KR20160126609A - 건물 에너지 분석 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건물에 소비되는 에너지를 분석하는 에너지 분석 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 관리 대상 설비를 제어하는 다수의 직접 제어기로부터, 네트워크를 통해 일정 주기로 관리 대상 설비와 관련된 데이터를 입력받고, 상기 데이터를 입력으로 하는 다수의 오류 감지 룰셋을 설정하고, 상기 오류 감지 룰셋의 룰에 따라 알람 신호를 생성하고, 상기 알람 신호를 관리자에게 통지하고, 상기 알람 신호의 발생 이력을 저장한다. 이러한 에너지 분석 시스템 및 방법에 의하여, 건물에서의 에너지 낭비 요소를 자동으로 분석하고 이를 신속하게 반영하여, 건물의 에너지 절감 효율을 높일 수 있다.

Description

건물 에너지 분석 시스템 및 방법{Building energy analysis system and method}
본 발명은 건물이나 빌딩의 에너지를 관리하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 건물 설비들의 오류를 감지하고 분석하여, 건물의 에너지 소비를 분석하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 건물이나 빌딩에서의 에너지 관리가 매우 중요한 이슈로 부각되고 있으며, 에너지 소비를 줄일 수 있고 지능적인 에너지 관리를 위한 연구들이 많이 진행되고 있다.
빌딩에서의 에너지 관리를 실행하는 시스템을 빌딩 에너지 관리 시스템(BEMS: Building Energy Management System)이라고 하며, 이러한 시스템을 통해 냉난방 공조 설비, 조명 설비, 전력 설비 등을 효율적으로 제어하여, 불필요한 에너지 낭비를 줄이고 빌딩 자원을 효율적으로 운영하는 것에 대해서도 많이 연구되고 있다.
BEMS를 이용하여 에너지를 절감하는 시스템의 일례로서, 한국등록특허 제10-1151480호(특허문헌 1)에 의하면, 가상의 건물 시뮬레이션 모델에 기반하여 건물운영 의사결정에 가이드라인을 제시하는 시뮬레이션 모델(simulation-assisted model)을 개발하고, 실제 건물의 BEMS에 적용 가능한 최적의 제어 알고리즘을 개발하여, 에너지 수요관리 및 에너지 성능 최적화를 도모하는 시스템 및 방법에 대해 제안하고 있다.
또 다른 일례로서, 한국등록특허 제10-0979409호(특허문헌 2)에 의하면, BAS(Building Automation Systems)로부터 건물 내에 설치되는 복수의 설비 정보, 즉 설비의 가동상태, 계측, 적산 데이터 등을 수집 및 보존하고, 수집된 정보 등을 가공하여 관리자가 용이하게 파악할 수 있도록 하고 건물의 설비에 대하여 성능 평가 정보를 제공할 수 있도록 하는 에너지 절감을 위한 성능평가 구성 방법에 대해 제안하고 있다.
그러나 상기한 종래의 시스템 또는 방법들은 상황에 따라 적응적으로 에너지 관리를 실행하지 못하며, 에너지 낭비 요소가 발생했을 경우 이를 신속하게 분석하고 대처하는 데에는 많은 어려움이 있다.
따라서 건물의 에너지 낭비를 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있는 새로운 에너지 분석 시스템 혹은 방법을 개발할 필요성이 있다.
한국등록특허 공보 제10-1151480호 한국등록특허 공보 제10-0979409호
본 발명은 상기한 종래의 건물 에너지 관리 시스템 혹은 방법에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 건물에 설치된 설비들의 오류를 자동으로 감지하고 분석하여 에너지 낭비 요소를 감소시킴으로써, 건물의 에너지 절감 효율을 높일 수 있는 시스템 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 에너지 분석 시스템은 건물에 소비되는 에너지를 분석하는 에너지 분석 시스템으로서, 관리 대상 설비를 감시하고 제어하는 다수의 직접 제어기(DDC), 네트워크를 통해 상기 직접 제어기로부터 일정 주기로 관리 대상 설비와 관련된 데이터를 입력받아, 상기 데이터를 입력으로 하는 다수의 오류 감지 룰셋(Rule-set)을 설정하고, 상기 오류 감지 룰셋의 룰(Rule)에 따라 알람 신호를 생성하는 관리 서버; 상기 관리 서버와 관리자를 연결하여, 상기 관리자에게 알람 신호를 통지하는 사용자 인터페이스; 및 상기 관리 서버가 생성한 각종 데이터와 알람 신호의 발생 이력을 저장하는 데이터베이스를 포함하여 이루어진다.
상기 관리 서버는 상기 데이터베이스에 저장된 알람 신호의 발생 이력을 분석하여 상기 사용자 인터페이스를 통해 관리자에게 제공하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 건물에 소비되는 에너지를 분석하는 에너지 분석 방법은, 관리 대상 설비를 제어하는 다수의 직접 제어기로부터, 네트워크를 통해 일정 주기로 관리 대상 설비와 관련된 데이터를 입력받는 단계; 상기 데이터를 입력으로 하는 다수의 오류 감지 룰셋을 설정하는 단계; 상기 오류 감지 룰셋의 룰에 따라 알람 신호를 생성하는 단계; 상기 알람 신호를 관리자에게 통지하는 단계; 및 상기 알람 신호의 발생 이력을 저장하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 저장된 알람 신호의 발생 이력을 분석하여 제공함으로써, 에너지 낭비 요소를 판단할 수 있게 하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 에너지 분석 시스템 및 방법에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 건물이나 빌딩의 설비에 대하여 자동으로 오류를 감지하고 분석함으로써, 건물의 에너지 사용량을 실시간으로 분석하여 절감 대책을 신속하게 수립할 수 있다.
둘째, 오류 발생 이력을 그래프 등으로 제공함으로써, 건물의 에너지 낭비 요소를 용이하게 파악하여 대처할 수 있다.
셋째, 오류 감지 룰셋을 사용함으로써, 고장 항목이나 알람 신호의 설정을 정확하고 용이하게 할 수 있다.
넷째, 오류에 대한 알람과 더불어 진단 방법이 동시에 제공됨으로써, 관리자가 용이하게 설비를 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분석 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분석 시스템에서 오류 감지 룰셋의 작성례를 나타내는 화면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분석 시스템에서 사용자 인터페이스를 통해 알람 신호가 표시되는 일례를 나타내는 화면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분석 시스템에서 로직 빌더의 구성을 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분석 시스템에서 룰셋을 작성하는 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분석 시스템에서 로직 빌더가 룰셋을 작성하는 일례를 개략적으로 나타내는 화면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분석 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 1에 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분석 시스템의 구성을 개략적으로 나타내었다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분석 시스템은 관리 서버(110), 데이터베이스(120), 사용자 인터페이스(130) 및 직접 제어기(DDC: Direct Digital Controller)(140)로 구성된다.
먼저, 직접 제어기(140)는 HVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning), 전력, 조명, 원격 검침 등과 같은 각종 관리 대상 설비를 감시하고 제어하는 장치이다. 이러한 직접 제어기(DDC)는 TCP/IP 네트워크를 통해 관리 서버(110)에 연결되어, 관리 대상 설비의 관제점이나 계량 포인트에서 감지 혹은 측정한 데이터를 관리 서버(110)에 제공한다.
관리 서버(110)는 직접 제어기(140)로부터 일정 주기로 데이터를 받아서 처리하고, 필요한 경우 데이터베이스(120)에 저장한다. 통상, 직접 제어기(140)와 관리 서버(110)는 15분 주기로 데이터를 송수신한다.
관리 서버(110)는 입력된 데이터를 기반으로 오류 감지(FDD: Fault Detection Diagnosis) 룰셋(Ruleset)을 설정한다. 오류 감지 룰셋은 로직 함수의 기능 블록으로 작성되는 것으로서, 관리 대상 설비의 오류를 감지하는 다수의 룰(Rule)의 집합이다. 도 2에 그 작성예를 나타내었다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 오류 감지 룰셋에서는 관리 대상 설비의 관제점이나 계량 포인트가 입출력으로 사용되고, 룰의 출력 결과에 따라 알람 신호가 생성된다. 관리 대상 설비별로 다수의 알람 신호를 생성되고 각각 고유 코드를 할당할 수 있다. 도 2에서는 일례로서, 공기조화기(13)의 알람 정보 리스트를 경보 코드와 함께 나타내고 있다.
사용자 인터페이스(130)는 관리 서버(110)와 서버 관리자를 연결하는 장치로서, 관리자는 사용자 인터페이스(130)를 통해 관리 서버(110)에 각종 명령을 입력하고 관리 서버(110)로부터 각종 정보를 받게 된다. 즉, 사용자 인터페이스(130)를 통해 관리 서버(110)에 오류 감지 룰셋을 설정할 수 있고, 생성된 알람 신호를 관리 서버(110)로부터 통지받을 수 있다.
상기한 오류 감지 룰셋을 통하여 알람 신호가 발생되면, 이를 사용자 인터페이스(130)를 통해 관리자에게 통지한다. 사용자 인터페이스(130)에 알람 신호가 표시되는 일례를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 다수의 알람 신호가 각각의 관리 대상 설비(예를 들어, AHU, OAU 등)에서 발생한 횟수가 표시되며, 알람 신호와 함께 알람 신호 각각에 관련된 진단 항목을 동시에 표시하고 있다. 이와 같이 진단 항목을 관리자가 즉시 확인할 수 있도록 함으로써, 관리자가 보다 용이하게 알람 신호에 대처할 수 있도록 할 수 있다.
관리 서버(110)의 오류 감지 룰셋을 통해 생성한 각종 알람 신호의 발생 이력은 데이터베이스(120)에 저장된다.
관리 서버(110)는 데이터베이스(110)에 저장된 알람 신호의 발생 이력을 분석하여 사용자 인터페이스(130)를 통해 관리자에게 추가적으로 제공할 수 있다. 즉, 오류 감지 룰셋에 의해 생성된 각종 알람 신호의 발생 빈도 등을 분석하여 그래프 등의 형태로 제공함으로써, 관리자가 에너지 낭비 요소가 관리 대상 설비의 어느 부분에 포함되어 있는지를 판단하여 대처할 수 있도록 한다.
한편, 관리 서버(110)가 상기한 오류 감지 룰셋을 설정하기 위해, 로직 빌더(logic builder)를 사용할 수 있다. 이러한 로직 빌더의 일례를 도 4에 나타내었다.
로직 빌더는 로직 함수 및 다양한 알고리즘 기능 블록을 이용하여 제어 로직을 작성하는 것으로서, 일종의 펑션 블록 에디터이다. 즉, 작성하고자 하는 룰셋의 로직 함수가 결정되면, 에디터용 블록으로 룰셋을 형성하는 것이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 로직 빌더는 진단항목 설정부(210), 고장항목 설정부(220), 기능함수 작성부(230) 및 룰셋 편집부(240)로 구성될 수 있다.
진단항목 설정부(210)는 관리 대상 설비를 감시하고 진단하기 위한 다수의 진단 항목을 미리 설정하고, 고장항목 설정부(220)는 상기 진단 항목에 따라 관리 대상 설비의 고장 항목을 설정한다. 이러한 고장 항목별로 알람 신호가 발생되게 된다.
기능함수 작성부(230)는 관리 대상 설비의 관제점이나 계량 포인트를 입력으로 하고, 상기 고장항목 설정부(220)에 의해 설정된 고장 항목에 대한 알람 신호를 출력으로 하는 기능 함수를 작성한다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이 수식으로 표시된 로직 함수를 작성한다.
이와 같이 기능함수 작성부(230)에서 작성된 기능 함수들은 룰셋 편집부(240)에 의해 기능 블록으로 편집된다. 룰셋 편집부(240)는 기능 함수들에 대응되는 각종 기능 블록들과 신호선들을 이용하여, 기능 함수를 기능 블록으로 편집한다.
이하에서는, 상기와 같이 구성된 로직 빌더로 룰셋을 형성하는 방법을 도 5의 흐름도를 참조하여 설명한다.
먼저, 관리 대상 설비를 진단하기 위한 진단 항목을 설정한다(단계 110).
다음으로, 상기 진단 항목에 따라 관리 대상 설비의 고장 항목을 설정한다(단계 120). 이러한 고장 항목은 관리 대상 설비별로 다수의 항목을 설정할 수 있다.
다음으로, 관리 대상 설비의 관제점이나 계량 포인트를 입력으로 하고, 고장 항목에 대한 알람 신호를 출력으로 하여, 수식으로 표시되는 기능 함수를 작성한다(단계 130).
다음으로, 기능 블록을 이용하여 제어 로직을 작성하는 룰셋 편집기를 이용하여, 단계 130에서 작성된 기능 함수를 기능 블록으로 편집한다(단계 140).
다음으로, 상기 알람 신호에 대응하는 진단 항목을, 상기 알람신호와 함께 표시한다(단계 150).
상기 설명한 로직 빌더 및 룰셋 형성 방법을 사용함으로써, 오류 감지 룰셋을 직관적으로 용이하게 작성할 수 있다. 도 6에 본 발명의 실시예에 따른 로직 빌더에 의해 오류감지 룰셋이 작성되는 화면을 일례로서 나타내었다. 관리 시스템에서는 룰셋 편집부(240)에 의해 작성된 룰셋들의 룰에 따라 알람 신호가 발생하게 되면, 알람 신호의 통지와 동시에 진단항목 설정부(210)에 의해 설정된 진단 항목들을 즉시 제공할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분석 방법을 설명한다. 도 7에 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분석 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도를 나타내었다.
먼저, 도 1에 나타낸 직접 제어기(140)로부터 일정 주기로 데이터를 입력받는다(단계 210). 통상 15분 주기로 데이터를 입력받는 것이 바람직하다.
다음으로, 입력된 데이터를 기반으로 하여, 다수의 오류 감지 룰의 집합인 룰셋을 설정한다(단계 220). 이러한 오류 감지 룰셋은 로직 함수의 기능 블록으로 작성할 수 있다. 오류 감지 룰셋에 입력되는 데이터는 관리 대상 설비의 관제점이나 계량 포인트에서 감지 혹은 측정되는 데이터이다.
다음으로, 오류 감지 룰셋의 룰에 따라 알람 신호를 생성한다(단계 230). 이때, 관리 대상 설비별로 다수의 알람 신호를 생성하고 각각 고유 코드를 할당할 수 있다.
다음으로, 알람 신호를 관리자에게 통지한다(단계 240). 알람 신호는 사용자 인터페이스와 같은 표시 장치를 통해 통지된다. 또한, 각각의 알람 신호와 함께, 알람 신호와 관련된 진단 항목을 동시에 표시할 수 있다.
다음으로, 알람 신호의 발생 이력을 저장한다 (단계 250). 알람 신호의 발생 이력은 데이터베이스(120)에 저장된다.
다음으로, 저장된 알람 신호의 발생 이력을 분석하여 제공한다(단계 260). 이러한 알람 신호의 발생 이력은 그래프 등으로 표시하여 제공할 수 있고, 이를 통해 관리자는 에너지 낭비 요소를 판단할 수 있다.
상기한 본 발명에 따른 에너지 분석 시스템 및 방법은 건물이나 빌딩에서의 에너지 관리를 위해 최적으로 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 에너지 낭비 요소를 감시하고 분석하는 여러 분야에 적절히 응용될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
110: 관리 서버
120: 데이터베이스
130: 사용자 인터페이스
140: 직접 제어기
210: 진단항목 설정부
220: 고장항목 설정부
230: 기능함수 작성부
240: 룰셋 편집부

Claims (10)

  1. 건물에 소비되는 에너지를 분석하는 에너지 분석 시스템으로서,
    관리 대상 설비를 감시하고 제어하는 다수의 직접 제어기(DDC),
    네트워크를 통해 상기 직접 제어기로부터 일정 주기로 관리 대상 설비와 관련된 데이터를 입력받아, 상기 데이터를 입력으로 하는 다수의 오류 감지 룰셋(Rule-set)을 설정하고, 상기 오류 감지 룰셋의 룰(Rule)에 따라 알람 신호를 생성하는 관리 서버;
    상기 관리 서버와 관리자를 연결하여, 상기 관리자에게 알람 신호를 통지하는 사용자 인터페이스; 및
    상기 관리 서버가 생성한 각종 데이터와 알람 신호의 발생 이력을 저장하는 데이터베이스를 포함하는 특징으로 하는 에너지 분석 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 관리 서버는 상기 데이터베이스에 저장된 알람 신호의 발생 이력을 분석하여 상기 사용자 인터페이스를 통해 관리자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 에너지 분석 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 오류 감지 룰셋은 로직 함수의 기능 블록으로 작성되는 것을 특징으로 하는 에너지 분석 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 관리 서버는 상기 알람 신호와 함께, 알람 신호에 관련된 진단 항목을 상기 사용자 인터페이스에 동시에 표시하는 것을 특징으로 하는 에너지 분석 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 오류 감지 룰셋에 입력되는 데이터는 관리 대상 설비의 관제점이나 계량 포인트에서 감지 혹은 측정된 데이터인 것을 특징으로 하는 에너지 분석 시스템.
  6. 건물에 소비되는 에너지를 분석하는 에너지 분석 방법으로서,
    관리 대상 설비를 제어하는 다수의 직접 제어기로부터, 네트워크를 통해 일정 주기로 관리 대상 설비와 관련된 데이터를 입력받는 단계;
    상기 데이터를 입력으로 하는 다수의 오류 감지 룰셋을 설정하는 단계;
    상기 오류 감지 룰셋의 룰에 따라 알람 신호를 생성하는 단계;
    상기 알람 신호를 관리자에게 통지하는 단계; 및
    상기 알람 신호의 발생 이력을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 분석 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 저장된 알람 신호의 발생 이력을 분석하여 제공함으로써, 에너지 낭비 요소를 판단할 수 있게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 분석 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 오류 감지 룰셋은 로직 함수의 기능 블록으로 작성되는 것을 특징으로 하는 에너지 분석 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 알람 신호를 관리자에게 통지하는 단계에서는,
    각각의 알람 신호와 함께, 알람 신호와 관련된 진단 항목을 동시에 표시하는 것을 특징으로 하는 에너지 분석 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 오류 감지 룰셋에 입력되는 데이터는 관리 대상 설비의 관제점이나 계량 포인트에서 감지 혹은 측정된 데이터인 것을 특징으로 하는 에너지 분석 방법.
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