KR101944022B1 - 시설물 에너지 관리를 위한 bim-bems 연계 장치 및 방법 - Google Patents

시설물 에너지 관리를 위한 bim-bems 연계 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

시설물 에너지 관리를 위한 BIM-BEMS 연계 장치 및 방법이 제공된다. 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 연계 시스템은, BIM-BEMS 제어 장치에게 상기 타겟 건물의 에너지 관리와 관련된 질의를 요청하는 사용자 단말기와, 사용자 단말기의 요청에 따라 질의 결과를 생성하고, 생성된 질의 결과를 해당하는 공간 정보와 연계하여 3D 뷰 화면을 생성하여 사용자 단말기로 전송하는 BIM-BEMS 제어 장치를 포함한다.

Description

시설물 에너지 관리를 위한 BIM-BEMS 연계 장치 및 방법{BIM-BEMS apparatus and method for building energy management}
본 발명은 건물 에너지 관리를 위한 BIM-BEMS 연계 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, Open BIM 기술을 이용해 BEMS을 공간정보 기반으로 관리할 수 있는 건물 에너지 관리를 위한 BIM-BEMS 연계 장치 및 방법에 관한 것이다.
건물 정보 모델링(BIM: Building Information Modeling)이란, 다차원 가상공간에 기획, 설계, 엔지니어링(구조, 설비, 전기 등), 시공 더 나아가 유지관리 및 폐기까지 가상으로 시설물을 모델링하는 과정을 말한다. BIM의 건물(Building)은 대상건물의 전 생명주기-설계, 시공, 운영 및 관리를 의미하고, 정보(Information)는 대상건물의 전 생명주기에 포함된 모든 정보를 의미하고, 모델링(Modeling)은 전 생명주기에 포함된 모든 정보를 생산, 관리, 출판을 제공하는 통합 도구 및 플랫폼을 의미한다.
BIM 방식은 건물을 데이터화하여 수치데이터를 만들며, 3D 디스플레이 효과를 볼 수 있는 3D 기반의 설계 및 모델링 방식이다. 단순한 선, 면 작업이 아닌 선의 시작과 끝점을 잇는 길이의 데이터가 발생되고, 면은 닫힌 면의 기준으로 면적이 데이터화된다. 그리고 길이와 면적의 데이터를 결합하면 체적 데이터를 얻을 수 있다.
또한, BIM 방식은 객체의 형상정보, 속성정보, 관계(Relationship) 및 위상구조(Topology)에 대한 정보를 포함하고 있어 분석, 서비스 연계 및 사용성이 우수하다. 즉, BIM은 빌딩 객체들인 벽, 슬라브, 창, 문, 지붕, 계단 등이 각각의 속성을 표현하여 서로의 관계를 인지하고 건물의 변경요소들을 즉시 건물설계에 반영한다. 따라서, BIM을 이용함으로써, 설계할 건물이 정형이든 비정형이든 상관없이, 건물을 지을 때 발생되는 데이터에 대하여 프로젝트 별, 프로세스 별로 호환, 공유를 통해 모든 단계의 정보를 통합 관리 및 활용하는 것이 가능하다.
한편, 건물 에너지 관리 시스템(BEMS: Building Energy Management System)은 건물 내 에너지 설비의 다양한 정보를 실시간으로 수집 및 분석하여 건물에서 사용하는 에너지를 효율적으로 관리해 주는 시스템이다. BEMS는 IT 기술을 활용하여 전기, 공조, 방범, 방재 같은 여러 건축 설비를 관리하여 쾌적한 환경을 조성하고 에너지 절감과 인건비 절감은 물론 건물 수명 연장을 목표로 한다.
그러나, 기존에는 BEMS를 이용하여 건물 에너지를 관리하는 중 문제가 발생된 위치를 직관적으로 확인하기 어려워 신속히 파악하는데 어려움이 있으며, 에너지 관리에 대한 자료가 시설이나 공간을 기준으로 관리되지 않아 관련 자료 및 이력 정보를 확인하는 것이 어렵다.
국내 공개특허 제10-2016-0138609호(2016.12.06 공개)
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 건물의 에너지 관리 중 문제가 발생한 위치와 같이 정보 확인이 필요한 위치를 BIM 정보를 이용하여 공간 정보 기반으로 직관적 확인이 가능하도록 하는 시설물 에너지 관리를 위한 BIM-BEMS 연계 장치 및 방법을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 사용자의 질의 요청에 따라 에너지 관리에 대한 자료를 시설 또는 공간을 기반으로 표시하여 제공함으로써 관련 자료 및 이력 정보를 쉽게 확인하도록 하는 시설물 에너지 관리를 위한 BIM-BEMS 연계 장치 및 방법을 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 연계 시스템은, BIM-BEMS 제어 장치에게 상기 타겟 건물의 에너지 관리와 관련된 질의를 요청하는 사용자 단말기; 및 상기 사용자 단말기의 요청에 따라 질의 결과를 생성하고, 상기 생성된 질의 결과를 해당하는 공간 정보와 연계하여 3D 뷰 화면을 생성하여 상기 사용자 단말기로 전송하는 BIM-BEMS 제어 장치;를 포함한다.
상기 BIM-BEMS 제어 장치는, 상기 스마트 시설물 에너지 관리 대상인 타겟 건물에 대한 BIM 데이터를 저장하는 BIM 데이터베이스; 상기 타겟 건물에 대한 BEMS 데이터를 저장하는 BEMS 데이터베이스; 상기 타겟 건물의 에너지 관리와 관련된 다수의 컨트롤 커맨드들이 개별적으로 정의되어 있는 메모리; 상기 사용자 단말기로부터 에너지 관리와 관련된 질의가 있을 경우, 상기 질의에 대응하는 컨트롤 커맨드를 실행하여 상기 BEMS 데이터베이스로부터 질의에 대한 질의 결과를 검색 및 생성하고, 상기 생성된 질의 결과에 해당하는 공간 정보를 상기 BIM 데이터베이스로부터 검색하는 BIM-BEMS 제어부; 및 상기 BIM-BEMS 제어부에서 생성된 질의 결과와 검색된 공간 정보를 연계하여 3D 뷰 화면을 생성하는 BIM-BEMS 뷰어;를 포함한다.
상기 BIM 데이터베이스와 BEMS 데이터베이스의 데이터 구조 디자인을 위해 사전에 정의된 BIM-BEMS 데이터 구조 사전요구조건(B-DP: BIM-BEMS Data structure Precondition)에 의해, 상기 BIM 데이터베이스와 BEMS 데이터베이스에 상기 다수의 컨트롤 커맨드들이 실행되는데 필요한 데이터가 저장 및 구성되어 있는지를 확인하고, 상기 BIM-BEMS 데이터 구조 사전요구조건에 기초하여 상기 다수의 커맨드들을 정의하는 BIM-BEMS 설계 장치;를 더 포함한다.
상기 BIM-BEMS 데이터 구조 사전요구조건은, BIM 공간 중심 데이터 관리를 위한 구역 개념 정의, BIM 객체 연결 정보 정의, BIM 객체와 BEMS 장치 정보 연결 구조 정의, BIM 공간 계층 구조 정의, BIM 객체 위치 정보 정의, BIM 객체와 에너지 관리 관제점 정보 연결 구조 정의, BIM 객체와 에너지 관리 관제점 이력 정보 연결 구조 정의 및 BIM-BEMS 관제 관찰 뷰 정보 정의를 포함한다.
상기 메모리에 저장된 다수의 컨트롤 커맨드들 각각에는 커맨드 이름과 파라미터가 정의되고, 상기 파라미터에는 변수 이름(var_name), 변수 유형(var_type) 및 변수값(var_value)을 포함하는 다수의 변수들(vars)이 정의되며, 상기 BIM-BEMS 뷰어는, 사용자가 상기 에너지 관리와 관련된 질의를 요청할 수 있도록, 상기 정의된 다수의 컨트롤 커맨드들에 대응하는 메뉴들을 포함하는 GUI를 생성하되, 상기 다수의 컨트롤 커맨드들에 정의된 변수 이름(var_name), 변수 유형(var_type) 및 변수값(var_value)을 획득하여 사용자 인터페이스로 동작하는 메뉴를 자동으로 생성하고, 상기 BIM-BEMS 제어부는, 상기 사용자 단말기에 표시된 GUI의 메뉴들 중 하나가 사용자에 의해 선택되면, 상기 선택된 메뉴에 대응하는 컨트롤 커맨드를 실행하여 질의 결과를 생성한다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 제어 방법은, (A) 사용자 단말기가 BIM-BEMS 제어 장치에게 상기 타겟 건물의 에너지 관리와 관련된 질의를 요청하는 단계; 및 (B) 상기 BIM-BEMS 제어 장치가, 상기 사용자 단말기의 요청에 따라 질의 결과를 생성하고, 상기 생성된 질의 결과를 해당하는 공간 정보와 연계하여 3D 뷰 화면을 생성하여 상기 사용자 단말기로 전송하는 단계;를 포함한다.
상기 (B) 단계는, 상기 사용자 단말기로부터 에너지 관리와 관련된 질의가 있을 경우, 상기 질의에 대응하는 컨트롤 커맨드를 실행하여 BEMS 데이터베이스로부터 질의에 대한 질의 결과를 검색 및 생성하고, 상기 생성된 질의 결과에 해당하는 공간 정보를 BIM 데이터베이스로부터 검색하는 단계; 및 상기 생성된 질의 결과와 검색된 공간 정보를 연계하여 3D 뷰 화면을 생성한 후 상기 사용자 단말기로 전송하는 단계;를 포함하고, 상기 BIM 데이터베이스에는 상기 스마트 시설물 에너지 관리 대상인 타겟 건물에 대한 BIM 데이터가 저장되고, 상기 BEMS 데이터베이스에는 상기 타겟 건물에 대한 BEMS 데이터가 저장된다.
본 발명에 따르면, 건물의 에너지 관리와 관련된 정보 검색 시 IFC 포맷의 BIM 모델을 로드 및 시각화하고 BEMS 정보와 연계하기 위한 컨트롤 커맨드들을 개별적/독립적으로 정의함으로써 BIM-BEMS 제어를 위한 질의 요청이 간편하고, 사용자 인터페이스가 변경되어도 사전 규칙에 따라 컨트롤 커맨드를 로드 및 실행하여 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 건물의 에너지 관리 시스템에서 문제가 발생한 위치를 사전에 정의된 컨트롤 커맨드를 이용하여 검색하고 BIM 정보를 이용하여 공간 정보 기반으로 표시함으로써 사용자의 직관적 확인이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 사용자의 질의 요청에 따라 에너지 관리에 대한 자료를 시설 또는 공간을 기반으로 표시하여 제공함으로써 관련 자료 및 이력 정보를 쉽게 확인할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 연계 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에서 사용되는 컨트롤 커맨드의 컨트롤러 구조를 도시한 도면,
도 3은 BIM-BEMS 제어부가 XML(Extensible Mark-up Language)을 이용하여 컨트롤 커맨드를 정의한 일 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 BIM on BEMS 시스템 구조를 Nodejs로 구현한 예를 도시한 도면,
도 5는 [표 3]과 같은 B-DP를 참조하여 정의된 BIM on BEMS 데이터 구조의 일 예를 보여주는 도면, 그리고,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
본 명세서에서, 제1 엘리먼트 (또는 구성요소)가 제2 엘리먼트(또는 구성요소) 상(ON)에서 동작 또는 실행된다고 언급될 때, 제1 엘리먼트(또는 구성요소)는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)가 동작 또는 실행되는 환경에서 동작 또는 실행되거나 또는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)와 직접 또는 간접적으로 상호 작용을 통해서 동작 또는 실행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 어떤 엘리먼트(또는 구성요소)가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 엘리먼트(또는 구성요소)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 DB라 함은, 각각의 DB에 대응되는 정보를 저장하는 소프트웨어 및 하드웨어의 기능적 구조적 결합을 의미할 수 있다. DB는 적어도 하나의 테이블로 구현될 수도 있으며, 상기 DB에 저장된 정보를 검색, 저장, 및 관리하기 위한 별도의 DBMS(Database Management System)를 더 포함할 수도 있다. 또한, 링크드 리스트(linked-list), 트리(Tree), 관계형 DB의 형태 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 상기 DB에 대응되는 정보를 저장할 수 있는 모든 데이터 저장매체 및 데이터 구조를 포함한다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도 1에 도시된 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 연계 시스템의 BIM-BEMS 제어 장치(200)의 각각의 구성은 기능 및 논리적으로 분리될 수도 있음을 나타내는 것이며, 반드시 각각의 구성이 별도의 물리적 장치로 구분되거나 별도의 코드로 작성됨을 의미하는 것은 아님을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.
또한, 상기 BIM-BEMS 제어 장치(200)의 구현을 위한 프로그램은 소정의 데이터 프로세싱 장치에 설치되어 본 발명의 기술적 사상을 구현할 수도 있다.
또한, 사용자 단말기(100)와 상기 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 제어 장치(200)는 예를 들면, 데스크탑 PC(Personal Computer), 서버, 랩탑 PC(Laptop PC), 넷북 컴퓨터(Netbook Computer) 등 프로그램의 설치 및 실행이 가능한 모든 전자기기들 중 하나일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 연계 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 연계 시스템은 사용자 단말기(100) 및 BIM-BEMS 제어 장치(200)를 포함한다.
사용자 단말기(100)는 BIM-BEMS 제어 장치(200)에게 타겟 건물의 에너지 관리와 관련된 질의를 요청할 수 있다. 사용자 단말기(100)는 예를 들어, 웹브라우저를 통해 BIM-BEMS 제어 장치(200)에 접속하여 타겟 건물의 에너지 관리용 GUI(Graphic User Interface) 화면을 표시하고, GUI 화면 내의 메뉴들 중 원하는 메뉴를 선택하여 에너지 관리와 관련된 질의를 요청할 수 있다.
BIM-BEMS 제어 장치(200)는 BIM-BEMS 컨트롤 커맨드들을 개별적으로 정의하고, 정의된 컨트롤 커맨드들에 해당하는 메뉴를 포함하는 GUI 화면을 사용자 단말기(100)에게 제공하고, 사용자 단말기(100)의 질의 요청에 따라 질의 결과를 생성하고, 생성된 질의 결과를 해당하는 개방형 BIM 데이터, 즉, 공간 정보와 연계하여 3D 뷰 화면을 생성한 후 사용자 단말기(100)로 전송할 수 있다.
BIM-BEMS 제어 장치(200)는 BIM-BEMS 통신부(210), BIM 데이터베이스(220), BEMS 데이터베이스(230), BIM-BEMS 메모리(240), BIM-BEMS 뷰어(250) 및 BIM-BEMS 제어부(260)를 포함한다.
BIM-BEMS 통신부(210)는 BIM-BEMS 뷰어(250)에서 생성되는 웹페이지와 같은 GUI 화면을 사용자 단말기(100)에게 전송하고, 사용자 단말기(100)로부터 에너지 관리와 관련된 질의를 수신하고, 질의에 대한 결과를 포함하는 3D 뷰 화면을 사용자 단말기(100)에게 전송할 수 있다.
또한, BIM-BEMS 통신부(210)는 타겟 건물의 BEMS(Building Energy Management System) 데이터, 즉, 타겟 건물 내 에너지와 관련된 다양한 정보를 타겟 건물에 설치된 다수의 센서들로부터 수신할 수 있다.
BIM 데이터베이스(220)는 스마트 시설물 에너지 관리 대상인 타겟 건물에 대한 개방형 BIM(Open Building Information Modeling) 데이터를 IFC(Industry Foundation Classes) 포맷으로 저장한다. BIM 데이터베이스(220)가 BIM-BEMS 제어 장치(200)와 독립적으로 구현되는 경우, 시스템은 BIM 데이터베이스(220)를 관리하는 BIM 관리 서버(미도시)를 더 포함할 수 있다.
BEMS 데이터베이스(230)는 타겟 건물의 BEMS 데이터를 저장 및 업데이트한다.
BIM-BEMS 메모리(240)는 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있으며, BIM-BEMS 제어 장치(200)가 제공하는 동작, 기능 등을 구현 및/또는 제공하기 위하여, 구성요소들에 관계된 명령 또는 데이터, 하나 이상의 프로그램 및/또는 소프트웨어, 운영체제 등이 저장될 수 있다.
예를 들어, BIM-BEMS 메모리(240)에는 후술할 [표 2]의 BIM-BEMS 컨트롤러에 정의된 'BIM-BEMS 제어를 위한 명령을 구현하고 관리하는 방법'이 정의되고, 정의된 방법을 이용하여 사용자가 타겟 건물의 에너지 관리와 관련된 다수의 컨트롤 커맨드들을 생성하거나 구체화하도록 인터페이스를 제공하고, 생성 또는 구체화된 다수의 컨트롤 커맨드들이 개별적으로 정의되어 저장되도록 하는 프로그램들이 저장될 수 있다. 여기서 '구체화'는 컨트롤 커맨드의 파라미터들(var_name, var_type, var_value) 중 적어도 하나를 사용자가 설정하는 것을 의미한다.
또한, BIM-BEMS 메모리(240)에는 다수의 컨트롤 커맨드들에 대응하는 메뉴를 포함하는 GUI 화면을 생성하고, 컨트롤 커맨드를 실행하고, IFC 포맷의 BIM 모델을 로드하고 BEMS 데이터와 연계하여 3D 공간 정보를 생성하는 프로그램들이 저장될 수 있다.
[표 1]은 정의된 에너지 관리와 관련된 컨트롤 커맨드의 일 예를 간단히 보여준다.
컨트롤 커맨드 이름 설명 메뉴
view energy consumption 에너지소비량표시 에너지 소비량
view energy cost 1000kw/h 이상 비용이 발생한 객체 표시 에너지 비용
render space energy index with color 공간에서 사용하는 에너지 인덱스를 컬러로 표시 에너지 인덱스 컬러링
calculate yearly energy usage 연간 에너지 사용량 계산 및 표시 연간 에너지 사용량
[표 1]에서 객체는 BIM 데이터를 기준으로 건물의 방, 사무실, 거실, 계단, 바닥, 벽, 기둥, 천장, H빔, 문, 장, 창틀 등 다수로 구분될 수 있다. '메뉴'는 컨트롤 커맨드에 대응하는 메뉴로서 사용자가 에너지 관리와 관련된 질의 요청시 사용된다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 컨트롤 커맨드의 컨트롤러 구조를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤 커맨드에는 커맨드 이름(name)과 파라미터(parameter)가 정의되고, 파라미터(parameter)에는 다수의 vars(various)들이 정의되며, 각 vars는 다수의 var(variable)들로 이루어진다. 하나의 var에는 '제어 및/또는 검색하기 위한 동작/명령'을 의미하는 변수 이름(var_name), 변수 유형(var_type) 및 변수값(var_value)이 정의된다. 변수 이름은 각 컨트롤 커맨드마다 실행가능한 다수의 세부 동작(또는 세부 메뉴)들을 정의하기 위한 것이고, 변수 유형은 변수값의 형태이고, 변수값은 동작/명령을 수행하기 위한 기준값일 수 있다.
따라서, 사용자는 컨트롤 커맨드와 그 컨트롤 커맨드에 해당하는 입력을 정규화하여 독립적으로 정의함으로써, 사용자 인터페이스가 변경되어도 컨트롤 커맨드의 재활용이 가능하다. 즉, BIM-BEMS 제어부(260)는 사용자 인터페이스가 변경되어도 유스케이스에 따라 사전에 정의된 다수의 컨트롤 커맨드들을 재활용하여 사용자 인터페이스를 구현할 수도 있다. 사용자 인터페이스는 사용자 단말기(100)에 표시되는 GUI 또는 GUI에서 사용자로부터 세부 동작의 변경사항(예를 들어, 변수 유형, 변수값 등)을 입력받기 위한 입력창을 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, BIM-BEMS 뷰어(250)는 사용자 단말기(100)가 BIM-BEMS 제어 장치(200)에 접속하면 BIM-BEMS 메모리(240)에 저장된 다수의 컨트롤 커맨드들에 해당하는 메뉴(즉, 사용자 인터페이스)를 포함하는 GUI 화면을 생성할 수 있다. 컨트롤 커맨드의 이름, 컨트롤 커맨드에 대한 var 등의 세부내용이 사용자에 의해 사전정의되어 있는 경우, BIM-BEMS 뷰어(250)는 사전정의된 세부내용을 읽어서 사용자 인터페이스에 표출해 줄 수 있으며, 사용자는 사전정의된 세부내용을 변경할 수 있다. 즉, BIM-BEMS 뷰어(250)는 컨트롤 커맨드 별로 사용자 인터페이스를 개별적/독립적으로 만들 수 있으므로, 컨트롤 커맨드가 바뀌는 경우 사용자 인터페이스 전체를 바꾸지 않고, 변경된 컨트롤 커맨드에 해당하는 사용자 인터페이스만 변경할 수 있다. 이로써 컨트롤 커맨드의 재활용성이 가능하다.
BIM-BEMS 제어부(260)는 BIM-BEMS 메모리(240)에 저장된 프로그램을 실행하여 BIM-BEMS 제어 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, BIM-BEMS 제어부(260)는 BIM-BEMS 컨트롤 커맨드들을 에너지 관리를 위한 다수의 메뉴 별로 개별적으로 정의할 수 있다.
또한, BIM-BEMS 제어부(260)는 사용자 단말기(100)로부터 에너지 관리와 관련된 질의가 있을 경우, 질의에 대응하는 컨트롤 커맨드를 실행하여 BEMS 데이터베이스(230)로부터 질의에 대한 질의 결과를 검색 및 생성하고, 생성된 질의 결과에 해당하는 공간 정보를 BIM 데이터베이스(220)로부터 검색할 수 있다.
예를 들어, 'view energy consumption'이 컨트롤 커맨드의 명령 이름이고, 파라미터에 이 명령의 입력값이 있다면 BIM-BEMS 제어부(260)는 이 입력값을 파라미터로서 주면 된다. 즉, view energy consumption 명령이 특정값 이상인 에너지 소비량만 리스트하도록 구변되어 있으면, BIM-BEMS 제어부(260)는 var_name="criteria", var_type="real", var_value="1000.0kw/h"를 입력할 수 있으며, 이 때, 검색 기준값(criteria)인 1000.0kw/h는 위젯을 통해 사용자로부터 입력받아 컨트롤 커맨드를 정의할 수 있다. 하나의 컨트롤 커맨드에는 다수의 변수들(vars)들이 유스케이스 목적(전력 사용 기준값, 리스트할 항목 수 표시 등)에 따라 정해질 수 있다. 리스트할 항목 수를 표시하고자 하는 경우, 하나의 컨트롤 커맨드에는 예를 들어, var_name='list item number'가 설정될 수 있다.
그리고, 사용자가 사용자 단말기(100)에서 'view energy consumption'에 대응하는 메뉴를 선택하여 질의를 요청하면, BIM-BEMS 제어부(260)는 'view energy consumption' 커맨드를 실행하여 BEMS 데이터베이스(230)로부터 1000kw/h 이상 에너지 소비가 발생한 객체를 검색하고, 검색된 객체의 공간 정보를 BIM 데이터베이스(220)로부터 검색한 후, 검색 결과를 BIM-BEMS 뷰어(250)에게 제공한다.
만약, 사용자가 사용자 단말기(100)에 표시된 GUI 화면에서 특정 메뉴의 입력값(예를 들어, 에너지 소비량의 기준값) 변경을 요청하는 경우, BIM-BEMS 제어부(260)는 컨트롤 커맨드에 정의된 vars에서 var를 획득하여(여기서, var를 획득하는 동작은 메뉴 선택 후 해당 메뉴에 대한 커맨드가 실행되어 처리될 때 동작임) 입력값 변경을 위한 사용자 인터페이스를 자동으로 만들어줄 수 있다. var는 정수(integer), 실수(rear), 문자열(string), 복합자료형(complex) 중 하나로 제약되므로, BIM-BEMS 제어부(260)는 이 변수 유형에 따라 사용자로부터 입력값을 받을 위젯을 GUI 화면에 자동표시할 수 있고, 사용자가 입력하는 입력값의 무결성을 미리 체크할 수 있다. 그리고, 사용자가 변경한 입력값을 기준으로 질의를 요청하면, BIM-BEMS 제어부(260)는 변경된 입력값을 참조하여 질의 결과를 생성할 수 있다.
BIM-BEMS 뷰어(250)는 BIM-BEMS 제어부(260)로부터 제공받은 검색된 객체(즉, 질의 결과)와 검색된 객체의 공간 정보를 연계하여 3D 뷰 화면을 생성한다. 따라서, 사용자 단말기(100)에는 질의 결과가 단순히 텍스트 형태로 제공되는 것이 아니라, 질의 결과에 해당하는 장소가 함께 표시됨으로써 사용자가 보다 직관적으로 정보를 확인할 수 있다.
BEMS 데이터베이스(230)로부터 검색된 객체와 BIM 데이터베이스(220)로부터 검색된 공간 정보의 연계는 동일한 발명자에 의해 기출원된 또는 앞으로 출원되는 다양한 방법들 중 하나에 의해 수행될 수 있다.
[표 2]는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 BIM-BEMS 제어 장치(200)의 컴포넌트 역할을 정의한 표이다.
컴포넌트명 역할
Web browser 현장 관리 및 모니터링을 위한 N-screen 지원하는 브라우저. 사용자 단말기.
BIM model BIM database 관리 서버
BIM DB IFC 기반의 BIM database
BIM-BEMS controller BIM-BEMS 제어를 위한 명령을 구현하고, 관리하는 방법 정의 및 제공
controller={command*}
*=multiple
command={name, parameter}
name=명령 이름

parameter는 명령에 대한 파라메터값 정의.
파라메터 형식은 다음과 같음
parameter={vars*}
vars={var*}
var={var_name, var_type, var_value}
var_name=변수이름
var_type=변수유형
var_value=변수값
var_type={integer, real, string, complex}
complex 변수유형은 JSON(JavaScript Object Notation) 형태로 값이 var_value에 저장됨.
BIM-BEMS view BIM-BEMS 정보를 랜더링하여 가시화하거나 표출하는 컴포넌트임
도 3은 BIM-BEMS 제어부(260)가 XML(Extensible Mark-up Language)을 이용하여 컨트롤 커맨드를 정의한 일 예를 도시한 도면이다.도 3을 참조하면, 'view energy consumption'이라는 컨트롤 커맨드에는 var_name으로서 'criteria'가 정의되고, var_type으로서 'real'이 정의되고, var_value로서 1000kw/h'가 정의되어 있다. 이 때, 커맨드와 관련된 사용자 인터페이스는 커맨드에 정의된 vars에서 var를 얻어 사용자 인터페이스를 자동으로 만들어질 수 있다. var는 정수(integer), 실수(rear), 문자열(string), 복합자료형(complex) 중 하나로 제약되므로, 커맨드 사용자 인터페이스가 제약된 변수 유형에 따라 입력값을 받을 위젯을 자동표시할 수 있고, 사용자가 위젯에 입력하는 값의 무결성을 미리 체크할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 BIM on BEMS 시스템 구조를 Nodejs로 구현한 예를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 BIM on BEMS 시스템 구조는 다양한 방법으로 구현될 수 있는 참조 모델로 역할할 수 있다. 도 4에서 BIM-BEMS controller와 command는 C# base MVD에 정의되어 있으며, 3D view에 BIM-BEMS views가 구현되어 있다. 3D view는 command가 실행된 결과를 렌더링하는 역할이며, command와는 독립되어 있다.
한편, 본 발명이 실시 예에서는 BIM-BEMS를 연계한 데이터 구조 디자인을 위한 사전요구조건을 정의한다. 컨트롤 커맨드 정의 및 실행과 관련된 사항을 데이터 구조에 반영하기 위해 [표 3]과 같은 BIM-BEMS 데이터 구조 사전요구조건(B-DP: BIM-BEMS Data structure Precondition)을 정의한다.
ID 사전요구조건 정의
C1 BIM 공간 중심 데이터 관리를 위한 구역 개념 정의
C2 BIM 객체 연결 정보 정의
C3 BIM 객체와 BEMS 장치 정보 연결 구조 정의
C4 BIM 공간 계층 구조 정의. 예) 빌딩, 층 등
C5 BIM 객체 위치 정보 정의
C6 BIM 객체와 에너지 관리 관제점 정보 연결 구조 정의
C7 BIM 객체와 에너지 관리 관제점 이력 정보 연결 구조 정의
C8 BIM-BEMS 관제 관찰 뷰 정보 정의
[표 3]과 같은 정의는 BIM-BEMS 연계를 위한 필수적인 조건 8가지 항목을 명시하여, BIM on BEMS 시스템 구축 후 공간중심 에너지 관리가 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 공간 중심의 데이터 관리를 위해서는 존이라는 구역 개념이 정의되어 있어야 하며 BIM 객체 커넥션 정보도 정의되어 있어야 하므로, 이러한 사전 조건을 BEMS 입장에서 정의한다.
따라서, BIM-BEMS 제어 장치(200) 또는 별도의 BIM-BEMS 설계 장치(300)는 BIM 데이터베이스(220)와 BEMS 데이터베이스(230)의 데이터 구조 디자인을 위해 사전에 정의된 B-DP에 의해, BIM 데이터베이스(220)와 BEMS 데이터베이스(230)에 다수의 컨트롤 커맨드들이 실행되는데 필요한 데이터가 저장 및 구성되어 있는지를 확인할 수 있다. 또한, 이로써 BIM-BEMS 제어 장치(200)는 B-DP에 기초하여 다수의 컨트롤 커맨드들을 실제 구현가능하게 정의할 수 있으며, 도 1과 같은 아키텍쳐에서 데이터를 읽어와 보여주고 컨트롤 커맨드를 실행하여 BIM-BEMS 연계 정보를 제공할 수 있다.
도 5는 [표 3]과 같은 B-DP를 참조하여 정의된 BIM on BEMS 데이터 구조의 일 예를 보여준다. 도 5에 도시된 데이터 구조는 [표 3]의 B-DP를 만족한다. 도 5와 같이 디자인된 BIM-BEMS 데이터 구조에 대한 B-DP 대응여부는 [표 4]와 같다.
ID 사전요구조건 정의
C1 T_Sector
C2 T_Project.IFC_Name, T_Sector.Idx
C3 T_DeviceLib
C4 T_Sector.IsBuilding, T_Sector.IsTorey, T_Sector.IsSapce
C5 T_Project.GPSLatitude, T_Porject.GPSLongitude
C6 T_ControlInformation
C7 T_ControlPoint
C8 T_PointerDesign, T_DisplayPoint
[표 4]를 참조하면 'C1'에 해당하는 사전요구조건은 도 5의 'T_Sector' 테이블에 정의되어 있음을 의미한다.
이와 같이 B-DP가 만족이 되어야만 BIM-BEMS 제어를 위해 정의되는 컨트롤 커맨드가 의미있으며 또한 제대로 동작할 수 있다. 만약, 만족이 안 되면 예를 들어, 특정 공간의 에너지 소비량이 어떻게 되는지 확인하여 리스트해 주는 커맨드를 만들 수 없게 된다. 이는 이 사전요구조건이 만족이 되지 않으므로 결과적으로 그에 해당하는 데이터가 검색되지 않기 때문이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, BIM-BEMS 제어 장치(200)는 BIM-BEMS 컨트롤 커맨드들을 건물의 에너지 관리를 위한 다수의 메뉴 별로 개별적으로 정의할 수 있다(S610). 하나의 컨트롤 커맨드마다 다수의 하위 메뉴들(vars)을 포함할 수 있으며, 변수 이름, 변수 유형 및 입력값을 포함한다. S610단계에서 사용자는 사용자 단말기(100)를 통해 또는 BIM-BEMS 제어 장치(200)에서 직접 컨트롤 커맨드들의 파라미터를 설정하여 컨트롤 커맨드들을 정의할 수도 있다.
사용자 단말기(100)가 BIM-BEMS 제어 장치(200)에게 타겟 건물의 에너지 관리와 관련된 질의를 요청하면(S620), BIM-BEMS 제어 장치(200)는 질의에 대응하는 컨트롤 커맨드를 실행하여 질의 결과를 BEMS 데이터베이스(230)로부터 검색 및 생성한다(S630).
BIM-BEMS 제어 장치(200)는 생성된 질의 결과에 해당하는 공간 정보를 BIM 데이터베이스(220)로부터 검색하고(S640), 질의 결과와 공간 정보를 연계 및 랜더링하여 3D 뷰 화면을 생성한 후 사용자 단말기(100)로 전송한다(S650).
한편 본 발명에 따른 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 제어 방법은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써, 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있음은 통상의 기술자가 쉽게 이해할 수 있다.
한편, 이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 사용자 단말기 200: BIM-BEMS 제어 장치
210: BIM-BEMS 통신부 220: BIM 데이터베이스
230: BEMS 데이터베이스 240: BIM-BEMS 메모리
250: BIM-BEMS 뷰어 260: BIM-BEMS 제어부

Claims (7)

  1. 타겟 건물의 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 연계 시스템에 있어서,
    BIM-BEMS 제어 장치에게 상기 타겟 건물의 에너지 관리와 관련된 질의를 요청하는 사용자 단말기;
    상기 스마트 시설물 에너지 관리 대상인 타겟 건물에 대한 BEMS 데이터를 저장하는 BEMS 데이터베이스와, 상기 타겟 건물에 대한 BIM 데이터를 저장하는 BIM 데이터베이스를 이용하여, 상기 사용자 단말기의 요청에 따라 질의 결과를 생성하고, 상기 생성된 질의 결과를 해당하는 공간 정보와 연계하여 3D 뷰 화면을 생성하여 상기 사용자 단말기로 전송하는 BIM-BEMS 제어 장치; 및
    상기 BIM 데이터베이스와 BEMS 데이터베이스의 데이터 구조 디자인을 위해 사전에 정의된 BIM-BEMS 데이터 구조 사전요구조건(B-DP: BIM-BEMS Data structure Precondition)에 의해, 상기 BIM 데이터베이스와 BEMS 데이터베이스에 다수의 컨트롤 커맨드들이 실행되는데 필요한 데이터가 저장 및 구성되어 있는지를 확인하는 BIM-BEMS 설계 장치;를 포함하고,
    상기 BIM-BEMS 제어 장치는,
    상기 타겟 건물의 에너지 관리와 관련된 다수의 컨트롤 커맨드들이 개별적으로 정의되어 있는 메모리;
    상기 사용자 단말기로부터 에너지 관리와 관련된 질의가 있을 경우, 상기 질의에 대응하는 컨트롤 커맨드를 실행하여 상기 BEMS 데이터베이스로부터 질의에 대한 질의 결과를 검색 및 생성하고, 상기 생성된 질의 결과에 해당하는 공간 정보를 상기 BIM 데이터베이스로부터 검색하는 BIM-BEMS 제어부; 및
    상기 BIM-BEMS 제어부에서 생성된 질의 결과와 검색된 공간 정보를 상기 B-DP에 기초하여 연계하여 3D 뷰 화면을 생성하는 BIM-BEMS 뷰어;를 더 포함하며,
    상기 BIM-BEMS 데이터 구조 사전요구조건은,
    BIM 공간 중심 데이터 관리를 위한 구역 개념 정의, BIM 객체 연결 정보 정의, BIM 객체와 BEMS 장치 정보 연결 구조 정의, BIM 공간 계층 구조 정의, BIM 객체 위치 정보 정의, BIM 객체와 에너지 관리 관제점 정보 연결 구조 정의, BIM 객체와 에너지 관리 관제점 이력 정보 연결 구조 정의 및 BIM-BEMS 관제 관찰 뷰 정보 정의를 포함하며,
    상기 BIM-BEMS 제어 장치는, BEMS 기준으로 정의된 상기 BIM-BEMS 데이터 구조 사전요구조건에 기초하여 다수의 컨트롤 커맨드들을 실제 구현가능하게 정의 및 실행하여 BIM-BEMS 연계 정보를 제공하는 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 연계 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메모리에 저장된 다수의 컨트롤 커맨드들 각각에는 커맨드 이름과 파라미터가 정의되고, 상기 파라미터에는 변수 이름(var_name), 변수 유형(var_type) 및 변수값(var_value)을 포함하는 다수의 변수들(vars)이 정의되며,
    상기 BIM-BEMS 뷰어는,
    사용자가 상기 에너지 관리와 관련된 질의를 요청할 수 있도록, 상기 정의된 다수의 컨트롤 커맨드들에 대응하는 메뉴들을 포함하는 GUI를 생성하되, 상기 다수의 컨트롤 커맨드들에 정의된 변수 이름(var_name), 변수 유형(var_type) 및 변수값(var_value)을 획득하여 사용자 인터페이스로 동작하는 메뉴를 자동으로 생성하고,
    상기 BIM-BEMS 제어부는,
    상기 사용자 단말기에 표시된 GUI의 메뉴들 중 하나가 사용자에 의해 선택되면, 상기 선택된 메뉴에 대응하는 컨트롤 커맨드를 실행하여 질의 결과를 생성하는 것을 특징으로 하는 스마트 시설물 에너지 관리를 위한 개방형 BIM-BEMS 연계 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
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