KR20110055807A - Control system for lighting based on wireless communication and method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 통신을 기반으로 하는 조명 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 무선 통신을 기반으로 하고 빌딩 제어 시스템과 연계함으로써 에너지 절감과 유지 보수가 용이할 뿐만 아니라, 조명 장비의 디밍시 원하는 출력과 균일한 디밍 출력을 얻을 수 있도록 하는 무선 통신을 기반으로 하는 조명 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lighting control system based on wireless communication and a method of controlling the same, which is based on wireless communication and is associated with a building control system, which not only facilitates energy saving and maintenance, but also desired output when dimming lighting equipment. The present invention relates to a lighting control system based on wireless communication and a method of controlling the same.
최근 들어 전 세계적으로 에너지 절약을 위한 다양한 노력이 이루어지고 있으며, 이에 대해 전체 전력 에너지의 약 40%를 차지하는 것으로 알려진 빌딩 내 사용 에너지에 대한 절감 요구가 그 어느 때보다 강하다. 빌딩은 크게 주거용 빌딩과 사무용 빌딩으로 구분되며, 사무용 빌딩의 경우 전체 전력 소모의 약 25% 정도를 조명 장비들이 사용하는 것으로 보고되고 있다. 사무용 빌딩의 조명 에너지 절감을 위해 가장 널리 사용되는 것은 외부 자연 채광을 적극적으로 도입하는 것이며, 이를 위해서는 조명 장비의 디밍 제어가 이루어져야 한다. Recently, various efforts to save energy have been made around the world, and the demand for energy saving in the building, which is known to occupy about 40% of the total power energy, is stronger than ever. Buildings are largely divided into residential buildings and office buildings, which are reported to be used by lighting equipment for about 25% of the total power consumption. The most widely used to reduce lighting energy in office buildings is to actively introduce external natural light, which requires dimming control of lighting equipment.
디밍 제어를 하기 위해서는 조명 장비에 디밍 명령을 아날로그 출력으로 제공하고, 조명 장비가 이 디밍 명령을 수행하여 밝기를 조절하여야 한다. 그런데, 아날로그 신호의 경우 노이즈에 대해 취약하고, 하나의 아날로그 출력 신호가 여러 개의 조명 장비에 연결되거나 전선의 길이가 길어질 경우 접촉 저항이 증가하여 전압이 강하되는 문제점이 있다. In order to control the dimming, the dimming command is provided to the lighting equipment as an analog output, and the lighting equipment performs the dimming command to adjust the brightness. However, the analog signal is vulnerable to noise, and when one analog output signal is connected to multiple lighting equipment or the length of the wire is long, there is a problem that the voltage decreases due to an increase in contact resistance.
이렇게 노이즈가 발생하여 디밍 신호에 영향을 미치게 되면, 조명 장비의 디밍 레벨인 밝기가 노이즈의 영향에 의해 안정되지 못하고 변동될 수 있다. 그리고 전압이 강하되면 디밍 레벨이 낮아져 원하는 레벨로 디밍을 제어하기 어렵다. When the noise is generated and affects the dimming signal, the brightness, which is the dimming level of the lighting equipment, may be unstable and fluctuated by the influence of the noise. When the voltage drops, the dimming level is lowered, making it difficult to control the dimming to the desired level.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 조명 장비의 유선 통신 방식을 대체하는 디밍 제어를 위한 표준 통신 방식인 DALI가 유럽을 중심으로 하여 전 세계적으로 확산되어 가고 있다. 그러나 DALI 도 유선 통신 방식을 사용하기 때문에, 조명 장비에 대한 다른 하위 네트워크로 통신 그룹의 핑 정보를 변경하려면, 결국 통신 라인 결선을 변경해야 하는 번거로움이 있다. In order to solve this problem, DALI, a standard communication method for dimming control that replaces wired communication method of lighting equipment, is spreading around the world, mainly in Europe. However, because DALI also uses a wired communication scheme, changing the ping information of a communication group to another subnetwork for the lighting equipment is a cumbersome task of changing the communication line wiring.
이에 따라, 기존 유선 통신 방식을 대체할 수 있는 IEEE 802.15.4 기반의 무선 통신을 사용하여 디밍 제어를 수행하고, BACnet을 사용하여 빌딩 관리 시스템에 통합시킴으로써, 에너지 절감과 운영 및 유지 보수 비용을 줄일 수 있는 방안을 모색할 필요가 있다. The result is dimming control using IEEE 802.15.4-based wireless communications, which can replace traditional wired communications, and integration into building management systems using BACnet, reducing energy savings and operating and maintenance costs. We need to find a way to do it.
본 발명의 목적은, 무선 통신을 사용하여 디밍 제어를 수행하고, BACnet을 사용하여 빌딩 관리 시스템에 통합시킴으로써, 에너지 절감과 운영 및 유지 보수 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 조명 장비의 디밍시 원하는 출력과 균일한 디밍 출력을 얻을 수 있도록 하는 무선 통신을 기반으로 하는 조명 제어 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to perform dimming control using wireless communication and integrate it into a building management system using BACnet, which not only reduces energy savings, operation and maintenance costs, but also desired output when dimming lighting equipment. The present invention provides a lighting control system based on wireless communication and a method of controlling the same, to achieve a uniform dimming output.
상기 목적은, 외부로부터의 입력에 따라 조명의 조도를 변경하기 위한 디밍 신호를 생성하여 무선 네트워크를 통해 조명으로 제공하는 조명 제어기; 및, 상기 조명 제어기로부터의 디밍 신호를 처리하여 조명으로 제공되는 전압값을 조절하는 조명 장비;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템에 의해 달성된다. The object includes: a lighting controller for generating a dimming signal for changing the illuminance of the lighting in response to an input from the outside and providing it to the lighting through the wireless network; And lighting equipment for processing a dimming signal from the lighting controller to adjust a voltage value provided to the lighting.
상기 목적은, 외부로부터의 입력에 따라 조명의 조도를 변경하기 위한 디밍 신호를 생성하는 단계; 무선 네트워크를 통해 상기 디밍 신호를 상기 조명으로 제공하는 단계; 및, 상기 디밍 신호를 처리하여 조명으로 제공되는 전압값을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법에 의해서도 달성된다. The object comprises: generating a dimming signal for changing the illuminance of the illumination in response to an input from the outside; Providing the dimming signal to the illumination via a wireless network; And adjusting the voltage value provided to the illumination by processing the dimming signal.
본 조명 제어 시스템 및 그 제어방법에서는, 기존의 빌딩 관리 시스템과 무선 통신을 사용하여 통합됨으로써, 에너지 절감은 물론, 효율적으로 설치 및 유지 보수를 수행할 수 있다. 또한, 디밍 신호를 조명 제어기에서 무선통신으로 조명 장비에 직접 전달함으로써, 배선에서 자유로울 뿐만 아니라 노이즈 및 전압 강하를 방지하여 조명 장비의 디밍시 원하는 출력과, 균일한 디밍 출력을 얻을 수 있다.In the present lighting control system and its control method, by integrating the existing building management system using wireless communication, energy saving as well as installation and maintenance can be performed efficiently. In addition, by directly transmitting the dimming signal from the lighting controller to the lighting equipment by wireless communication, it is not only free from the wiring, but also prevents noise and voltage drop, thereby obtaining desired output and uniform dimming output when dimming the lighting equipment.
한편, 본 조명 제어 시스템 및 그 제어방법은, 불필요한 기능은 제외되고 핵심적인 기능만을 갖는 단순한 구조의 무선 네트워크로 구축됨에 따라, 신뢰성을 높일 수 있으며, 비교적 적은 하드웨어 리소스를 이용하여 저렴하게 구현할 수 있다. On the other hand, the lighting control system and its control method can be implemented in a simple structured wireless network having only essential functions without unnecessary functions, thereby increasing reliability and inexpensively using low hardware resources. .
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the following specific embodiments, various specific details are set forth in order to explain and understand the invention in more detail. However, one of ordinary skill in the art can understand that the present invention can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts of the invention which are commonly known in the description of the invention and which are not highly related to the invention are not described in order to prevent confusion in explaining the invention without cause.
본 조명 제어 시스템 및 제어방법은, 무선 통신을 이용하여 조명 장비의 온오프 및 디밍 제어가 가능하도록 함으로써, 원하는 레벨의 디밍 출력과 균일한 디밍 출력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 빌딩 관리 시스템과 무선 통신을 사용하여 통합됨으로써, 에너지 절감은 물론, 효율적으로 설치 및 유지 보수를 수행할 수 있도록 한다. The lighting control system and control method enable on / off and dimming control of lighting equipment by using wireless communication, so that a desired level of dimming output and a uniform dimming output can be obtained, as well as existing building management systems. Integration using wireless communications allows for energy savings as well as efficient installation and maintenance.
도 1은 본 발명에 따른 무선 통신을 이용하여 디밍제어가 가능한 조명 제어 시스템과 빌딩 제어 시스템 및 단말기와의 관계를 나타낸 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a relationship between a lighting control system capable of dimming control, a building control system, and a terminal using wireless communication according to the present invention.
본 조명 제어 시스템은, 빌딩 관리 시스템(100)과 BACnet (Building Automation and control network)을 이용하여 통신가능하며, 빌딩 관리 시스템(100)은 조명 제어 시스템의 조명 장비(10)의 온오프 또는 디밍을 제어할 수 있다. The lighting control system may communicate with the
여기서, BACnet은 1995년에 ANSI/ASHRAE에 의해 개발된 표준통신방식으로서, 개방형 구조의 프로토콜을 사용함으로써 이기종 간의 상호동작이 용이하여 시스템을 혼합하여 사용할 수 있도록 한다. 또한, 본 조명 제어 시스템은, PC 또는 휴대폰 등의 단말기(50)와 HTTP 방식으로 통신가능하며, 단말기(50)로부터의 입력에 따라 조명 장비(10)를 제어할 수 있다. 이를 위해, 본 조명 제어 시스템은 내장형 웹 서버(27)를 구비하고, 단말기(50)는 웹 브라우저를 구비한다.Here, BACnet is a standard communication method developed by ANSI / ASHRAE in 1995. By using an open-type protocol, interworking between heterogeneous types is easy, and the system can be mixed. In addition, the lighting control system can communicate with the
본 조명 제어 시스템은, 실내외에 설치되는 조명 장비(10)와, 조명 장비(10)의 온오프 또는 디밍을 위한 조명 스위치(30)와, 포토센서(41)와 재실센서(43) 등의 무선 센서(40)와, 조명 장비(10)를 제어하는 조명 제어기(20)를 포함한다. 여기서, 조명 제어기(20), 조명 장비(10), 조명 스위치(30), 무선 센서(40)는 무선 네트워크를 통해 상호 통신 가능하며, 무선 네트워크는, IEEE 802.15.4 기반의 무선 통신을 적용한다. The lighting control system includes a
본 조명 제어 시스템은 하나의 무선 네트워크에 255개 이하의 무선 노드들이 코디네이터를 중심으로 트리 구조의 네트워크를 구성하여 동작하도록 한다. 네트워크는 기본적으로 부모 노드와 자식 노드로 구성되며, 부모 노드는 자식 노드에 대해 라우터로서 동작한다. 본 조명 제어 시스템의 조명 제어기(20)는 IEEE 802.15.4 기반의 심플 네트워크의 코디네이터 역할을 하게 되며, 최상위 부모 노드로서 트리 형태의 네트워크를 구성하게 된다. 여기서, 심플 네트워크는 저렴한 저 사양의 마이크로 콘트롤러에서 무리없이 수행되도록 핵심적인 필수 무선 통신 기능만을 탑재한 것으로서, 프로그램 용량을 줄임으로써, 널리 적용될 수 있다. The lighting control system allows up to 255 wireless nodes to operate in a tree structure network around a coordinator. The network basically consists of a parent node and child nodes, which act as routers to the child nodes. The
또한, 조명 제어기(20)가 구축하는 무선 네트워크상에 조명 장비(10), 조명 스위치(30), 무선 센서(40) 등이 하위 노드로서 네트워크에 참여함으로써, 트리 형태의 무선 네트워크를 구성하며, 다수의 하위 노드들이 라우터 노드로서 타 하위 노드들에 대해 무선 통신 데이터 송수신을 중계할 수 있다. In addition, the
한편, 본 조명 제어 시스템의 포로토콜 스택은 응용 계층, 네트워크 계층, MAC 계층, 물리 계층의 4계층 구조로 이루어져 단순화되어 있다. On the other hand, the protocol stack of the present lighting control system is simplified consisting of a four-layer structure of the application layer, network layer, MAC layer, physical layer.
도 2는 도 1의 조명 제어 시스템의 구성블럭도이다. FIG. 2 is a block diagram of the lighting control system of FIG. 1.
조명 장비(10)는, 빌딩의 실내 또는 실외에 다양한 형태와 종류가 설치되며, 조명 제어기(20)에 의해 조명 장비(10)의 온오프 및 밝기를 조절할 수 있다. 이를 위해, 조명 장비(10)는, 무선 통신 모듈(15), 전압출력회로(17), 전원모듈(19)을 포함한다. The
그리고 무선 통신 모듈(15)은 무선 통신부(11), 듀티 발생기(12), 메모리(13)를 포함한다. The
무선 통신부(11)는, IEEE 802.15.4 기반 무선 네트워크에서 조명 제어기(20)와의 무선통신을 지원하며, 조명 제어기(20)로부터 제공된 디밍 신호를 수신한다. The wireless communication unit 11 supports wireless communication with the
듀티 발생기(12)는, 조명 제어기(20)로부터 제공된 디밍 신호값에 따라 정해지는(의존하는) 듀티비를 갖는 PWM 신호를 생성한다. 이러한 듀티 발생기(12)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어로 구성할 수 있다.The duty generator 12 generates a PWM signal having a duty ratio that is determined (depends on) the dimming signal value provided from the
메모리(13)는 EEPROM으로 마련되며 최소 1,000,000 회의 디밍 신호값을 기록할 수 있다. 조명 장비(10)의 디밍 신호가 일정 문턱치 이상 변경이 이루어질 때마다 디밍 신호값이 메모리(13)에 기록된다. 이에 따라 예기치 못한 정전이 발생하였다가 복전될 경우, 무선 통신부(11)는 메모리(13)에 저장된 디밍 신호값을 이용하여 조명 장비(10)의 상태를 복원할 수 있으며, 이로 인해, 정전 이전의 상태로 즉각적인 조명 상태의 복원이 가능하다. 메모리(13)에 바로 직전의 디밍 신호값을 저장시켜 놓음으로써 복전시 조명이 바로 원래의 상태로 복원될 수 있다. 특히, 본원 발명처럼, 조명 장비(10)들이 트리 형태의 네트워크 구조를 가지고 있는 경우에 유용하다.The
무선 통신 모듈(15)은, 조명 제어기(20)로부터의 네트워크 참여 요청시, 조명 장비(10)의 어드레스와 노드 정보 등을 조명 제어기(20)로 전송함으로써, 해당 조명 장비(10)가 조명 제어 시스템의 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 한다. The
전압출력회로(17)는, 무선 통신 모듈(15)로부터 제공된 PWM 신호를 전압 형태로 변환하여 전원 모듈에 출력한다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(15)로부터의 PWM 신호는 70%의 듀티비를 가질 수 있고, 전압출력회로(17)에서는 PWM 신호를 7V DC의 아날로그 전압으로 변경하여 전원 모듈로 전달한다. The
전원모듈(19)은 전압출력회로(17)로부터의 DC 전압값에 따른 전력을 광 원(18)으로 제공한다. The
이러한 조명 장비(10)는 복전시 디밍 복원기능, FADE 기능, RAMP 기능, STEP 기능을 가지며, 조명 제어기(20)로부터의 명령에 따라 전압출력회로(17)에서 출력전압이 변경되어 FADE, RAMP, STEP 기능을 수행하게 된다. The
1) 복전시 디밍 복원기능 1) Dimming Restoration Function
도 3의 그래프에 도시된 바와 같이, 디밍 신호값이 변경되면, 변경된 디밍 신호값은 메모리(13)에 저장된다. 그런 다음, 정전이 되었다가 복전이 되면, 무선 통신부(11)에서는 메모리(13)에 저장된 디밍 신호값을 인출하여 PWM 신호로 전압출력회로(17)로 전달한다. 이후, 전압출력회로(17)에서는 이를 아날로그 전압으로 변환하여 전원모듈(19)로 제공하고, 전원모듈(19)에서는 해당 전압 값에 따른 전력을 광원(18)에 제공하여 조명의 밝기를 조절한다. 이에 따라, 정전되기 이전의 디밍 상태로 조명 장비(10)의 밝기가 복원된다. As shown in the graph of FIG. 3, when the dimming signal value is changed, the changed dimming signal value is stored in the
2) FADE 기능 2) FADE function
FADE 기능은 조명 장비(10)의 밝기가 점차적으로 밝아지거나 점차적으로 어두워지도록 변화시키는 기능이다. 조명 제어기(20)로부터 조명 장비(10)로 FADE_TIME 과 목표 디밍 신호값이 제공되면, 조명 장비(10)의 무선 통신 모듈(15)의 듀티 발생기(12)에서는 FADE_TIME 동안 목표 디밍 신호값에 도달할 수 있는 PWM신호를 생성한다. 생성된 PWM 신호는 전압출력회로(17)로 제공되고, 전압출력회로(17)는 PWM 신호에 대응되는 아날로그 전압값을 생성하여 전원모듈(19)로 제공한다. The FADE function is a function of changing the brightness of the
그러면, 도 4의 그래프에 도시된 바와 같이, 지정된 시간인 FADE_TIME 동안 현재 디밍 신호값에서 새로이 입력된 디밍 신호값으로 점진적으로 변경된다. 이에 따라, 조명의 밝기가 점진적으로 변경된다.Then, as shown in the graph of FIG. 4, the current dimming signal value is gradually changed from the current dimming signal value to the newly input dimming signal value during the designated time FADE_TIME. As a result, the brightness of the illumination is gradually changed.
3) RAMP 기능 3) RAMP function
RAMP 기능은 디밍시 단위 시간 동안 변화율을 일정하게 유지하면서 지정된 디밍 신호값으로 점진적으로 변화하는 기능이다. 조명 제어기(20)에서는 단위 시간당 변화율인 RAMP_RATE와 목표 디밍 신호값을 무선 통신을 통해 조명 장비(10)로 전달한다. 그러면, 조명 장비(10)의 듀티 발생기(12)에서는 RAMP_RATE 와 목표 디밍 신호값에 따라, RAMP_RATE로 목표 디밍 신호값에 도달할 수 있는 PWM 신호를 발생시킨다. PWM 신호는 전압출력회로(17)로 전달되고, 전압출력회로(17)에서는 아날로그 전압값을 전원모듈(19)로 전달한다. 그러면 도 5의 그래프에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 RAMP_RATE를 유지하면서 디밍 신호가 점차 변화하여 목표 디밍 신호값에 매칭되는 조도에 도달한다.The RAMP function gradually changes to a specified dimming signal value while maintaining a constant change rate for a unit time during dimming. The
4) STEP 기능 4) STEP function
STEP 기능은 조명의 밝기를 단계적으로 변화시킬 수 있도록 하는 기능으로서, 예를 들면 STEP_UP 기능과 STEP_DOWN 기능으로 구분된다. STEP_UP 기능의 경우, 디밍 신호값이 미리 정해진 변화량만큼 단계적으로 증가하는 것이며, STEP_DOWN 기능의 경우, 디밍 신호값이 미리 정해진 변화량만큼 단계적으로 감소하는 것이다. STEP_UP 기능이나 STEP_DOWN 기능의 경우, 조명 제어기(20)에서는 양 또는 음의 단계적 변화량을 조명 장비(10)로 제공한다. The STEP function is a function that allows to change the brightness of the illumination step by step, for example, divided into STEP_UP function and STEP_DOWN function. In the case of the STEP_UP function, the dimming signal value is gradually increased by a predetermined amount of change. In the case of the STEP_DOWN function, the dimming signal value is gradually decreased by a predetermined amount of change. In the case of the STEP_UP function or the STEP_DOWN function, the
그러면, 조명 장비(10)의 듀티 발생기(12)에서는 기존의 디밍 신호값에서 단계적 변화량을 더하거나 뺀 목표 디밍 신호값에 대한 PWM 신호를 생성한다. 생성된 PWM 신호는 전압출력회로(17)로 전달되어 아날로그 전압값으로 변경된 다음, 전원모듈(19)로 제공된다. 그러면, 도 6에 도시된 바와 같이, 목표 디밍 신호값에 해당하는 조도로 조명의 밝기가 변화한다. Then, the duty generator 12 of the
이러한 조명 장비(10)는 조명 제어기(20)로부터 무선 통신으로 직접 디밍 신호를 전달받고, 전압출력회로(17)에서 디밍 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전원모듈(19)로 제공한다. 따라서, 기존의 유선 구조에 비해 배선에서 자유로울 뿐만 아니라, 노이즈 및 전압 강하로 인한 디밍 제어의 문제점을 해결할 수 있다. The
한편, 조명 스위치(30)는, 조명의 온오프 및 디밍 제어를 위한 명령을 사용자로부터 입력받아 조명 제어기(20)로 전달하며, 사용자 인터페이스 모듈(31)과, 무선 통신 모듈(33)을 포함한다. 또한, 조명 스위치(30)는, 사용자가 조명의 온오프 및 디밍 제어를 할 수 있도록 복수의 버튼(미도시)을 포함한다. Meanwhile, the
사용자 인터페이스 모듈(31)은, 버튼을 이용하여 사용자가 조명의 밝기를 조절하면, 버튼을 이용한 입력을 제어신호로 변환하여 무선 통신 모듈(33)로 전달한다. When the user adjusts the brightness of the light using the button, the user interface module 31 converts the input using the button into a control signal and transmits the control signal to the wireless communication module 33.
무선 통신 모듈(33)은, 사용자 인터페이스 모듈(31)로부터의 제어신호를 조명 제어기(20)로 전송한다. 그리고 무선 통신 모듈(33)은, 조명 제어기(20)로부터의 네트워크 참여 요청시, 조명 스위치(30)의 어드레스와 노드 정보 등을 조명 제어기(20)로 전송하여 조명 제어 시스템의 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 한다.The wireless communication module 33 transmits a control signal from the user interface module 31 to the
무선 센서(40)는, 센서로서 포토 센서(41)와 재실 센서(43)를 포함하며, 조명 제어기(20)와의 무선통신을 위한 무선 통신 모듈(45)을 포함한다. The
포토 센서(41)는 실내 또는 실외의 빛의 세기를 감지함으로써, 빛의 세기에 따른 조명의 밝기 조절이 가능하도록 한다. 즉, 빛의 세기가 클 때는 조명의 밝기를 낮추고, 빛의 세기가 작을 때는 조명의 밝기를 높일 수 있다. 포토 센서(41)로는 포토 다이오드, CDS, 광전자 증배관 등이 사용될 수 있다. The
재실 센서(43)는 사용자가 조명이 설치된 실내에 존재하는지 여부를 파악하기 위한 것으로서, 조명 제어기(20)는 사용자가 실내에 있는 동안에는 조명이 켜져 있도록 하나, 사용자가 실내에 없는 경우에는 조명이 꺼지도록 제어할 수 있다. 재실 센서(43)로는 적외선을 이용한 열 감지 센서 등을 사용할 수 있다. The
무선 통신 모듈(45)은, 포토 센서(41)와 재실 센서(43)에서 감지된 결과를 조명 제어기(20)로 전송한다. 무선 통신 모듈(45)은, 포토 센서(41)와 재실 센서(43)에 의해 새로운 값이 입력될 때마다 변경된 값을 조명 제어기(20)로 전송할 수도 있고, 일정 시간마다 정기적으로 감지된 값을 조명 제어기(20)로 전송할 수도 있다. The
그리고 무선 통신 모듈(45)은, 조명 제어기(20)로부터의 네트워크 참여 요청시, 무선 센서(40)의 어드레스와 노드 정보 등을 조명 제어기(20)로 전송하여 조명 제어 시스템의 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 한다. The
조명 제어기(20)는, 조명 장비(10), 조명 스위치(30), 무선 센서(40), 빌딩 관리 시스템(100), 단말기(50)와 무선으로 통신하며, 조명 장비(10)로 제어신호를 전달하여 조명 장비(10)의 온오프 및 디밍을 제어한다. The
이러한 조명 제어기(20)는, 조명 제어 모듈(25), 메모리(29), 제1무선 통신 모듈(21), 제2무선 통신 모듈(23), 내장형 웹 서버(27)를 포함한다. The
조명 제어 모듈(25)은, i) 조명 장비(10)를 제어하고, ii) 조명 제어 시스템의 재부팅시 각 노드들의 네트워크 참여를 요청 및 설정한다. The
i) 조명 장비(10)의 제어 i) control of the
조명 제어 모듈(25)은, 조명의 온오프, FADE 기능, RAMP 기능, STEP_UP 및 STEP_DOWN 기능의 수행을 위한 디밍 신호를 생성한다. 이때, 조명 제어 모듈(25)은, 빌딩 관리 시스템(100), 사용자 단말기(50), 조명 스위치(30), 무선 센서(40)로부터 명령 또는 정보를 제공받아 디밍 신호를 생성한다. The
예를 들어, 빌딩 관리 시스템(100) 또는 사용자 단말기(50)에서 특정 조명의 FADE 기능을 선택하면, 조명 제어 모듈(25)은 해당 조명에 대해 FADE 기능을 수행하기 위한 디밍 신호를 생성한다. 생성된 디밍 신호에는 목표 출력값과 FADE 기능임을 알리는 정보가 포함되어 있으며, 디밍 신호는 제1무선 통신 모듈(21)을 통해 해당 조명 장비(10)로 전송된다. For example, when the
또한 사용자가 조명 스위치(30)를 통해 해당 조명 스위치(30)에 연계된 조명의 RAMP 기능을 선택하면, 조명 스위치(30)로부터 조명 제어기(20)로 명령 신호가 전송된다. 조명 제어기(20)의 조명 제어 모듈(25)은 해당 명령 신호에 부합되는 디밍 신호를 생성하며, 디밍 신호에는 RAMP_RATE 와 목표 출력값이 포함된다. In addition, when the user selects the RAMP function of the lighting associated with the
조명 제어 모듈(25)은, 무선 센서(40)로부터 입력된 정보를 분석하여 디밍 신호의 출력여부를 판단한다. 만약 무선 센서(40)로부터 실내에 아무도 없다는 신호가 입력되면, 조명 제어 모듈(25)은 해당 실내의 조명 장비(10)에 대해 조명을 턴오프하거나 최저의 조도로 조도를 변경하라는 디밍 신호를 생성하여 해당 조명 장비(10)로 전송할 수 있다. The
한편, 조명 제어 모듈(25)은 빌딩 관리 시스템(100), 사용자 단말기(50), 조명 스위치(30), 무선 센서(40)로부터 한꺼번에 상호 상이한 명령 신호를 제공받을 수 있다. 이 경우, 조명 제어 모듈(25)은 미리 설정된 우선 순위에 따라 명령 신호를 선택한다. 예를 들어, 우선 순위는 사용자에 의해 입력되는 조명 스위치(30)나 사용자 단말기(50)가 제1순위가 되고, 빌딩 관리 시스템(100)과 무선 센서(40)를 각각 제2 및 제3순위로 설정될 수 있다. Meanwhile, the
ii) 조명 제어 시스템의 재부팅시ii) upon reboot of the lighting control system
조명 제어기(20)는 네트워크 참여 요청을 받은 노드와만 통신이 가능하다. 따라서, 조명 제어 모듈(25)은 조명 제어 시스템의 재부팅시, 각 노드로, 즉, 조명 장비(10), 조명 스위치(30), 무선 센서(40)로 무선 네트워크의 참여를 요청하는 신호를 전송한다. 이때, 각 노드들이 한꺼번에 무선 네트워크에 접속하여 접속이 실패하는 것을 방지하기 위해, 조명 제어 모듈(25)은 각 노드에 번호 순으로 무선 네트워크의 참여를 요청할 수 있다. 반대로, 조명 제어 모듈(25)에서 동시에 각 노드로 무선 네트워크의 참여를 요청하면, 각 노드에서는 노드의 번호에 따라 순차적으로 일정 시간 간격을 두고 무선 네트워크를 통해 조명 제어 모듈(25)에 접속할 수 있다. The
한편, 조명 제어 시스템의 재부팅시, 조명 제어 모듈(25)에서의 요청없이, 각 노드에서 조명 제어기(20)로 무선 네트워크의 참여를 요청할 수도 있다. 이때, 각 노드에서는 노드 번호에 따라 일정 시간 간격을 두고 각각 조명 제어기(20)로 무선 네트워크 참여를 요청한다. On the other hand, upon rebooting the lighting control system, each node may request the participation of the wireless network to the
조명 제어 모듈(25)은 각 노드로부터 무선 네트워크의 접속이 요청되면, 조명 제어 모듈(25)은 접속한 각 노드에 대해 어드레스 테이블을 생성하고, 어드레스 테이블을 메모리(29)에 저장시킨다. When the
제1무선 통신 모듈(21)은, 조명 장비(10), 조명 스위치(30), 무선 센서(40)와 통신하기 위한 IEEE 802.15.4 기반 심플 네트워크의 코디네이터 역할을 한다. 이에 따라, 제1무선 통신 모듈(21)은, 조명 스위치(30)와 무선 센서(40)로부터 각각 사용자 입력에 의한 명령 신호와, 센서 감지로 인해 생성된 센싱 신호를 제공받는다. 그리고 제1무선 통신 모듈(21)은, 조명 스위치(30), 무선 센서(40), 빌딩 관리 시스템(100), 사용자 단말기(50)로부터의 입력에 의해 조명 제어 모듈(25)에서 생성된 디밍 신호를 조명 장비(10)로 전송한다. The first
이때, 제1무선 통신 모듈(21)은 유니캐스트를 사용하나, 여러 개의 조명 장비(10)를 제어하는 경우에는 브로드캐스트를 사용할 수 있다. 유니캐스트의 사용시에는 응용 계층에서 디밍 신호의 전송의 성공 여부를 확인하여 실패시 일정 회수 반복하여 전송한다. 그러나 브로드캐스트를 사용하는 경우에는 응용 계층에서 전송 성공 여부를 확인하지 않고, 대신 브로드캐스트를 일정 회수를 반복 전송하여 전송이 실패되는 것에 대비한다. In this case, the first
한편, 제1무선 통신 모듈(21)은, 지속적으로 에너지를 스캔하며, 에너지 스캔을 통해 최적의 통신상태를 갖는 무선 채널을 결정한다. Meanwhile, the first
제2무선 통신 모듈(23)은, 빌딩 관리 시스템(100)과의 무선통신을 지원하는 BACnet의 무선 게이트웨이이다. 조명 제어기(20)는 제2무선 통신 모듈(23)을 통해 빌딩 관리 시스템(100)에서 입력되는 조명 장비(10)에 대한 제어신호를 제공받을 수 있다. The second
내장형 웹 서버(27)는, PC 또는 휴대폰 등의 사용자 단말기(50)와 HTTP 방식으로 통신할 수 있도록 웹 브라우저를 지원하며, 사용자 단말기(50)로부터의 입력을 조명 제어 모듈(25)로 제공하여 조명 장비(10)를 제어할 수 있다. The embedded
도 7은 본 발명에 따른 조명 제어 시스템이 빌딩 관리 시스템에 연계된 일 실시예를 나타낸 구성도이다. 7 is a block diagram showing an embodiment in which the lighting control system according to the present invention is linked to the building management system.
본 실시예에서는, 빌딩 관리 시스템(100)에 복수의 조명 제어 시스템이 연결된 상태를 도시하고 있다. 각 조명 제어 시스템의 조명 제어기(20)는 무선 게이트웨이로서 각각 빌딩 관리 시스템(100)과 BACnet을 통해 연결되어 있고, 각 조명 제어 시스템내에는 조명 제어기(20)의 하위 노드로서, 조명 장비(10), 조명 스위치(30), 무선 센서(40)가 각각 상호 매칭되도록 설치되어 있다. In this embodiment, a plurality of lighting control systems are connected to the
이러한 구성에 의한 본 발명의 조명 제어 시스템에서 조명의 밝기를 제어하는 과정을 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. The process of controlling the brightness of the lighting in the lighting control system of the present invention by such a configuration will be described with reference to FIG.
조명 제어 시스템이 부팅되면, 하위 노드인 각 조명 장비(10), 각 조명 스위치(30), 각 무선 센서(40)는 조명 제어기(20)로 무선 네트워크의 참여를 요청한다. 이때, 조명 제어기(20)에서 먼저 각 하위 노드로 무선 네트워크에 참여할 것을 요청할 수도 있고, 각 하위 노드에서 조명 제어기(20)로 참여를 요청할 수도 있다. 각 하위 노드에서 조명 제어기(20)로 참여를 요청하면, 조명 제어기(20)는 각 하위 노드의 어드레스 테이블을 생성하여 메모리(29)에 저장한다. When the lighting control system is booted, each
조명 제어기(20)는 조명 제어 시스템이 가동하는 동안, 빌딩 관리 시스템(100), 사용자 단말기(50), 각 조명 스위치(30), 각 무선 센서(40)로부터 조명의 온오프 또는 디밍에 대한 명령 신호 또는 센서 신호를 입력받는다(S800). 명령 신호 또는 센서 신호가 입력되면, 조명 제어기(20)의 조명 제어 모듈(25)은 명령 신호 또는 센서 신호에 기초하여 조명 장비(10)로 제공할 디밍 신호를 생성한다. The
디밍 신호는 FADE 기능의 동작을 위한 신호, RAMP 기능의 동작을 위한 신호, STEP_UP 또는 STEP_DOWN 기능의 동작을 위한 신호 중 하나 또는 복수 개가 혼합으로 생성될 수 있다. The dimming signal may be generated by mixing one or a plurality of signals for operating the FADE function, a signal for operating the RAMP function, and a signal for operating the STEP_UP or STEP_DOWN function.
A) FADE 기능 동작시A) In case of FADE function
디밍 신호가 FADE 기능의 동작을 위한 신호인 경우(S810-Y), 조명 제어 모듈(25)은 FADE_TIME 과 목표 디밍 신호값을 생성하고(S820), 생성된 FADE_TIME 과 목표 디밍 신호값은 제1무선 통신 모듈(21)을 통해 해당 조명 장비(10)로 전송된다(S830). If the dimming signal is a signal for operation of the FADE function (S810-Y), the
해당 조명 장비(10)의 무선 통신 모듈(15)의 무선 통신부(11)에서는 해당 디밍 신호를 수신하고, 듀티 발생기(12)에서는 FADE_TIME 과 목표 디밍 신호값에 따라 PWM 신호를 발생시킨다(S840). PWM 신호는 전압출력회로(17)에서 아날로그 전 압값으로 변환되어 전원모듈(19)로 제공되고(S850), 전원모듈(19)은 DB 아날로그 전압에 대응되는 전력을 광원(18)으로 제공한다(S860). 이로써, 광원은 FADE_TIME 동안 목표한 조도로 밝기가 조절된다. The wireless communication unit 11 of the
B) RAMP 기능 동작시 B) RAMP function
디밍 신호가 RAMP 기능의 동작을 위한 신호인 경우(S815-Y), 조명 제어 모듈(25)은 RAMP_RATE 와 목표 디밍 신호값을 생성하고(S825), 생성된 RAMP_RATE 와 목표 디밍 신호값은 제1무선 통신 모듈(21)을 통해 해당 조명 장비(10)로 전송된다(S835). If the dimming signal is a signal for operation of the RAMP function (S815-Y), the
해당 조명 장비(10)의 무선 통신 모듈(15)의 무선 통신부(11)에서는 디밍 신호를 수신하고, 듀티 발생기(12)에서는 RAMP_RATE 와 목표 디밍 신호값에 따라 PWM 신호를 발생시킨다(S845). PWM 신호는 전압출력회로(17)에서 아날로그 전압값으로 변환되어 전원모듈(19)로 제공되고(S850), 전원모듈(19)에서는 조명으로 전력아날로그 전압을 제공한다(S860). 그러면, 조명은 미리 설정된 RAMP_RATE를 유지하면서 조명의 조도가 변경된다. The wireless communication unit 11 of the
C) STEP_UP 또는 STEP_DOWN 기능 동작시 C) When STEP_UP or STEP_DOWN function is in operation
디밍 신호가 STEP_UP 또는 STEP_DOWN 기능의 동작을 위한 신호인 경우(S817-Y), 조명 제어 모듈(25)은 단계적 변화량을 생성하고(S827), 생성된 단계적 변화량을 제1무선 통신 모듈(21)을 통해 해당 조명 장비(10)로 전송된다(S837). When the dimming signal is a signal for the operation of the STEP_UP or STEP_DOWN function (S817-Y), the
해당 조명 장비(10)의 무선 통신 모듈(15)의 무선 통신부(11)에서는 디밍 신호를 수신하고, 듀티 발생기(12)에서는 단계적 변화량이 음의 값인 경우에는 기존 디밍 신호값에서 빼서 새로운 디밍 신호값을 산출하고, 단계적 변화량이 양의 값인 경우에는 기존 디밍 신호값에 더하여 새로운 디밍 신호값을 산출한다. 그런 다음, 듀티 발생기(12)에서는 새로운 디밍 신호값에 부합되는 PWM 신호를 발생시킨다(S847). PWM 신호는 전압출력회로(17)에서 아날로그 전압값으로 변환되어 전원모듈(19)로 제공되고(S850), 전원모듈(19)에서는 조명(18)으로 아날로그 전압에 대응되는 전력을 제공한다(S860). 이에 조명은 새로운 디밍 신호값의 레벨로 조도가 변경된다. The wireless communication unit 11 of the
이러한 조명 제어 시스템의 동작 중, 갑자기 정전이 된 다음 복전되면, 조명 제어기(20)의 각 하위 노드들은 무선 네트워크의 참여를 요청한다. 그리고 각 조명 장비(10)는 무선 통신 모듈(15)의 메모리(13)에 저장된 최종 디밍 신호값을 인출하여 전압출력회로(17)를 통해 전원모듈(19)로 전달하고, 전원모듈(19)에서는 최종 디밍 신호값을 이용하여 조명의 조도를 정전 이전의 상태로 복원한다.During the operation of the lighting control system, when sudden power failure occurs and then the power is restored, each subordinate node of the
한편, 상술한 실시예에서, 디밍 신호를 아날로그 DC 값으로 변환함에 있어서, PWM 신호로 바꾼 후에 DC 값으로 변환하였으나 이는 예시적인 구성으로서 이와 다르게 구성하는 것도 가능하다. 예를 들면, AD 컨버터를 사용하여 디밍 신호를 바로 DC 값으로 변화시키는 구성도 가능하다. On the other hand, in the above-described embodiment, in converting the dimming signal into an analog DC value, after converting the signal into a PWM signal, but converted to a DC value, this can be configured differently as an exemplary configuration. For example, an AD converter can be used to directly change the dimming signal to a DC value.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명 의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다. While the above has been shown and described with respect to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, it is usually in the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 무선 통신을 이용하여 디밍 제어가 가능한 조명 제어 시스템과 빌딩 제어 시스템 및 단말기와의 관계를 나타낸 개념도, 1 is a conceptual diagram illustrating a relationship between a lighting control system capable of dimming control, a building control system, and a terminal using wireless communication according to the present invention;
도 2는 도 1의 조명 제어 시스템의 구성블럭도, 2 is a block diagram of the lighting control system of FIG.
도 3은 복전시 디밍 신호의 복원을 처리하는 개념을 보인 그래프, 3 is a graph illustrating a concept of processing restoration of a dimming signal during power recovery;
도 4는 FADE 명령시 디밍 신호값의 변화를 보인 그래프, 4 is a graph showing a change in a dimming signal value during a FADE command;
도 5는 RAMP 명령시 디밍 신호값의 변화를 보인 그래프, 5 is a graph showing a change in a dimming signal value during a RAMP command;
도 6은 STEP_UP 또는 STEP_DOWN 명령시 디밍 신호값의 변화를 보인 그래프, 6 is a graph showing a change in the dimming signal value during the STEP_UP or STEP_DOWN command;
도 7은 본 발명에 따른 조명 제어 시스템이 빌딩 관리 시스템에 연계된 일 실시예를 나타낸 구성도, 7 is a configuration diagram showing an embodiment in which the lighting control system according to the present invention is linked to the building management system,
도 8은 본 발명에 따른 조명 제어 시스템에서 조명의 밝기를 제어하는 과정을 보인 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a process of controlling the brightness of the lighting in the lighting control system according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *Explanation of reference numerals for the main parts of the drawing
10 : 조명 장비 11 : 무선 통신부 10: lighting equipment 11: wireless communication unit
12 : 듀티 발생기 17 : 전압출력회로 12: duty generator 17: voltage output circuit
19 : 전원모듈 20 : 조명 제어기 19: power module 20: lighting controller
30 : 조명 스위치 40 : 무선 센서30: light switch 40: wireless sensor
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