KR20110012961A - Lighting system and method controlling the same - Google Patents

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홍승호
김기명
박석철
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A lighting system and a control method thereof are provided to prevent unnecessary power consumption by controlling the illuminance of a lamp. CONSTITUTION: A lighting system(200) comprises a plurality of lamps(211~213), a plurality of actuators(221~223), and an illuminance sensor(230). The illuminance sensor produces an illuminance control value based on an indoor illumination value. The illuminance sensor transmits the illuminance control value to the plurality of actuators through a zigbee communications module. The plurality of actuators controls to drive the plurality of lamps based on the illuminance control value.

Description

조명 시스템 및 그 제어 방법{Lighting system and Method controlling the same}Lighting system and method controlling the same

본 발명의 일실시예들은 조명 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있는 조명 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. One embodiment of the present invention relates to a lighting system and a control method thereof, and more particularly, to a lighting system and a control method thereof that can reduce unnecessary power consumption.

전 세계적으로 에너지 절약에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, 도심 지역의 경우, 빌딩에서의 전력 소모량이 전체 전력 소모량의 2/3 정도를 차지할 정도로 빌딩에서의 전력 소모량의 비율이 높은 점을 감안하면, 에너지를 절약하기 위해서는 빌딩에서 소모되는 전력을 절감하여야 한다. There is a growing interest in energy conservation around the world. In particular, in the case of urban areas, considering that the ratio of power consumption in the building is so high that the power consumption of the building accounts for about 2/3 of the total power consumption, the power consumption of the building is reduced to save energy. shall.

도 1은 빌딩 내의 사무실의 일반적인 조명등 배열 구조를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a general structure of the lighting arrangement of the office in the building.

도 1을 참고하면, 빌딩 내의 사무실(100)은 복수의 구역(제1 구역(110) 내지 제6구역(160))으로 구획되어 있고, 복수의 구역 각각에는 복수의 조명등(170)이 설치될 수 있다. 이 때, 제1 구역(110) 내지 제6 구역(160)은 벽으로서 구획될 수도 있고, 칸막이에 의해 구획될 수도 있다. Referring to FIG. 1, an office 100 in a building is divided into a plurality of zones (first zone 110 to sixth zone 160), and a plurality of lamps 170 may be installed in each of the plurality of zones. Can be. At this time, the first zone 110 to the sixth zone 160 may be partitioned as a wall or partitioned by a partition.

사무실(100)이 도 1과 같이 구성되는 경우에 있어서, 태양광 등의 외부 광원 에 의한 빛이 사무실(100)에 들어올 수 있다. 이 때, 외부 광원에 의한 빛으로 인해 사무실(100)이 어느 정도의 조도(밝기)를 유지할 수 있지만, 업무를 수행할 정도로 충분히 밝지는 못한 경우가 발생할 수 있다. In the case where the office 100 is configured as shown in FIG. 1, light by an external light source such as sunlight may enter the office 100. At this time, the office 100 may maintain a certain level of illuminance (brightness) due to light by an external light source, but may not be bright enough to perform a task.

따라서, 사무실(100)의 사용자는 업무 수행을 위해 조명등(170)을 점등하게 되는데, 이 경우, 사무실(100)은 외부 광원으로 인해 일정 밝기가 유지되므로, 약한 조도의 조명등(170) 빛 만으로도 업무 수행이 가능할 정도로 사무실(100)을 밝게 할 수 있다. Therefore, the user of the office 100 is to turn on the lamp 170 to perform the task, in this case, since the office 100 is a constant brightness is maintained due to the external light source, even with a light of weak illumination lamp 170 only work The office 100 can be brightened to the extent that it can be performed.

그러나, 기존의 조명등(170)은 일률적으로 일정한 조도의 빛 만을 발광하므로, 사용자는 업무 수행이 가능할 정도의 최소한의 밝기의 빛을 발광하도록 조명등(170)의 조도를 조절할 수 없었다. 따라서, 조명등(170)이 과도하게 높은 조도의 빛을 방사하여 불필요한 전력 소모가 발생할 수 있는 문제점이 존재하였다. However, since the conventional lamp 170 uniformly emits only a constant illuminant light, the user cannot adjust the illuminance of the lamp 170 so as to emit light of minimum brightness enough to perform a task. Therefore, there was a problem that the lamp 170 emits excessively high light intensity and may cause unnecessary power consumption.

또한, 사무실(100)의 일부 구역(일례로, 제1 구역(110))은 외부 광원으로 인해 충분히 밝아 조명등(170)을 점등하지 않더라도 업무 수행이 가능하지만, 다른 일부 구역(일례로, 제6 구역(160))은 충분히 밝지 않아 조명등(170)을 점등해야만 하는 상황이 발생할 수도 있다. 그러나, 이러한 경우에 있어, 사무실(100) 내의 복수의 조명등(170)이 하나의 스위치를 통해 점소등된다면, 조명등(170) 빛이 필요 없는 일부 구역에 존재하는 조명등(170)까지 점등되어야 하므로, 이로 인해 불필요한 전력 소모가 발생할 수 있는 문제점 역시 존재하였다. In addition, some areas of the office 100 (for example, the first area 110) is bright enough due to an external light source, so that the work can be performed even if the lamp 170 is not turned on, but in some other areas (for example, the sixth area) Zone 160 may not be bright enough to cause the lighting 170 to light up. In this case, however, if the plurality of lamps 170 in the office 100 are lit through one switch, the lamps 170 must be lit up to the lamps 170 present in some zones that do not require light, As a result, there was a problem that unnecessary power consumption may occur.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 조명등의 조도를 조절하여 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있는 조명 시스템 및 그 제어 방법을 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is to propose a lighting system and a control method that can prevent unnecessary power consumption by adjusting the illuminance of the lamp.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 복수의 조명등; 상기 복수의 조명등 각각과 인접하여 설치되고, 상기 조명등의 구동을 제어하는 복수의 엑추에이터(actuator); 및 실내 조도 값을 측정하고, 상기 측정된 실내 조도 값에 기초하여 상기 복수의 조명등의 조도를 제어하기 위한 조도 제어 값을 산출하는 조도 센서를 포함하고, 상기 조도 센서는 상기 조도 제어 값을 상기 복수의 엑추에이터로 전송하고, 상기 복수의 엑추에이터는 상기 조도 제어 값에 기초하여 상기 복수의 조명등의 구동을 제어하는 조명 시스템이 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, a plurality of lamps; A plurality of actuators installed adjacent to each of the plurality of lamps and controlling driving of the lamps; And an illuminance sensor measuring an indoor illuminance value and calculating an illuminance control value for controlling illuminance of the plurality of lamps based on the measured illuminance value. And a plurality of actuators are provided for controlling the driving of the plurality of lamps based on the illuminance control values.

이 경우, 상기 조도 센서는 상기 측정된 실내 조도 값이 기 설정된 조도 값 보다 작거나 같은 경우, 상기 조도 제어 값을 산출할 수 있다. In this case, the illuminance sensor may calculate the illuminance control value when the measured indoor illuminance value is less than or equal to a preset illuminance value.

또한, 상기 조도 센서는 상기 측정된 실내 조도 값과 상기 복수의 조명등에 의한 조도 값의 합이 목표 조도 값과 상응되도록 상기 조도 제어 값을 산출할 수 있다. The illuminance sensor may calculate the illuminance control value such that the sum of the measured indoor illuminance values and the illuminance values of the plurality of lights corresponds to a target illuminance value.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 복수의 조명등, 상기 복수의 조명등과 인접하여 설치되는 복수의 엑추에이터 및 조도 센서를 포함하는 조명 시스템 의 제어 방법에 있어서, 상기 조도 센서가 실내 조도 값을 측정하는 단계; 상기 조도 센서가 상기 측정된 실내 조도 값에 기초하여 상기 복수의 조명등의 조도를 제어하기 위한 조도 제어 값을 산출하는 단계; 상기 조도 센서가 상기 산출된 조도 제어 값을 상기 복수의 엑추에이터로 전송하는 단계; 및 상기 복수의 엑추에이터가 상기 조도 제어 값에 기초하여 상기 복수의 조명등의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 조명 시스템의 제어 방법이 개시된다. In addition, according to another embodiment of the present invention, in a control method of a lighting system including a plurality of lights, a plurality of actuators and an illumination sensor installed adjacent to the plurality of lights, the illumination sensor is a room illumination value Measuring; Calculating, by the illuminance sensor, an illuminance control value for controlling illuminance of the plurality of lamps based on the measured indoor illuminance value; Transmitting, by the illuminance sensor, the calculated illuminance control value to the plurality of actuators; And controlling the driving of the plurality of lamps based on the illuminance control value by the plurality of actuators.

본 발명에 따르면, 조명등의 조도를 조절하여 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있게 된다. According to the present invention, it is possible to prevent unnecessary power consumption by adjusting the illuminance of the lamp.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate a thorough understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same means regardless of the number of the drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템(200)의 상세한 구성을 도시한 블록도이다. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a lighting system 200 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템(200)은 복수의 조명등(211 내지 213), 복수의 엑추에이터(221 내지 223), 및 조도 센서(230)를 포함한다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다. The lighting system 200 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of lamps 211 to 213, a plurality of actuators 221 to 223, and an illumination sensor 230. Hereinafter, the function of each component will be described in detail.

복수의 조명등(211 내지 213)은 빌딩 내의 사무실과 같은 실내 공간으로 조 명을 제공한다. The plurality of lights 211 to 213 provide illumination to an interior space, such as an office in a building.

일례로, 복수의 조명등(211 내지 213) 각각은 형광등, 백열등, 및 LED(light emitting diode)등 중에서 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. For example, each of the plurality of lamps 211 to 213 may include at least one of a fluorescent lamp, an incandescent lamp, and a light emitting diode (LED) lamp.

복수의 엑추에이터(221 내지 223)는 복수의 조명등(211 내지 213) 각각과 인접하여 설치되고, 복수의 조명등(211 내지 213)의 구동을 제어한다. 일례로, 엑추에이터(221)는 조명등(211)과 인접하여 설치되고, 조명등(211)의 구동을 제어한다. 여기서, "조명등의 구동의 제어"는 조명등의 점소등의 제어 및 조명등의 조도의 조절을 모두 포함하는 의미이다.The plurality of actuators 221 to 223 are provided adjacent to each of the plurality of lamps 211 to 213, and control the driving of the plurality of lamps 211 to 213. In one example, the actuator 221 is installed adjacent to the lamp (211), and controls the driving of the lamp (211). Here, "control of driving of a lighting lamp" is meant to include both control of a lighting of a lighting lamp and adjustment of illumination of a lighting lamp.

조도 센서(230)는 실내 조도 값을 측정한다. The illuminance sensor 230 measures an indoor illuminance value.

이 때, 조도 센서(230)에 의해 측정된 실내 조도 값은 태양광과 같은 외부 광원에 의한 조도와 복수의 조명등(211 내지 213)에 의한 조도 가 합산된 값이다. At this time, the indoor illuminance value measured by the illuminance sensor 230 is a value obtained by adding illuminance by an external light source such as sunlight and illuminance by a plurality of lamps 211 to 213.

또한, 조도 센서(230)는 측정된 실내 조도 값에 기초하여 복수의 조명등(211 내지 213)의 조도를 제어하기 위한 조도 제어 값을 산출하고, 이를 복수의 엑추에이터(221 내지 223)로 전송한다. 복수의 엑추에이터(221 내지 223)는 수신된 조도 제어 값에 기초하여 자신과 인접하여 설치된 조명등(211 내지 213)의 구동(점소등 및 밝기)을 제어한다. In addition, the illuminance sensor 230 calculates an illuminance control value for controlling illuminance of the plurality of lamps 211 to 213 based on the measured indoor illuminance value, and transmits the illuminance control value to the plurality of actuators 221 to 223. The plurality of actuators 221 to 223 control driving (lighting and brightness) of the lamps 211 to 213 installed adjacent to the plurality of actuators 221 to 223 based on the received illuminance control values.

앞서 언급한 바와 같이, 복수의 조명등(211 내지 213)이 모두 소등된 상태에서도 외부 광원에 의해 사무실이 충분히 밝은 경우(즉, 외부 광원에 의한 조도 값이 충분히 큰 경우), 조명등(211 내지 213)이 점등된다면, 불필요한 전력 소모가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 조도 센서(230)는 측정된 실내 조도 값이 기 설정된 조도 값 보다 작거나 같은 경우 복수의 조명등(211 내지 213)의 조도를 제어하기 위한 조도 제어 값을 산출하고, 이를 복수의 엑추에이터(221 내지 223)로 전송할 수 있다. 여기서, 기 설정된 조도 값을 사용자에 의해 입력된 실험적인 값일 수 있다. As mentioned above, when the office is sufficiently bright by the external light source even when all of the plurality of lamps 211 to 213 are turned off (that is, when the illuminance value by the external light source is large enough), the lamps 211 to 213. If is lit, unnecessary power consumption occurs. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the illuminance sensor 230 adjusts an illuminance control value for controlling illuminance of the plurality of lamps 211 to 213 when the measured indoor illuminance value is less than or equal to a preset illuminance value. The calculated values may be transmitted to the plurality of actuators 221 to 223. Here, the predetermined illuminance value may be an experimental value input by the user.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 조도 센서(230)는 외부 광원에 의한 실내 조도 값과 복수의 조명등(211 내지 213)에 의한 조도 값이 반비례하도록 조도 제어 값을 산출할 수 있다. 이에 따라, 복수의 조명등의 조도는 외부 광원에 의한 실내 조도 값과 반비례하도록 조절된다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the illuminance sensor 230 may calculate an illuminance control value such that an indoor illuminance value by an external light source and an illuminance value by the plurality of lamps 211 to 213 are inversely proportional. Accordingly, the illuminance of the plurality of lights is adjusted in inverse proportion to the room illuminance value by the external light source.

즉, 조도 센서(230)는 외부 광원에 의한 실내 조도 값이 증가하는 경우, 복수의 조명등(211 내지 213)에 의한 조도 값을 감소시키기 위한 조도 제어 값을 생성하고, 외부 광원에 의한 실내 조도 값이 감소하는 경우, 복수의 조명등(211 내지 213)에 의한 조도 값을 증가시키기 위한 조도 제어 값을 산출할 수 있다. That is, the illuminance sensor 230 generates an illuminance control value for reducing the illuminance value by the plurality of lamps 211 to 213 when the illuminance value of the indoor illuminance by the external light source increases, and generates the illuminance value by the external light source. When this decreases, the illuminance control value for increasing the illuminance value by the plurality of lamps 211 to 213 can be calculated.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 조도 센서(230)는 측정된 실내 조도 값과 복수의 조명등(211 내지 213)에 의한 조도 값의 합이 목표 조도 값과 상응되도록 복수의 조명등(211 내지 213)의 조도 제어 값을 산출할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the illuminance sensor 230 includes a plurality of illuminants 211 to 21 such that the sum of the measured indoor illuminance values and illuminance values by the plurality of illuminators 211 to 213 correspond to target illuminance values. The illuminance control value of 213 may be calculated.

예를 들어, 사무실의 사용자가 업무 수행에 불편을 느낄 수 없는 실내 조도 값(즉, 목표 조도 값)이 500 lux이고, 조도 센서(230)에서 측정된 실내 조도 값이 350 lux라고 가정하면, 조도 센서(230)는 복수의 조명등(211 내지 213)에 의한 조도 값이 150(=500―350) lux가 되도록 복수의 조명등(211 내지 213)의 조도 제어 값을 산출하고, 복수의 엑추에이터(221 내지 223)는 상기 조도 제어 값에 기초하여 복수의 조명등(211 내지 213)의 조도를 조절할 수 있다. For example, assuming that the indoor illuminance value (that is, the target illuminance value) is 500 lux and the indoor illuminance value measured by the illuminance sensor 230 is 350 lux, in which the user of the office cannot feel uncomfortable, The sensor 230 calculates illuminance control values of the plurality of lamps 211 to 213 such that the illuminance values of the plurality of lamps 211 to 213 are 150 (= 500-350) lux, and the plurality of actuators 221 to 213. 223 may adjust the illuminance of the plurality of lamps 211 to 213 based on the illuminance control value.

이하에서는 도 3을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템이 목표 조도 값에 상응하도록 복수의 조명등(211 내지 213)의 조도를 조절하는 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, referring to FIG. 3, an operation of adjusting illuminance of the plurality of lamps 211 to 213 to correspond to a target illuminance value will be described in detail with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템이 복수의 조명등의 조도를 조절하는 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating an operation of adjusting the illuminance of a plurality of lighting lamps by the lighting system according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템은 제1 연산기(310), Fuzzy Controller(320), 조명등 G(s)(330), 및 제2 연산기(340)를 포함하는 것으로 등가화 할 수 있다. As shown in FIG. 3, the lighting system according to an embodiment of the present invention includes a first calculator 310, a Fuzzy Controller 320, a lamp G (s) 330, and a second calculator 340. We can equalize by doing.

제1 연산기(310)는 목표 조도 값(set-point illumination)과 제2 연산기(340)의 출력 값인 현재 실내 조도 값을 입력받고, 양 값의 차를 출력한다. 앞서 설명한 바와 같이, 목표 조도 값과 현재 실내 조도 값의 차이가 복수의 조명등에 의한 조도 값이 되어야 한다. The first operator 310 receives a target illuminance value (set-point illumination) and a current indoor illuminance value, which is an output value of the second operator 340, and outputs a difference between both values. As described above, the difference between the target illuminance value and the current indoor illuminance value should be the illuminance value of the plurality of lamps.

Fuzzy Controller(320)는 현재 실내 조도 값과 목표 조도 값의 차이(즉, 제1 연산기(310)의 출력)에 따라서 다른 수식을 적용하는 Fuzzy logic 부분이다. 여기서, Fuzzy logic에 적용된 일반 식은 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.The fuzzy controller 320 is a fuzzy logic part that applies different equations according to the difference between the current indoor illuminance value and the target illuminance value (that is, the output of the first operator 310). Here, the general equation applied to the Fuzzy logic is expressed as Equation 1 below.

Figure 112009047267504-PAT00001
Figure 112009047267504-PAT00001

여기서, "control value"는 조명등의 조도를 제어하기 위한 데이터(즉, 조도 제어 값), "measured illumination value"는 조도 센서에서 측정된 현재 실내 조도 값, "reference input"는 목표 조도 값, "X"는 fuzzy level 마다 차등으로 적용되는 변수를 각각 의미한다. 이 때, "X"는 조명등의 조절 값에 따른 실내 조도 값을 측정하여 산출되고, "control value"가 Fuzzy Controller(320)의 출력값이 된다. Here, "control value" is data for controlling the illuminance of the lamp (ie, illumination control value), "measured illumination value" is the current indoor illuminance value measured by the illuminance sensor, "reference input" is the target illuminance value, " X " Means each variable that is applied differentially at each fuzzy level. At this time, "X" is calculated by measuring the indoor illuminance value according to the adjustment value of the lamp, and the "control value" is the output value of the Fuzzy Controller 320.

조명등 G(s)(330)는 "control value"를 입력받고, 이에 따라 조도가 조절된 빛을 방사한다. The lighting lamp G (s) 330 receives an input of a "control value", thereby emitting light whose illumination is adjusted.

마지막으로, 제2 연산기(340)는 조명등에 의한 조도와 외부 광원에 의한 조도를 더하여 현재 실내 조도 값을 산출하고, 이를 제1 연산기(310)로 피드백한다. Finally, the second calculator 340 calculates a current indoor illuminance value by adding illuminance by an illumination lamp and illuminance by an external light source, and feeds it back to the first calculator 310.

이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템은 외부 광원에 의한 빛을 적절히 활용하여 실내 목표 조도 값을 유지할 수 있게 된다. Accordingly, the lighting system according to an embodiment of the present invention can maintain the indoor target illuminance value by appropriately utilizing the light from the external light source.

도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템이 설치된 사무실의 일 구역(400)의 외관 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 4 is a view schematically showing the exterior configuration of an area 400 of an office in which a lighting system according to an embodiment of the present invention is installed.

도 4를 참고하면, 사무실의 일 구역(400)에는 4개의 조명등(410 내지 440), 4개의 엑추에이터(450 내지 480), 및 하나의 조도 센서(490)을 포함하는 조명 시스템이 설치되어 있다. Referring to FIG. 4, an area 400 of an office is provided with a lighting system including four lamps 410 through 440, four actuators 450 through 480, and one illuminance sensor 490.

조도 센서(490)는 사무실의 일 구역(400)의 실내 조도 값을 측정하고, 이에 기초하여 조명등(410 내지 440)의 조도를 제어하기 위한 조도 제어 값을 산출하여, 이를 조명등(410 내지 440)과 인접하여 설치된 엑추에이터(450 내지 480)로 전송한다. 조도 센서(490)로부터 조도 제어 값을 수신한 엑추에이터(450 내지 480)는 수신한 조도 제어 값에 기초하여 조명등(410 내지 440)의 구동을 제어한다. The illuminance sensor 490 measures an indoor illuminance value of an area 400 of the office, and calculates an illuminance control value for controlling illuminance of the illuminators 410 to 440 based on the illuminance sensor 410 to 440. It is transmitted to the actuators 450 to 480 installed adjacent to. The actuators 450 to 480 that receive the illuminance control value from the illuminance sensor 490 control the driving of the lamps 410 to 440 based on the received illuminance control value.

도 4에서는 조명 시스템이 4개의 조명등, 4개의 엑추에이터, 및 하나의 조도 센서를 포함하는 것으로 설명하지만, 조명등, 엑추에이터 및 조도 센서의 개수가 변경될 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 것이다. In FIG. 4, the lighting system is described as including four lamps, four actuators, and one illuminance sensor, but it will be apparent to those skilled in the art that the number of illuminators, actuators, and illuminance sensors may vary.

본 발명의 일실시예에 따르면, 조도 센서(490) 및 엑추에이터(450 내지 480) 각각은 지그비(zigbee) 통신 모듈을 구비하고, 조도 센서(490)에서 엑추에이터(450 내지 480)로 전송되는 감지 신호는 지그비 신호일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, each of the illumination sensor 490 and the actuators 450 to 480 includes a Zigbee communication module, and a sensing signal transmitted from the illumination sensor 490 to the actuators 450 to 480. May be a Zigbee signal.

지그비는 IEEE 802.15.4에서 정의하는 소규모 무선 개인 영역 네트워크(Low-rate Wireless Personal Area Network, 'LR-WPANs')를 의미하는 것으로서, 지그비 방식의 무선 통신은 전송속도가 250kbps로 비교적 낮은 편이지만, 소비되는 전력량이 적어 장거리에 걸쳐 연결이 가능하고, 가격이 저렴하다는 장점으로 인해 빠른 전송 속도가 요구되지 않는 통신 분야에서 많이 사용되고 있다. Zigbee refers to a low-rate wireless personal area network (LR-WPANs) defined by IEEE 802.15.4. Zigbee-based wireless communication has a relatively low transmission rate of 250kbps. Due to the low power consumption, it can be connected over a long distance and is inexpensive, so it is widely used in a communication field that does not require fast transmission speed.

지그비에서는 주파수 대역을 3개의 대역으로 구분하여 사용하며, 각 주파수 대역 별로 확산(Spreading) 방식과 데이터율(Data rates)을 다르게 설정하여 무선 통신을 수행한다. In ZigBee, frequency bands are divided into three bands, and spreading and data rates are set differently for each frequency band.

도 5는 일반적인 트리(tree) 구조의 지그비 개인 영역 네트워크(PAN: Personal Area Network)를 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a ZigBee Personal Area Network (PAN) having a general tree structure.

도 5를 참조하면, 트리 구조의 지그비 PAN(500)은 지그비 네트워크를 구성하고 동작시키기 위한 기본 범위로서, 중심에 지그비 조정자(ZC: Zigbee Coordinator)(510)가 위치하고, 지그비 조정자(510)의 일부 기능을 수행하며, 네트워크의 확장에 필요한 지그비 라우터(ZR: Zigbee Router)(520)가 지그비 조정자(510)와 연결되고, 지그비 라우터(520)를 중심으로 모든 하위 지그비 종단 장치(ZED: Zigbee End Device)(530 및 540)가 지그비 라우터 (520)에 연결된 구조를 갖는다. Referring to FIG. 5, a ZigBee PAN 500 having a tree structure is a basic range for configuring and operating a ZigBee network. A ZigBee Coordinator (ZC) 510 is located at a center thereof, and a part of the ZigBee Coordinator 510 is located. A Zigbee Router (ZR) 520 necessary for the expansion of the network is connected to the Zigbee Coordinator 510, and all lower Zigbee End Devices (ZED) around the Zigbee Router 520 530 and 540 have a structure connected to the Zigbee router 520.

지그비 조정자(510)는 지그비 PAN(500)의 주인 역할을 하고, 지그비 PAN(500) 내에서 데이터를 중계하는 기능과 지그비 PAN(500)을 관리하는 기능을 한다. 지그비 종단 장치(530 및 540)는 지그비 PAN(510) 내에서 통신을 할 수 있는 종단 장치를 나타낸다. 이 때, 지그비 종단 장치(530 및 540)가 도 4의 엑추에이터(450 내지 480) 및 조도 센서(490)와 대응될 수 있다. The ZigBee coordinator 510 serves as the owner of the ZigBee PAN 500, and relays data within the ZigBee PAN 500 and manages the ZigBee PAN 500. ZigBee termination devices 530 and 540 represent termination devices capable of communicating within ZigBee PAN 510. In this case, the ZigBee terminators 530 and 540 may correspond to the actuators 450 to 480 and the illuminance sensor 490 of FIG. 4.

이와 같이 지그비 통신 모듈을 이용하여 조명 시스템을 구현하는 경우, 적은 초기 비용 및 적은 관리 비용으로 조명 시스템을 구축할 수 있게 된다. When the lighting system is implemented using the Zigbee communication module as described above, the lighting system can be constructed at a low initial cost and a low management cost.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따라서, 사무실 내에 설치된 조명등의 조도가 조절되는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 6 to 8 are diagrams for explaining an operation of adjusting the illuminance of the illumination lamp installed in the office according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 6은 외부 광원이 존재하지 않는 경우, 사무실 내에 설치된 조명등이 구동되는 상황을 도시하고 있다. First, FIG. 6 illustrates a situation in which an illumination lamp installed in an office is driven when no external light source exists.

도 6을 참고하면, 사무실(600)은 6개의 구역(제1 구역(610) 내지 제6 구 역(660))으로 구획되어 있고, 제1 구역(610) 내지 제6 구역(660)에는 각각 4개의 조명등 및 4개의 엑추에이터 및 하나의 조도 센서가 설치되어 있다. 또한, 도 6에서는 외부 광원을 인공태양모델(670)으로 모델화하였다. Referring to FIG. 6, office 600 is divided into six zones (first zone 610 to sixth zone 660), each of which is located in first zone 610 to sixth zone 660. Four lamps, four actuators and one illuminance sensor are installed. In addition, in FIG. 6, the external light source is modeled using the artificial solar model 670.

도 6에 도시된 바와 같이, 인공태양모델(670)이 OFF 상태에 있어, 외부 광원에 의한 조도 값이 0 lux인 경우, 조명 시스템은 적절한 실내 조도 값을 유지하기 위해 사무실(600)의 모든 구역에 설치되어 있는 복수의 조명등을 점등시킨다. 이 때, 각각의 조명등은 64 W의 에너지를 소비하게 되어, 복수의 구역은 각각 256 W의 에너지를 소비하고, 이에 따라 총 1536 W의 에너지가 소비되게 된다. As shown in FIG. 6, when the artificial solar model 670 is in the OFF state and the illuminance value by the external light source is 0 lux, the lighting system controls all the zones of the office 600 to maintain an appropriate indoor illuminance value. Turn on the plurality of lamps installed in the lamp. At this time, each lamp consumes 64 W of energy, and the plurality of zones consume 256 W of energy, respectively, and thus a total of 1536 W of energy is consumed.

다음으로, 도 7은 외부 광원이 존재하는 경우, 사무실 내에 설치된 조명등이 구동되는 상황을 도시하고 있다. Next, FIG. 7 illustrates a situation in which an illumination lamp installed in an office is driven when an external light source exists.

도 7에 도시된 바와 같이, 인공태양모델(670)이 ON 상태에 있다면, 사무실(600)의 각 구역은 인공태양모델(670)과의 거리에 비례하여 조도를 공급받게 된다. As shown in FIG. 7, if the artificial solar model 670 is in the ON state, each zone of the office 600 is supplied with illuminance in proportion to the distance from the artificial solar model 670.

이에 따라, 사무실(600)의 각 구역에 설치된 복수의 조명등은 인공태양모델(670)으로부터 공급받는 조도 값과 목표 조도 값 간의 차에 해당하는 조도만을 공급하면 되므로, 도 6의 경우에 비해 전체 에너지 소모량이 감소하게 된다(총 에너지 소비량 956 W). Accordingly, the plurality of lamps installed in the respective areas of the office 600 need only supply the illuminance corresponding to the difference between the illuminance value supplied from the artificial solar model 670 and the target illuminance value, so that the total energy is compared with the case of FIG. 6. The consumption is reduced (total energy consumption 956 W).

도 8에서는 외부 조명(즉, 인공태양모델(670))의 밝기와 조명등에서의 에너지 소비량과의 관계를 도시하고 있다. 도 8을 참고하면, 외부 조명의 밝기가 밝을수록 조명등의 에너지 소비량은 더욱 감소하게 됨을 알 수 있다. 8 shows the relationship between the brightness of the external light (ie, artificial solar model 670) and the energy consumption of the light. Referring to FIG. 8, it can be seen that the energy consumption of the lamp is further reduced as the brightness of the external light is brighter.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다. 9 is a block diagram showing a detailed configuration of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치(900)는 조명등(910), 엑추에이터(920), 및 조도 센서(930)를 포함하여 구성된다. The lighting apparatus 900 according to an embodiment of the present invention includes a lamp 910, an actuator 920, and an illumination sensor 930.

즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, 조명등, 엑추에이터 및 조도 센서가 하나의 조명 장치를 구성할 수 있다. 도 9에서 설명하는 조명 장치(900)에 구비된 조명등(910), 엑추에이터(920), 및 조도 센서(930)는 앞서 도 2에서 설명한 조명등(211 내지 213), 엑추에이터(221 내지 223) 및 조도 센서(230)과 동일하므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다. That is, according to one embodiment of the present invention, a lamp, an actuator and an illuminance sensor may constitute one lighting device. The illumination lamp 910, the actuator 920, and the illuminance sensor 930 included in the illumination device 900 illustrated in FIG. 9 include the illuminators 211 to 213, actuators 221 to 223, and illuminance described above with reference to FIG. 2. Since the same as the sensor 230, a more detailed description thereof will be omitted.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템의 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다. 이 때, 조명 시스템은 앞서 설명한 바와 같이 복수의 조명등, 복수의 엑추에이터 및 조도 센서를 포함하여 구성된다. 이하, 도 10을 참고하여 각 단계 별로 수행되는 동작을 설명하기로 한다. 10 is a flow chart showing the overall flow of the control method of the lighting system according to an embodiment of the present invention. In this case, the lighting system includes a plurality of lamps, a plurality of actuators and an illuminance sensor as described above. Hereinafter, an operation performed for each step will be described with reference to FIG. 10.

단계(S1010)에서는 조도 센서가 실내 조도 값을 측정하고, 단계(S1020)에서는 조도 센서가 측정된 실내 조도 값에 기초하여 복수의 조명등의 조도를 조절하기 위한 조도 제어 값을 산출한다. In step S1010, the illuminance sensor measures the indoor illuminance value, and in step S1020, the illuminance sensor calculates an illuminance control value for adjusting illuminance of the plurality of lights based on the measured indoor illuminance value.

단계(S1030)에서, 조도 센서는 산출된 조도 제어 값을 복수의 엑추에이터를 전송한다. In step S1030, the illuminance sensor transmits the calculated illuminance control values to the plurality of actuators.

마지막으로, 단계(S1040)에서 엑추에이터는 수신된 조도 제어 값에 기초하여 자신과 인접하여 설치된 조명등의 구동을 제어한다. Finally, in step S1040 the actuator controls the driving of the lamp installed adjacent to it based on the received illumination control value.

본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S1020)에서, 조도 센서는 측정된 실내 조도 값이 기 설정된 조도 값 보다 작거나 같은 경우 복수의 조명등의 조도를 제어하기 위한 조도 제어 값을 산출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in step S1020, the illuminance sensor may calculate an illuminance control value for controlling illuminance of the plurality of lights when the measured indoor illuminance value is less than or equal to a preset illuminance value. .

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S1020)에서, 조도 센서는 측정된 실내 조도 값과 복수의 조명등에 의한 조도 값의 합이 목표 조도 값과 상응되도록 복수의 조명등의 조도 제어 값을 산출할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, in step S1020, the illuminance sensor adjusts illuminance control values of the plurality of lamps such that the sum of the measured room illuminance values and the illuminance values of the plurality of lamps corresponds to the target illuminance value. Can be calculated.

지금까지 본 발명에 따른 조명 시스템의 제어 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 2 내지 도 8에서 설명한 조명 시스템에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.The embodiments of the control method of the lighting system according to the present invention have been described so far, and the configuration of the lighting system described with reference to FIGS. 2 to 8 can be applied to the present embodiment as it is. Hereinafter, a detailed description will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that may be executed by various computer means to be recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Examples of program instructions such as magneto-optical, ROM, RAM, flash memory, etc. may be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler. Contains high-level language codes. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like. For those skilled in the art to which the present invention pertains, various modifications and variations are possible. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims as well as the claims to be described later will belong to the scope of the present invention. .

도 1은 빌딩 내의 사무실의 일반적인 조명등 배열 구조를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a general structure of the lighting arrangement of the office in the building.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템의 상세한 구성을 도시한 블록도이다. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a lighting system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템이 설치된 사무실의 일 구역의 외관 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 3 is a view schematically showing the external configuration of a zone of an office in which a lighting system is installed according to an embodiment of the present invention.

도 4는 일반적인 트리(tree) 구조의 지그비 개인 영역 네트워크(PAN: Personal Area Network)를 도시한 도면이다. FIG. 4 is a diagram illustrating a Zigbee Personal Area Network (PAN) having a general tree structure.

도 5는 본 발명이 일실시예에 따른 엑추에이터에 구비된 컨트롤러의 상세한 구성을 도시한 블록도이다. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of a controller provided in the actuator according to an embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따라서, 사무실 내에 설치된 조명등의 조도가 조절되는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 6 to 8 are diagrams for explaining an operation of adjusting the illuminance of the illumination lamp installed in the office according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다. 9 is a block diagram showing a detailed configuration of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템의 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.10 is a flow chart showing the overall flow of the control method of the lighting system according to an embodiment of the present invention.

Claims (9)

복수의 조명등;A plurality of lamps; 상기 복수의 조명등 각각과 인접하여 설치되고, 상기 조명등의 구동을 제어하는 복수의 엑추에이터(actuator); 및 A plurality of actuators installed adjacent to each of the plurality of lamps and controlling driving of the lamps; And 실내 조도 값을 측정하고, 상기 측정된 실내 조도 값에 기초하여 상기 복수의 조명등의 조도를 제어하기 위한 조도 제어 값을 산출하는 조도 센서An illuminance sensor measuring an indoor illuminance value and calculating an illuminance control value for controlling illuminance of the plurality of lighting lamps based on the measured indoor illuminance value. 를 포함하고, Including, 상기 조도 센서는 상기 조도 제어 값을 상기 복수의 엑추에이터로 전송하고, The illuminance sensor transmits the illuminance control value to the plurality of actuators, 상기 복수의 엑추에이터는 상기 조도 제어 값에 기초하여 상기 복수의 조명등의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템. And the plurality of actuators control driving of the plurality of lamps based on the illuminance control value. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 조도 센서는 The illuminance sensor is 상기 측정된 실내 조도 값이 기 설정된 조도 값 보다 작거나 같은 경우, 상기 조도 제어 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템. And illuminating the illumination control value when the measured indoor illuminance value is less than or equal to a predetermined illuminance value. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 조도 센서는 외부 광원에 의한 상기 실내 조도 값과 상기 복수의 조명등에 의한 조도 값이 반비례하도록 상기 조도 제어 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템. And the illuminance sensor calculates the illuminance control value such that the illuminance value of the indoor illuminance by an external light source is inversely proportional to the illuminance value of the plurality of illuminators. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 조도 센서는 상기 측정된 실내 조도 값과 상기 복수의 조명등에 의한 조도 값의 합이 목표 조도 값과 상응되도록 상기 조도 제어 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템. And the illuminance sensor calculates the illuminance control value such that the sum of the measured indoor illuminance values and the illuminance values of the plurality of illuminators corresponds to a target illuminance value. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 조도 센서 및 상기 복수의 엑추에이터는 지그비 통신 모듈을 구비하고, 상기 조도 제어 값은 지그비 신호로써 상기 조도 센서로부터 상기 복수의 엑추에이터로 전송되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템. And said illuminance sensor and said plurality of actuators comprise a Zigbee communication module, wherein said illuminance control value is transmitted from said illuminance sensor to said plurality of actuators as a Zigbee signal. 복수의 조명등, 상기 복수의 조명등과 인접하여 설치되는 복수의 엑추에이터 및 조도 센서를 포함하는 조명 시스템의 제어 방법에 있어서, In the control method of a lighting system including a plurality of lamps, a plurality of actuators and an illuminance sensor provided adjacent to the plurality of lamps, 상기 조도 센서가 실내 조도 값을 측정하는 단계;Measuring, by the illuminance sensor, an indoor illuminance value; 상기 조도 센서가 상기 측정된 실내 조도 값에 기초하여 상기 복수의 조명등의 조도를 제어하기 위한 조도 제어 값을 산출하는 단계;Calculating, by the illuminance sensor, an illuminance control value for controlling illuminance of the plurality of lamps based on the measured indoor illuminance value; 상기 조도 센서가 상기 산출된 조도 제어 값을 상기 복수의 엑추에이터로 전송하는 단계; 및Transmitting, by the illuminance sensor, the calculated illuminance control value to the plurality of actuators; And 상기 복수의 엑추에이터가 상기 조도 제어 값에 기초하여 상기 복수의 조명 등의 구동을 제어하는 단계The plurality of actuators controlling driving of the plurality of lights or the like based on the illumination control value 를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템의 제어 방법. Control method of the lighting system comprising a. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 복수의 조명등의 조도를 제어하기 위한 조도 제어 값을 산출하는 단계는Calculating an illuminance control value for controlling the illuminance of the plurality of lamps 상기 측정된 실내 조도 값이 기 설정된 조도 값 보다 작거나 같은 경우, 상기 조도 제어 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템의 제어 방법. And when the measured indoor illuminance value is less than or equal to a predetermined illuminance value, calculating the illuminance control value. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 복수의 조명등의 조도를 제어하기 위한 조도 제어 값을 산출하는 단계는 Calculating an illuminance control value for controlling the illuminance of the plurality of lamps 상기 측정된 실내 조도 값과 상기 복수의 조명등에 의한 조도 값의 합이 목표 조도 값과 상응되도록 상기 조도 제어 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템의 제어 방법. And calculating the illuminance control value such that the sum of the measured indoor illuminance values and the illuminance values of the plurality of lamps corresponds to a target illuminance value. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 조도 센서가 상기 조도 제어 값을 상기 복수의 엑추에이터로 전송하는 단계는 지그비 통신을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템의 제어 방법. And transmitting, by the illuminance sensor, the illuminance control value to the plurality of actuators using a Zigbee communication.
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