국한되지 아니하며, 휴대가 가능한 표시부(38)일 수도 있다. 이때, 표시부(38)는 액정의 디스플레이 장치이다.

특히 표시부(38)는 위와 같이 휴대가 가능하고, 이격거리에서 실내제어시스템(30)을 제어할 수 있는 리모콘 등이 선택적으로 적용될 수 있으며, 별도로 구비되어 실내의 벽 등에 고정될 수 있는 통상의 액정 디스플레이 장치로 구비될 수도 있다.

이로 인해 직접적으로 엘이디 조명(10) 들의 에너지 사용상태를 실시간으로 파악, 제어할 수 있고, 동시에 관리자는 외부에서도 주기적으로 에너지 사용상태를 파악할 수 있어 에너지 절감을 유도하는 효과가 발생한다.

본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로써, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.

도 1은 본 발명에 적용된 지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템의 구성 개념도.

도 2는 본 발명에 적용된 무선제어모듈의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 실내제어시스템의 구성도.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템의 에너지 정보 및 처리 흐름도.

* 도면의 주요부호에 대한 설명 *

10: 엘이디 조명 20, 32: 무선제어모듈

22 : 메인제어부 24 : 지그비무선통신부

30: 실내제어시스템 34 : 무선제어모듈 제어부

36, 38 : 표시부 40: 휴대단말기

Claims (7)

1. 각각의 식별정보를 가지고 실내에 설치되는 엘이디 조명(10)들과;

   각각의 엘이디 조명(10)과 개별적으로 연결되고, 엘이디 조명(10)의 스위칭 및 조도 제어 및 검침을 위한 에너지 사용 모니터링을 수행하여 엘이디 조명(10)의 상태정보를 수집하는 메인제어부(22)와 지그비무선통신부(24)를 포함하고,

   에너지 사용 모니터링을 소정 주기마다 지그비 표준의 무선 통신을 이용하여 전송 및 제어명령을 수신하도록 개별적인 엘이디 조명(10)에 각각 설치되는 무선제어모듈(20)과;

   각각의 무선제어모듈(20)로부터 전송되는 정보를 수신 또는 수집하여 에너지정보를 가공하고, 제어명령이 포함된 제어신호를 생성하여 각각의 엘이디 조명(10)의 무선제어모듈(20)에 개별 또는 셀 단위로 제어하며, 이를 표시하거나, 관리자에게 제공하는 실내 제어시스템(30); 을 포함하되,

   상기 실내 제어시스템(30)은,

   각각의 무선제어모듈(20)과 양 방향으로 지그비 표준의 무선 통신을 수행하여 개별 또는 셀 단위의 영역에서 엘이디 조명(10) 또는 사용에 따른 에너지 소비상태를 각각에 구비된 무선제어모듈(20)을 통해 엘이디 조명(10)의 스위칭 및 조도제어, 환경 모니터링, 검침을 위한 에너지 사용 모니터링을 수집하는 무선제어모듈(32)과;

   무선제어모듈(32)을 통해 수신한 엘이디 조명(10)들의 모니터링 정보를 수집하고, 가공, 처리하여 제어명령을 전달하는 무선제어모듈 제어부(34)와;

   무선제어모듈 제어부(34)를 통해 수신한 엘이디 조명(10)들의 모니터링 정보들을 수집하여 엘이디 조명(10)의 온/오프 및 디밍기능을 제어하는 스위치기능부(36)와;

   무선제어모듈 제어부(34)를 통해 수신한 모니터링 정보들을 관리자가 인식하도록 표시하는 고정의 액정의 디스플레이 장치이거나 휴대가 가능한 리모콘인 표시부(38)를 더 포함하여 이루어지되.

   표시부(38)에는 관리자가 제어정보를 입력하기 위한 입력부를 구비하고 있으며, 전기요금환산 및 전기사용량에 비례하는 CO2 발생에 관한 에너지 사용정보를 표시하고, 조명 제어 정보를 표시의 상태정보를 표시하며,

   실내 제어시스템(30)에서 처리된 정보를 주기적으로 관리자의 휴대단말기(40)로 최종 통보하는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크를 이용하여 에너지 관리를 수행하는 실내 엘이디 조명제어 시스템.
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