KR101631094B1 - 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물 설비 사물데이터 센서가 건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비의 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)와 연계되거나 독자적인 정보 수집 또는 동작 제어 등을 할 수 있도록 각 센서의 어드레스가 독립적으로 관리되어, 종래의 E/F2, DALI, 지그비 통신이 셋팅된 건물 뿐만 아니라 최신 사물데이터 센서(IoT sensor)가 설치된 건물에서도 사용가능한 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템에 있어서, 건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비에 위치하여 실시간 사물데이터를 수집하는 건물 설비 사물데이터 센서(IoT sensor); 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor)를 통해 흐르는 부하전류를 직접 검출하는 에너지 모니터링부; 상기 설비, 전력, 조명을 운용, 제어하는 설비의 "온(ON)/오프(OFF)" 시간을 측정하여 전력사용량을 표시하고, 상기 설비, 전력, 조명을 운용, 제어하는 스케줄 설정 화면을 표시하여 사용자로 하여 원하는 스케줄프로그램을 터치 조작으로 설정하고 설정값이 조명제어측에 전송되며, 상기 건물 설비 사물데이터 센서와 실시간 통신을 통해 해당 제어 대상이 되는 설비, 전력, 조명 관제점의 유무 및 정상동작 여부를 화면상에 표시하는 에너지 관리 모듈(energy management module); 개별 단말기에서 버튼 속성, 화면 구성 및 동작 기능을 편집하고, 조명기기의 그룹/개별 제어를 화면내에서 구성하며, 시간대별 조명 색온도 연출을 기반으로 한 조명시나리오를 조명기기에 적용하여 동작시킬 수 있으며, 이러한 동작들을 버튼화하여 화면에 디스플레이하는 터치 LCD 스위치(Touch LCD Switch;TLS);로 구성되고, 상기 건물 각종 설비를 제어하는 설비 제어부는, 상기 건물 각종 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 각종 설비 노드별 EMS 센싱 모듈; 래치릴레이로서, 상기 건물의 펌프 및 각종 공조시스템의 밸브를 제어하기 위해 MCCB(배선용차단기)를 사용하여 On/Off 제어하는 하이브리드 릴레이(Hybrid relay) 밸브 제어 모듈; 및 상기 건물 각종 설비에서 상기 하이브리드 릴레이(Hybrid relay)를 이용한 고압용 마그네트 제어를 위한 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈;을 포함하며, 상기 전력 설비를 제어하는 전력 제어부는, 상기 전력 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 전력 설비 노드별 EMS 센싱 모듈; 및 상기 전력 설비에서 상기 하이브리드 릴레이(Hybrid relay)를 이용한 고압용 마그네트 제어를 위한 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈;을 포함하고, 상기 조명 설비를 제어하는 전력 제어부는, 상기 조명 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 조명 설비 노드별 EMS 센싱 모듈; 및 릴레이 접점이 투입 또는 차단되는 순간에 능동형 아크 흡수장치(Active Arc Suppressor)를 작동시켜 아크를 차단하고, 제로 크로스(Zero Cross) 시점을 감지하여 돌입전류(Inrush Current)를 감소시키는 동시에 투입 차단으로 인한 전원잡음(Noise) 발생을 방지하는 하이브리드 릴레이 터미널 제어 모듈(Hybrid relay Terminal Unit; HTU);을 포함한다.
본 발명은 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템에 있어서, 건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비에 위치하여 실시간 사물데이터를 수집하는 건물 설비 사물데이터 센서(IoT sensor); 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor)를 통해 흐르는 부하전류를 직접 검출하는 에너지 모니터링부; 상기 설비, 전력, 조명을 운용, 제어하는 설비의 "온(ON)/오프(OFF)" 시간을 측정하여 전력사용량을 표시하고, 상기 설비, 전력, 조명을 운용, 제어하는 스케줄 설정 화면을 표시하여 사용자로 하여 원하는 스케줄프로그램을 터치 조작으로 설정하고 설정값이 조명제어측에 전송되며, 상기 건물 설비 사물데이터 센서와 실시간 통신을 통해 해당 제어 대상이 되는 설비, 전력, 조명 관제점의 유무 및 정상동작 여부를 화면상에 표시하는 에너지 관리 모듈(energy management module); 개별 단말기에서 버튼 속성, 화면 구성 및 동작 기능을 편집하고, 조명기기의 그룹/개별 제어를 화면내에서 구성하며, 시간대별 조명 색온도 연출을 기반으로 한 조명시나리오를 조명기기에 적용하여 동작시킬 수 있으며, 이러한 동작들을 버튼화하여 화면에 디스플레이하는 터치 LCD 스위치(Touch LCD Switch;TLS);로 구성되고, 상기 건물 각종 설비를 제어하는 설비 제어부는, 상기 건물 각종 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 각종 설비 노드별 EMS 센싱 모듈; 래치릴레이로서, 상기 건물의 펌프 및 각종 공조시스템의 밸브를 제어하기 위해 MCCB(배선용차단기)를 사용하여 On/Off 제어하는 하이브리드 릴레이(Hybrid relay) 밸브 제어 모듈; 및 상기 건물 각종 설비에서 상기 하이브리드 릴레이(Hybrid relay)를 이용한 고압용 마그네트 제어를 위한 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈;을 포함하며, 상기 전력 설비를 제어하는 전력 제어부는, 상기 전력 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 전력 설비 노드별 EMS 센싱 모듈; 및 상기 전력 설비에서 상기 하이브리드 릴레이(Hybrid relay)를 이용한 고압용 마그네트 제어를 위한 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈;을 포함하고, 상기 조명 설비를 제어하는 전력 제어부는, 상기 조명 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 조명 설비 노드별 EMS 센싱 모듈; 및 릴레이 접점이 투입 또는 차단되는 순간에 능동형 아크 흡수장치(Active Arc Suppressor)를 작동시켜 아크를 차단하고, 제로 크로스(Zero Cross) 시점을 감지하여 돌입전류(Inrush Current)를 감소시키는 동시에 투입 차단으로 인한 전원잡음(Noise) 발생을 방지하는 하이브리드 릴레이 터미널 제어 모듈(Hybrid relay Terminal Unit; HTU);을 포함한다.
Description
본 발명은 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물 설비 사물데이터 센서가 건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비의 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)와 연계되거나 독자적인 정보 수집 또는 동작 제어 등을 할 수 있도록 각 센서의 어드레스가 독립적으로 관리되어, 종래의 E/F2, DALI, 지그비 통신이 셋팅된 건물 뿐만 아니라 최신 사물데이터 센서(IoT sensor)가 설치된 건물에서도 사용가능한 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 사물인터넷의 주요 기술은 센싱기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라 기술, 서비스 인터페이스 기술을 포함한다. 센싱 기술은 센서로부터 정보를 수집, 처리, 보관, 관리하고 정보가 서비스로 구현되기 위한 인터페이스 구현을 지원한다.
따라서 건물의 시설에 설치된 사물인터넷을 보다 안정적이고 실시간 확장성과 대용량 데이터 처리 및 서비스를 가능케 할 수 있는 것은 최근 필수적 요소 중 하나이다.
한편, 일상생활에서 자동 제어 시스템을 이용한 많은 기술들이 제공되어 생활의 편리함을 제공 받을 수 있게 되었다. 그 중에서도 최근에는 빌딩 및 아파트 등과 같이 고층 건물들이 늘어남에 따라 이러한 건물들 내의 전기, 조명, 수도 및 냉방 등과 같은 설비들을 관리하기 위해서는 자동 제어 시스템이 필수적이라 할 수 있다.
그러나 건물 내의 각 방의 구조를 변경하거나 새로운 건물을 신축하는 경우 새로운 통신 시스템에 맞는 제어 장치 등을 즉시 제공하기 어려웠다.
또한, 건물의 조명제어(Lighting Control)는 특정한 업무 또는 상황에 적절하게 주어진 공간의 조명의 밝기(Level)를 조절하고 질(Quality) 좋은 조명환경을 제공하는 것이다.
그러나 조명을 적절히 제어하면서 에너지를 절약하고 업무의 효율을 높일 수 있는 시스템을 구하기 어려웠다.
또한, 종래 조명제어시스템에서 시간에 따른 일정하고 규칙적인 타임 스케줄 프로그램에 의해 자동으로 점ㅇ소등시키는 역할을 하는 타임스케줄러(Time Schedule)는 작동시 에너지 소모가 많고, 화면상에 표시되는 정보가 한정되어 있어 조명 제어에 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 건물 설비 사물데이터 센서(IoT sensor)가 건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비의 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)와 연계되거나 독자적인 정보 수집 또는 동작 제어 등을 할 수 있는 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 정확한 에너지 모니터링을 통해 대기전력, 불안전한 전력사용 등의 전력사고를 미연에 방지할 수 있으며 사용 패턴을 분석하여 장비고장 진단과 컴팩트한 구조, 간결한 신호선을 갖고, 슬립모드 상태에서 Wake up 기능, 사용자가 편집한 다수의 UI페이지 넘김, 밝기낮춤, 화면 꺼짐, 배터리에 저장된 에너지를 사용 기능이 있는 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템에 있어서, 건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비에 위치하여 실시간 사물데이터를 수집하는 건물 설비 사물데이터 센서(IoT sensor); 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor)를 통해 흐르는 부하전류를 직접 검출하는 에너지 모니터링부; 상기 설비, 전력, 조명을 운용, 제어하는 설비의 "온(ON)/오프(OFF)" 시간을 측정하여 전력사용량을 표시하고, 상기 설비, 전력, 조명을 운용, 제어하는 스케줄 설정 화면을 표시하여 사용자로 하여 원하는 스케줄프로그램을 터치 조작으로 설정하고 설정값이 조명제어측에 전송되며, 상기 건물 설비 사물데이터 센서와 실시간 통신을 통해 해당 제어 대상이 되는 설비, 전력, 조명 관제점의 유무 및 정상동작 여부를 화면상에 표시하는 에너지 관리 모듈(energy management module); 개별 단말기에서 버튼 속성, 화면 구성 및 동작 기능을 편집하고, 조명기기의 그룹/개별 제어를 화면내에서 구성하며, 시간대별 조명 색온도 연출을 기반으로 한 조명시나리오를 조명기기에 적용하여 동작시킬 수 있으며, 이러한 동작들을 버튼화하여 화면에 디스플레이하는 터치 LCD 스위치(Touch LCD Switch;TLS);로 구성되고, 상기 건물 각종 설비를 제어하는 설비 제어부는, 상기 건물 각종 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 각종 설비 노드별 EMS 센싱 모듈; 래치릴레이로서, 상기 건물의 펌프 및 각종 공조시스템의 밸브를 제어하기 위해 MCCB(배선용차단기)를 사용하여 On/Off 제어하는 하이브리드 릴레이(Hybrid relay) 밸브 제어 모듈; 및 상기 건물 각종 설비에서 상기 하이브리드 릴레이(Hybrid relay)를 이용한 고압용 마그네트 제어를 위한 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈;을 포함하며, 상기 전력 설비를 제어하는 전력 제어부는, 상기 전력 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 전력 설비 노드별 EMS 센싱 모듈; 및 상기 전력 설비에서 상기 하이브리드 릴레이(Hybrid relay)를 이용한 고압용 마그네트 제어를 위한 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈;을 포함하고, 상기 조명 설비를 제어하는 전력 제어부는, 상기 조명 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 조명 설비 노드별 EMS 센싱 모듈; 및 릴레이 접점이 투입 또는 차단되는 순간에 능동형 아크 흡수장치(Active Arc Suppressor)를 작동시켜 아크를 차단하고, 제로 크로스(Zero Cross) 시점을 감지하여 돌입전류(Inrush Current)를 감소시키는 동시에 투입 차단으로 인한 전원잡음(Noise) 발생을 방지하는 하이브리드 릴레이 터미널 제어 모듈(Hybrid relay Terminal Unit; HTU);을 포함한다.
상기 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템에 설치된 E/F2-BUS에 가상채널을 설정하고, E/F2-BUS쪽에 설정된 채널을 지그비(Zigbee) to E/F2-BUS 게이트웨이를 이용하여 지그비 장치에 적용하거나, E/F2-BUS에 가상채널을 설정하고, E/F2-BUS쪽에 설정된 채널을 달리(DALI) to E/F2-BUS 게이트웨이를 이용하여 달리 장치에 적용하는 것을 특징으로 한다.
상기 지그비 장치는 상기 사물데이터를 지그비 무선 신호로 변환 후 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 건물 설비 사물데이터 센서와 연계된 상기 달리 장치는 달리 마스터(DALI master)가 동일 달리 버스(DALI-bus)에 연결된 달리 슬레이브(DALI slave)에 대해서 어드레스 할당을 통해 개별 및 그룹, 브로드캐스트(broadcast) 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 터치 LCD 스위치의 화면에 건축물의 평면도를 디스플레이하여 조명기기를 구분할 수 있으며, 개별 제어를 명시적으로 수행하고, 상기 터치 LCD 스위치의 조작부는 LCD 터치 또는 정전식 터치 버튼을 통해 슬립모드 상태에서 웨이크 업(Wake up) 기능, 사용자가 편집한 다수의 UI페이지 넘김 기능을 수행하며, 배터리 셀을 추가하여 슬립모드 시 트리클 충전(Trickle charge) 기능을 수행하여 충전하고 LCD Touch 화면조작 및 모니터링 기능 시에 배터리에 저장된 에너지를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전원공급과 양방향 통신 기능이 2선 무극선 배선상에서 동시에 이루어지는 제어신호통신망을 갖는 전원중첩방식의 E/F2-BUS 통신 시스템 모듈;을 더 포함한다.
상기 건물의 설비, 전력이 운영되는 로컬 모듈을 제어하고, 상태를 감시하는 DI(Digital Input), DO(Digital Output), AI(Analog Input), AO(Analog Output) 통신제어를 관장하는 DDC(Direct Digital Control)) 타입의 에너지모니터링 컨트롤러(Energy Monitoring Controller) 모듈; 또는 제어, 상태 포인트가 다수일 경우 하나의 상기 에너지모니터링 컨트롤러에 다수의 제어, 상태가 가능하도록 확장이 되는 DI(Digital Input), DO(Digital Output), AI(Analog Input), AO(Analog Output) 확장 Extension 모듈;을 더 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 건물 설비 사물데이터 센서(IoT sensor)가 건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비의 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)와 연계되거나 독자적인 정보 수집 또는 동작 제어 등을 할 수 있도록 각 센서의 어드레스 등은 독립적으로 관리되어, 종래의 E/F2, DALI, 지그비 통신이 셋팅된 건물 뿐만 아니라 최신 사물데이터 센서(IoT sensor)가 설치된 건물에서도 사용되어 질 수 있다.
또한 본 발명은 정확한 에너지 모니터링을 통해 대기전력, 불안전한 전력사용 등의 전력사고를 미연에 방지할 수 있으며 사용 패턴을 분석하여 장비고장 진단과 컴팩트한 구조, 간결한 신호선을 통해 기존의 계측 설비대비 공간의 소형화 설계가 가능하고, 전류부하를 센싱하는 기능과 부하를 On/Off 할 수 있는 릴레이 기능을 결합하여 실시간으로 부하별 에너지 관리가 가능하다.
또한 본 발명은 터치 LCD 스위치의 조작부를 통해 슬립모드 상태에서 Wake up 기능, 사용자가 편집한 다수의 UI페이지 넘김, 밝기낮춤, 화면꺼짐, 배터리에 저장된 에너지를 사용 기능 등의 고정적인 기능을 수행하도록 하여 편리성과 에너지절약 기능의 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따라 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 LCD 보드와 E/F2 보드가 서로 정보를 주고 받는 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 LCD 보드와 ZigBee 보드가 서로 정보를 주고 받는 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 LCD 보드와 E/F2 보드, ZigBee 보드가 서로 정보를 주고 받는 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 LCD 보드와 IoT 보드, E/F2 보드, ZigBee 보드가 서로 정보를 주고 받는 모습(A, B, C, D)을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 LCD 보드와 E/F2 보드가 서로 정보를 주고 받는 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 LCD 보드와 ZigBee 보드가 서로 정보를 주고 받는 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 LCD 보드와 E/F2 보드, ZigBee 보드가 서로 정보를 주고 받는 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 LCD 보드와 IoT 보드, E/F2 보드, ZigBee 보드가 서로 정보를 주고 받는 모습(A, B, C, D)을 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 건물 설비 사물데이터 센서(IoT sensor; 11), 에너지 모니터링부(20), 에너지 관리 모듈(energy management module; 22), TLS(Touch LCD Switch; 24), 및 각종 설비, 전력, 조명 제어부(31, 32, 33) 등을 포함한다.
건물 설비 사물데이터 센서(11)는 건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비에 위치하여 실시간 사물데이터(예 : 전력 사용량, 조명 상태, 대기 전력 등)를 수집하는 센서로서, 건물 각종 설비 중 냉 난방 공조 자동 제어분야 또는 밸브 제어, 고압용 마그네트 장치 제어 또는 이하 설명하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS) 등과 연계되어 전력 제어분야의 에너지 사용량 감시, 전원 제어 분야의 조명의 유무 및 정상동작 여부 등의 역할을 할 수 있다. 여기에서 건물 설비 사물데이터 센서(IoT sensor)는 건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비의 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)와 연계되거나 독자적인 정보 수집 또는 동작 제어 등을 할 수 있도록 각 센서의 어드레스 등은 독립적으로 관리되고, 종래의 E/F2, DALI, 지그비 통신이 셋팅된 건물 또는 최신 사물데이터 센서(IoT sensor)가 설치된 건물에서 모두 양호하게 작동할 수 있도록 하는 센서이다.
에너지 모니터링부(20)는 상기 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor)를 통해 흐르는 부하전류를 직접 검출하는 장치로서, 최대ㅁ0.2% 오차의 정밀도로 최대 20A 부하전류를 검출하며, 검출된 전류에 비례하는 범용 4~20mA 전류 신호를 출력하여 ESU 전용 단말기인 ETU(CRC8200) 뿐만 아니라 범용 AI(Analog Input) 장비에서 감시가 가능하다.
또한, 에너지 모니터링부(20)는 0.1%급 고 정밀 전력사용량 측정 기술을 바탕으로 정확한 계측을 통해 측정오차를 줄여 완벽한 전력, 전류, 전압의 실시간 DATA 산출 가능하다.
또한, 에너지 모니터링부(20)는 정확한 계측을 통해 대기전력, 불안전한 전력사용 등의 전력사고를 미연에 방지할 수 있으며 사용 패턴을 분석하여 장비고장 진단과 컴팩트한 구조, 간결한 신호선을 통해 기존의 계측 설비대비 공간의 소형화 설계가 가능하고, 전류부하를 센싱하는 기능과 부하를 On/Off 할 수 있는 릴레이 기능을 결합하여 실시간으로 부하별 에너지 관리가 가능하다.
에너지 관리 모듈(energy management module)(22)은 상기 설비, 전력, 조명을 운용, 제어하는 설비의 "온(ON)/오프(OFF)" 시간을 측정하여 전력사용량을 표시하고, 상기 설비, 전력, 조명을 운용, 제어하는 스케줄 설정 화면을 표시하여 사용자로 하여 원하는 스케줄프로그램을 터치 조작으로 설정하고 설정값이 조명제어측에 전송되며, 상기 건물 설비 사물데이터 센서와 실시간 통신을 통해 해당 제어 대상이 되는 설비, 전력, 조명 관제점(포인트)의 유무 및 정상동작 여부를 화면상에 표시하는 모듈이다. 여기에서 관제점은 상기 설비, 전력, 조명을 운용, 제어하는 설정 화면에서 특정 제어 기능을 갖는 포인트를 말한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 터치 LCD 스위치(Touch LCD Switch;TLS)(24)는 개별 단말기에서 버튼 속성, 화면 구성 및 동작 기능을 편집하고, 조명기기의 그룹/개별 제어를 화면내에서 구성하며, 시간대별 조명 색온도 연출을 기반으로 한 조명시나리오를 조명기기에 적용하여 동작시킬 수 있으며, 이러한 동작들을 버튼화하여 화면에 디스플레이하는 LCD 보드(LCD Board)이다.
이를 설명하기 위해 도 2의 LCD 보드와 E/F2 보드가 UART3 포트를 통하여 서로 정보를 주고 받아 조명기기의 그룹/개별 제어를 화면내에서 구성하는 것을 보여준다. 여기에서 LCD 보드는 TFT LCD와 이를 구동하는 LCD 드라이버 등을 포함한다.
또한 도 3의 LCD 보드와 ZigBee 보드가 서로 정보를 주고 받아 조명기기의 그룹/개별 제어를 화면내에서 구성하는 것을 보여준다.
또한 도 4의 LCD 보드와 E/F2 보드, ZigBee 보드가 서로 정보를 주고 받아 조명기기의 그룹/개별 제어를 화면내에서 구성하는 것을 보여준다.
또는 도 5의 LCD 보드와 IoT 보드, E/F2 보드, ZigBee 보드가 서로 정보를 주고 받아(A, B, C, D 방향), 종래의 E/F2, DALI, 지그비 통신이 셋팅된 건물 또는 최신 사물데이터 센서(IoT sensor)가 설치된 건물에서 LCD 보드가 모두 양호하게 작동할 수 있도록 한다.
또한 터치 LCD 스위치(24)는 사용자위주의 편집 기능을 제공하기 위해 조명기기를 그룹/개별 제어를 TLS 화면내에서 구성하며, 시간대별 조명 색온도 연출(아침/저녁 Warm White, 낮 Cool White)을 기반으로 한 조명시나리오를 조명기기에 적용하여 동작시킬 수 있으며, 이러한 동작들을 버튼화 하여 TLS 화면에 디스플레이 할 수 있다.
또한 실내공간에서 사용자의 필요성 또는 회로구성의 한계로 인해 조명기기를 제어하는 스위치가 복수 개로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 사용자는 조명기기와 연동되는 스위치를 찾는데 어려움을 겪을 수 있다. 이러한 불편함을 해결하고자 TLS 화면에 건축물의 평면도를 디스플레이하여 조명기기를 구분할 수 있으며, 개별 제어를 명시적으로 수행할 수 있다.
또한 터치 LCD 스위치(24)의 조작부는 LCD Touch 버튼 외 다수개의 정전식 Touch 버튼을 통해 슬립모드 상태에서 Wake up 기능, 사용자가 편집한 다수의 UI페이지 넘김 등의 고정적인 기능을 수행하도록 하여 편리성과 에너지절약 기능의 장점을 갖는다.
또한 터치 LCD 스위치(24)는 정전식 LCD Touch 기능을 수행하기 때문에 에너지 소비가 발생하는데, 조명제어를 위해 실질적인 조작 시간은 짧다. 따라서 LCD Touch 조작이 없을 시 밝기낮춤, 화면꺼짐 기능을 두어 에너지 절약을 할 수 있다.
또한 터치 LCD 스위치(24)에 배터리 셀을 추가하여 슬립모드 시 트리클 충전(Trickle charge) 기능을 수행하여 충전하고 LCD Touch 화면조작 및 모니터링 기능 시에 배터리에 저장된 에너지를 사용함으로써 에너지 절약을 더욱 높일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 건물 각종 설비를 제어하는 설비 제어부(31)는, 각종 설비 노드별 EMS 센싱 모듈(311), 하이브리드 릴레이(Hybrid relay) 밸브 제어 모듈(312), 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈(313) 등을 포함한다.
각종 설비 노드별 EMS 센싱 모듈(311)은 상기 건물 각종 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 모듈이다.
하이브리드 릴레이(Hybrid relay) 밸브 제어 모듈(312)은 래치릴레이로서, 상기 건물의 펌프 및 각종 공조시스템의 밸브를 제어하기 위해 MCCB(배선용차단기)를 사용하여 On/Off 제어하는 모듈이다.
하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈(313)은 상기 건물 각종 설비에서 상기 하이브리드 릴레이(Hybrid relay)를 이용한 고압용 마그네트 제어를 위한 모듈이다.
상기 전력 설비를 제어하는 전력 제어부(32)는, 전력 설비 노드별 EMS 센싱 모듈(321), 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈(322) 등으로 구성된다.
전력 설비 노드별 EMS 센싱 모듈(321)은 상기 전력 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함한다.
하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈(322)은 상기 전력 설비에서 상기 하이브리드 릴레이(Hybrid relay)를 이용한 고압용 마그네트 제어를 위한 모듈이다.
상기 조명 설비를 제어하는 전력 제어부(33)는, 조명 설비 노드별 EMS 센싱 모듈(331)과 E/F2, DALI, 지그비 통합 연동 제어 모듈(332)과 하이브리드 릴레이 터미널 제어 모듈(Hybrid relay Terminal Unit; 333) 등을 포함한다.
조명 설비 노드별 EMS 센싱 모듈(331)은 건상기 조명 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 모듈이다.
또한 E/F2, DALI, 지그비 통합 연동 제어 모듈(332)은 건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비 중 하나에 설치될 수 있는 데 E/F2-BUS에 가상채널을 설정하고, E/F2-BUS쪽에 설정된 채널을 지그비(Zigbee) to E/F2-BUS 게이트웨이를 이용하여 지그비 장치에 적용하거나, E/F2-BUS에 가상채널을 설정하고, E/F2-BUS쪽에 설정된 채널을 달리(DALI) to E/F2-BUS 게이트웨이를 이용하여 달리 장치에 적용한다.
또한 E/F2, DALI, 지그비 통합 연동 제어 모듈(332)은 상기 지그비 장치를 통해 상기 사물데이터를 지그비 무선 신호로 변환 후 전송하고, 상기 건물 설비 사물데이터 센서와 연계된 상기 달리 장치를 통해 달리 마스터(DALI master)가 동일 달리 버스(DALI-bus)에 연결된 달리 슬레이브(DALI slave)에 대해서 어드레스 할당을 통해 개별 및 그룹, 브로드캐스트(broadcast) 제어한다.
하이브리드 릴레이 터미널 제어 모듈(Hybrid relay Terminal Unit; 333)은 릴레이 접점이 투입 또는 차단되는 순간에 능동형 아크 흡수장치(Active Arc Suppressor)를 작동시켜 아크를 차단하고, 제로 크로스(Zero Cross) 시점을 감지하여 돌입전류(Inrush Current)를 감소시키는 동시에 투입 차단으로 인한 전원잡음(Noise) 발생을 방지하는 모듈이다.
이 외에도 본 발명은 전원공급과 양방향 통신 기능이 2선 무극선 배선상에서 동시에 이루어지는 제어신호통신망을 갖는 전원중첩방식의 E/F2-BUS 통신 시스템 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 건물의 설비, 전력이 운영되는 로컬 모듈을 제어하고, 상태를 감시하는 DI(Digital Input), DO(Digital Output), AI(Analog Input), AO(Analog Output) 통신제어를 관장하는 DDC(Direct Digital Control)) 타입의 에너지모니터링 컨트롤러(Energy Monitoring Controller) 모듈 또는 제어, 상태 포인트가 다수일 경우 하나의 상기 에너지모니터링 컨트롤러에 다수의 제어, 상태가 가능하도록 확장이 되는 DI(Digital Input), DO(Digital Output), AI(Analog Input), AO(Analog Output) 확장 Extension 모듈을 더 포함할 수 있다.
상술한 구성에 의하여 본 발명은 건물 설비 사물데이터 센서(11)가 건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비의 에너지 모니터링부(20), 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)와 연계되거나 독자적인 정보 수집 또는 동작 제어 등을 할 수 있도록 각 센서의 어드레스 등은 독립적으로 관리되어, 종래의 E/F2, DALI, 지그비 통신이 셋팅된 건물 뿐만 아니라 최신 사물데이터 센서(IoT sensor)가 설치된 건물에서도 사용되어 질 수 있다.
또한 본 발명은 에너지 모니터링부(20)로 정확한 에너지 모니터링을 통해 대기전력, 불안전한 전력사용 등의 전력사고를 미연에 방지할 수 있으며 사용 패턴을 분석하여 장비고장 진단과 컴팩트한 구조, 간결한 신호선을 통해 기존의 계측 설비대비 공간의 소형화 설계가 가능하고, 전류부하를 센싱하는 기능과 부하를 On/Off 할 수 있는 릴레이 기능을 결합하여 실시간으로 부하별 에너지 관리가 가능하다.
또한 본 발명은 터치 LCD 스위치(Touch LCD Switch;TLS)(24)의 조작부를 통해 슬립모드 상태에서 Wake up 기능, 사용자가 편집한 다수의 UI페이지 넘김, 밝기낮춤, 화면 꺼짐, 배터리에 저장된 에너지를 사용 기능 등의 고정적인 기능을 수행하도록 하여 편리성과 에너지절약 기능의 장점을 갖는다.
11 : 건물 설비 사물데이터 센서
20 : 에너지 모니터링부
22 : 에너지 관리 모듈
24 : TLS(Touch LCD Switch)
31 : 설비 제어부
311 : 각종 설비 노드별 EMS 센싱 모듈
312 : 하이브리드 릴레이(Hybrid relay) 밸브 제어 모듈
313 : 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈
32 : 전력 설비를 제어하는 전력 제어부
321 : 전력 설비 노드별 EMS 센싱 모듈
322 : 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈
33 : 조명 설비를 제어하는 전력 제어부
331 : 조명 설비 노드별 EMS 센싱 모듈
332 : E/F2, DALI, 지그비 통합 연동 제어 모듈
333 : 하이브리드 릴레이 터미널 제어 모듈
20 : 에너지 모니터링부
22 : 에너지 관리 모듈
24 : TLS(Touch LCD Switch)
31 : 설비 제어부
311 : 각종 설비 노드별 EMS 센싱 모듈
312 : 하이브리드 릴레이(Hybrid relay) 밸브 제어 모듈
313 : 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈
32 : 전력 설비를 제어하는 전력 제어부
321 : 전력 설비 노드별 EMS 센싱 모듈
322 : 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈
33 : 조명 설비를 제어하는 전력 제어부
331 : 조명 설비 노드별 EMS 센싱 모듈
332 : E/F2, DALI, 지그비 통합 연동 제어 모듈
333 : 하이브리드 릴레이 터미널 제어 모듈
Claims (7)
- 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템에 있어서,
건물 각종 설비와 전력 설비와 조명 설비에 위치하여 실시간 사물데이터를 수집하는 건물 설비 사물데이터 센서(IoT sensor);
에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor)를 통해 흐르는 부하전류를 직접 검출하는 에너지 모니터링부;
상기 설비, 전력, 조명을 운용, 제어하는 설비의 "온(ON)/오프(OFF)" 시간을 측정하여 전력사용량을 표시하고, 상기 설비, 전력, 조명을 운용, 제어하는 스케줄 설정 화면을 표시하여 사용자로 하여 원하는 스케줄프로그램을 터치 조작으로 설정하고 설정값이 조명제어측에 전송되며, 상기 건물 설비 사물데이터 센서와 실시간 통신을 통해 해당 제어 대상이 되는 설비, 전력, 조명 관제점의 유무 및 정상동작 여부를 화면상에 표시하는 에너지 관리 모듈(energy management module);
개별 단말기에서 버튼 속성, 화면 구성 및 동작 기능을 편집하고, 조명기기의 그룹/개별 제어를 화면내에서 구성하며, 시간대별 조명 색온도 연출을 기반으로 한 조명시나리오를 조명기기에 적용하여 동작시킬 수 있으며, 이러한 동작들을 버튼화하여 화면에 디스플레이하는 터치 LCD 스위치(Touch LCD Switch;TLS);로 구성되고,
상기 건물 각종 설비를 제어하는 설비 제어부는,
상기 건물 각종 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 각종 설비 노드별 EMS 센싱 모듈;
래치릴레이로서, 상기 건물의 펌프 및 각종 공조시스템의 밸브를 제어하기 위해 MCCB(배선용차단기)를 사용하여 On/Off 제어하는 하이브리드 릴레이(Hybrid relay) 밸브 제어 모듈; 및
상기 건물 각종 설비에서 상기 하이브리드 릴레이(Hybrid relay)를 이용한 고압용 마그네트 제어를 위한 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈;을 포함하며,
상기 전력 설비를 제어하는 전력 제어부는,
상기 전력 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 전력 설비 노드별 EMS 센싱 모듈; 및
상기 전력 설비에서 상기 하이브리드 릴레이(Hybrid relay)를 이용한 고압용 마그네트 제어를 위한 하이브리드 릴레이 마그넷 제어 모듈;을 포함하고,
상기 조명 설비를 제어하는 전력 제어부는,
상기 조명 설비의 에너지 사용량을 감시할 수 있도록 부하전류에 비례하는 전류 신호를 출력하는 에너지 모니터링 센서(Energy Monitoring Sensor; EMS)를 포함하는 조명 설비 노드별 EMS 센싱 모듈; 및
릴레이 접점이 투입 또는 차단되는 순간에 능동형 아크 흡수장치(Active Arc Suppressor)를 작동시켜 아크를 차단하고, 제로 크로스(Zero Cross) 시점을 감지하여 돌입전류(Inrush Current)를 감소시키는 동시에 투입 차단으로 인한 전원잡음(Noise) 발생을 방지하는 하이브리드 릴레이 터미널 제어 모듈(Hybrid relay Terminal Unit; HTU);을 포함하는 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템에 설치된 E/F2-BUS에 가상채널을 설정하고, E/F2-BUS쪽에 설정된 채널을 지그비(Zigbee) to E/F2-BUS 게이트웨이를 이용하여 지그비 장치에 적용하거나, E/F2-BUS에 가상채널을 설정하고, E/F2-BUS쪽에 설정된 채널을 달리(DALI) to E/F2-BUS 게이트웨이를 이용하여 달리 장치에 적용하는 E/F2, DALI, 지그비 통합 연동 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 사물데이터를 지그비 무선 신호로 변환 후 전송하는 지그비 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 건물 설비 사물데이터 센서와 연계된 달리 장치는 달리 마스터(DALI master)가 동일 달리 버스(DALI-bus)에 연결된 달리 슬레이브(DALI slave)에 대해서 어드레스 할당을 통해 개별 및 그룹, 브로드캐스트(broadcast) 제어하는 것을 특징으로 하는 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 터치 LCD 스위치의 화면에 건축물의 평면도를 디스플레이하여 조명기기를 구분할 수 있으며, 개별 제어를 명시적으로 수행하고, 상기 터치 LCD 스위치의 조작부는 LCD 터치 또는 정전식 터치 버튼을 통해 슬립모드 상태에서 웨이크 업(Wake up) 기능, 사용자가 편집한 다수의 UI페이지 넘김 기능을 수행하며, 배터리 셀을 추가하여 슬립모드 시 트리클 충전(Trickle charge) 기능을 수행하여 충전하고 LCD Touch 화면조작 및 모니터링 기능 시에 배터리에 저장된 에너지를 사용하는 것을 특징으로 하는 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
전원공급과 양방향 통신 기능이 2선 무극선 배선상에서 동시에 이루어지는 제어신호통신망을 갖는 전원중첩방식의 E/F2-BUS 통신 시스템 모듈;을 더 포함하는 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 건물의 설비, 전력이 운영되는 로컬 모듈을 제어하고, 상태를 감시하는 DI(Digital Input), DO(Digital Output), AI(Analog Input), AO(Analog Output) 통신제어를 관장하는 DDC(Direct Digital Control)) 타입의 에너지모니터링 컨트롤러(Energy Monitoring Controller) 모듈; 또는 제어, 상태 포인트가 다수일 경우 하나의 상기 에너지모니터링 컨트롤러에 다수의 제어, 상태가 가능하도록 확장이 되는 DI(Digital Input), DO(Digital Output), AI(Analog Input), AO(Analog Output) 확장 Extension 모듈;을 더 포함하는 건물의 설비, 전력 및 조명 통합 제어 시스템.
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