KR20200066038A - Energy integration management system using a least squares method - Google Patents

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KR20200066038A
KR20200066038A KR1020180153079A KR20180153079A KR20200066038A KR 20200066038 A KR20200066038 A KR 20200066038A KR 1020180153079 A KR1020180153079 A KR 1020180153079A KR 20180153079 A KR20180153079 A KR 20180153079A KR 20200066038 A KR20200066038 A KR 20200066038A
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정상천
지용주
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주식회사 동평기술
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Abstract

An energy integrated management system to enable a manager to grasp energy consumption flow with a three-dimensional image comprises: a plurality of devices respectively disposed in an allocated area and operated by receiving power from a distribution panel; a situation sensing unit disposed in each of the allocated areas to sense components of the atmosphere; a plurality of modular power measurement units inserted into the distribution panel in a form of a module and transmitting and receiving power data through wireless communication; and an integrated monitoring unit in which a monitoring application for receiving the power data from the plurality of modular power measurement units in real time, displaying power statistics in three-dimensional images and displaying the three-dimensional images in different colors according to the power is installed. The monitoring application of the integrated monitoring unit analyzes a change in power using the least squares method.

Description

최소자승법을 이용한 에너지 통합 관리 시스템{Energy integration management system using a least squares method}Energy integration management system using a least squares method

본 발명은 에너지 모니터링 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 최소자승법을 이용한 수집, 분석, 처리, 연동 파리미터 설정방식의 에너지 통합 관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an energy monitoring technology, and more particularly, to an energy integrated management system of collection, analysis, processing, and interlocking parameter setting method using least squares method.

효율적인 건물(특히, 생산 설비) 에너지 관리의 궁극적인 목표는 생산 효율을 저하하지 않으면서 스케줄에 따라 생산 설비의 에너지(전기, 가스, 기타 등등)를 공급 및 차단하고, 스케줄 제어를 벗어난 상황에서 비 가동 시간이 일정 시간 이상 지속될 경우 자동으로 에너지 공급을 차단하는 것이다.The ultimate goal of efficient building (especially production facilities) energy management is to supply and cut off energy (electricity, gas, etc.) of production facilities according to a schedule without compromising production efficiency, and prevent rain from being out of schedule control. If the uptime lasts more than a certain amount of time, it automatically cuts off the energy supply.

건물의 에너지 절약을 위한 기술적인 조치가 이루어졌다고 해도 실질적인 건물의 에너지 사용형태, 시스템 효율, 정상적인 작동 및 운전 스케줄 등에 대한 치밀하면서도 지속적인 에너지 관리 없이는 그 효과를 기대하기 어렵다.Even if technical measures have been taken to conserve energy in buildings, it is difficult to expect its effects without careful and continuous energy management for practical building energy use, system efficiency, and normal operation and operation schedule.

그러므로 선진국에서는 별도의 건물 에너지 관리자를 배치하여 건물의 에너지 소비 수준, 운전상태 등을 철저히 관리함으로써 항상 최상의 에너지 효율로 건물을 운전하고 있다.Therefore, in developed countries, a separate building energy manager is placed to thoroughly manage the energy consumption level and operating status of the building, so that the building is always operated with the best energy efficiency.

따라서 효율적인 건물 에너지를 관리하기 위해서는 건물 내의 에너지 사용장치를 정확히 모니터링 해야 하며, 이를 기반으로 에너지 사용 스케줄링을 수행해야 한다. Therefore, in order to manage efficient building energy, it is necessary to accurately monitor the energy use devices in the building and schedule energy use based on this.

종래의 시스템은 많은 센서를 배치하여 에너지 통합 관리를 할 수 있다는 장점이 있으나, 너무 많은 장치가 관리될 경우, 관리자가 시각적으로 파악하기 힘든 단점이 있다.The conventional system has the advantage of being able to manage the energy integration by arranging many sensors, but when too many devices are managed, it is difficult for a manager to visually grasp.

KRKR 10-2013-002187910-2013-0021879 AA

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 에너지 소비흐름을 3차원적으로 가시화하여 표시하고 관리할 수 있는 에너지 모니터링 시스템을 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above technical problem, and provides an energy monitoring system capable of visually displaying and managing energy consumption flow in three dimensions.

최소자승법을 이용하여 에너지 사용량 변화를 분석함으로써 에너지 사용량의 변동을 용이하게 예측할 수 있는 에너지 모니터링 시스템을 제공한다.It provides an energy monitoring system that can easily predict fluctuations in energy use by analyzing changes in energy use using the least squares method.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 할당된 영역에 각각 배치되며 분전반으로부터 전력을 공급받아 동작하는 복수의 장치와, 할당된 영역에 각각 배치되어 대기의 성분을 감지하는 상황 감지부와, 상기 분전반 내부에 모듈형태로 삽입 가능하고 무선통신으로 전력량 데이터를 송수신하는 복수의 모듈형 전력량 측정부와, 상기 복수의 모듈형 전력량 측정부로부터 상기 전력량 데이터를 실시간으로 전달받아 전력량 통계치를 3차원 영상으로 표시하되 전력량에 따라 서로 다른 색상으로 상기 3차원 영상을 표시하는 모니터링 애플리케이션이 설치된 통합 모니터링부를 포함하고, 상기 통합 모니터링부의 모니터링 애플리케이션은 최소자승법을 이용하여 전력 변화량을 분석하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention for solving the above problems, a plurality of devices that are respectively disposed in the allocated area and operated by receiving power from the distribution panel and the situation in which the components of the atmosphere are respectively disposed in the allocated area are detected. The unit, a plurality of modular power measurement unit that can be inserted into the distribution panel in the form of a module and transmits and receives the power amount data through wireless communication, and receives the power amount data in real time from the plurality of modular power amount measurement units to generate power statistics. A 3D image is displayed, but an integrated monitoring unit is installed with a monitoring application that displays the 3D image in different colors according to the amount of power, and the monitoring application of the integrated monitoring unit is characterized by analyzing a power change amount using a least squares method. do.

또한, 상기 통합 모니터링부의 모니터링 애플리케이션에서 상기 최소자승법을 이용하여 전력 변화량을 분석함에 있어서, 편차 제곱의 오차총합(x2)을 수학식 1과 같이 정의하고,In addition, in analyzing the power variation using the least squares method in the monitoring application of the integrated monitoring unit, an error sum (x 2 ) of squared deviation is defined as in Equation 1,

<수학식 1><Equation 1>

Figure pat00001
Figure pat00001

f(xi) 의 함수를 일차함수 y= ytrue = ax + b 로 정의할 경우(a, b는 상수),If we define the function of f(x i ) as the linear function y= y true = ax + b (a and b are constants),

수학식 1은 수학식 2 및 수학식 3으로 정의되고,Equation 1 is defined by Equation 2 and Equation 3,

<수학식 2><Equation 2>

Figure pat00002
Figure pat00002

<수학식 3><Equation 3>

Figure pat00003
Figure pat00003

측정한 전력량 데이터값(yi)과 해당 직선 위의 값(f(xi)) 사이의 오차를 최대한 줄이는 상수 a와 b를 수학식 4 및 수학식 5를 통해 산출하는 과정을 진행하고,The process of calculating the constants a and b through Equation 4 and Equation 5 which minimizes the error between the measured electric power data value yi and the value (f(xi)) on the straight line is performed.

<수학식 4><Equation 4>

Figure pat00004
Figure pat00004

<수학식 5><Equation 5>

Figure pat00005
Figure pat00005

산출된 상수 a 및 b를 일차함수 y= ytrue = ax + b 에 대입하여, 일차함수의 기울기를 통해 전력 변화량을 산출하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the calculated constants a and b are substituted into the primary function y= y true = ax + b to calculate the amount of power change through the slope of the primary function.

본 발명의 실시예에 따른 에너지 모니터링 시스템은, 에너지 사용량을 3차원 공간에 표시함으로써 관리자가 에너지 소비흐름을 3차원적인 영상으로 파악할 수 있다.In the energy monitoring system according to an embodiment of the present invention, the energy consumption flow is displayed in a 3D space so that the manager can grasp the energy consumption flow as a 3D image.

또한, 에너지를 소비하고 있는 실제객체를 영상인식하고 해당 실제객체에 대응되는 3차원 가상객체 - 전력 소비량 정보- 를 표시하여 에너지 소비흐름을 3차원적으로 가시화할 수 있다.In addition, the energy consumption flow can be visualized in three dimensions by visually recognizing an actual object that is consuming energy and displaying a three-dimensional virtual object corresponding to the real object-power consumption information.

또한, 최소자승법을 이용하여 에너지 사용량 변화를 분석함으로써 에너지 사용량의 변동을 용이하게 예측할 수 있다.In addition, it is possible to easily predict fluctuations in energy consumption by analyzing changes in energy usage using the least squares method.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 통합 관리 시스템(1)의 개념도
도 2는 에너지 통합 관리 시스템(1)의 모듈형 전력량 측정부(210)의 예시도
도 3은 모니터링 애플리케이션에 표시되는 모니터링 정보
도 4는 파라미터 설정으로 모니터링 상태를 설정하는 화면
도 5는 최소 자승법을 이용하여 전력량 변화를 측정하는 과정을 도시한 도면
도 6은 측정값 yi와, 함수값 f(xi) 사이의 관계도를 나타낸 그래프1 is a conceptual diagram of an integrated energy management system 1 according to an embodiment of the present invention
Figure 2 is an exemplary view of a modular power measurement unit 210 of the integrated energy management system (1)
3 is monitoring information displayed in the monitoring application
4 is a screen for setting a monitoring state by parameter setting
5 is a view showing a process of measuring the change in power using the least squares method
6 is a graph showing a relationship between a measured value y i and a function value f(x i )

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail that a person skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical spirit of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 모니터링 시스템(1)의 개념도이고, 도 2는 에너지 통합 관리 시스템(1)의 모듈형 전력량 측정부(210)의 예시도이다.1 is a conceptual diagram of an energy monitoring system 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exemplary diagram of a modular power amount measurement unit 210 of an energy integrated management system 1.

본 실시예에 따른 에너지 모니터링 시스템(1)은 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.The energy monitoring system 1 according to the present embodiment includes only a brief configuration for clearly explaining the technical idea to be proposed.

도 1 및 도 2를 참조하면, 에너지 모니터링 시스템(1)은 복수의 장치(100), 분전반(200), 복수의 모듈형 전력량 측정부(210), 통합 모니터링부(300), 관리서버(400), 상황 감지부(500)를 포함하여 구성된다.1 and 2, the energy monitoring system 1 includes a plurality of devices 100, a distribution panel 200, a plurality of modular power measurement units 210, an integrated monitoring unit 300, and a management server 400 ), and includes a situation detecting unit 500.

상기와 같이 구성되는 에너지 모니터링 시스템(1)의 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the main operation of the energy monitoring system 1 configured as described above are as follows.

복수의 장치(100)는 분전반(200)으로부터 전력을 공급받아 동작하는 기기와, 전력을 생산하여 공급하는 기기로 정의된다.The plurality of devices 100 are defined as devices that operate by receiving power from the distribution panel 200 and devices that produce and supply power.

즉, 복수의 장치(100)는 할당된 영역에 각각 배치되는 컴퓨터, 발전기, 생산설비, 공조기, 엘리베이터, 무정전 전원장치, 냉난방기 등으로 정의될 수 있다.That is, the plurality of devices 100 may be defined as a computer, a generator, a production facility, an air conditioner, an elevator, an uninterruptible power supply, an air conditioner, and the like, which are respectively disposed in an allocated area.

복수의 모듈형 전력량 측정부(210)는 분전반(200) 내부에 모듈형태로 삽입 가능하고 무선통신으로 전력량 데이터를 송수신하도록 구성된다.The plurality of modular power measurement units 210 may be inserted into the distribution panel 200 in a module form and configured to transmit and receive power data through wireless communication.

즉, 모듈형 전력량 측정부(210)는 연결된 장치의 전력 소모량을 감지하여 이러한 전력량 데이터를 무선으로 송신하도록 구성된다. 한편, 전력망을 이용한 유선 통신망이 구축되어 있을 경우 이를 이용하여 전력량 데이터를 송신할 수도 있다.That is, the modular power measurement unit 210 is configured to detect the power consumption of the connected device and wirelessly transmit the power data. Meanwhile, when a wired communication network using a power network is established, power amount data may be transmitted using the wired communication network.

모듈형 전력량 측정부(210)는 전력 소모량, 누전차단, 과전류차단, 과열차단, 역률, 선간전압, 상전류, 주파수, 온도/습도 측정을 처리하여 전력량 데이터에 포함하여 전송할 수 있다. 즉, 모듈형 전력량 측정부(210)는 부하(장치)별 프로세서 탑재로 부하 별 분산처리가 가능하고, Ture RMS 계측으로 높은 정확도를 전력량을 측정할 수 있다.The modular power measurement unit 210 may process power consumption, earth leakage cutoff, overcurrent cutoff, overheat cutoff, power factor, line voltage, phase current, frequency, temperature/humidity measurement, and include the power amount data to transmit the data. That is, the modular power measurement unit 210 is capable of distributed processing for each load by installing a processor for each load (device), and can measure power with high accuracy by measuring the Ture RMS.

참고적으로 정전 발생시 무정전 전원장치에서 분전반(200)으로 비상전력을 자동 공급할 경우, 복수의 모듈형 전력량 측정부(210)는 외부공급전력에서 전력이 공급될 때보다 최대허용전류를 낮게 자동설정한다.For reference, when an emergency power supply automatically supplies emergency power from the uninterruptible power supply to the distribution panel 200, the plurality of modular power measurement units 210 automatically set the maximum allowable current to be lower than when power is supplied from external power supply. .

즉, 무정전 전원장치의 전력 공급량이 통합 모니터링부(300)로 실시간 전송되고, 통합 모니터링부(300)에 미리 설정된 비상 전력공급 우선순위정보가 복수의 모듈형 전력량 측정부(210)로 전송되면서 각 모듈형 전력량 측정부(210)의 최대허용전류의 설정범위가 자동설정된다.That is, the power supply amount of the uninterruptible power supply is transmitted in real time to the integrated monitoring unit 300, and the emergency power supply priority information preset in the integrated monitoring unit 300 is transmitted to the plurality of modular power measurement units 210, respectively. The setting range of the maximum allowable current of the modular power amount measurement unit 210 is automatically set.

통합 모니터링부(300)는 복수의 모듈형 전력량 측정부(210)로부터 전력량 데이터를 실시간으로 전달받아 전력량 통계치를 3차원 가상영상으로 표시하는 모니터링 애플리케이션이 설치되어 있다.The integrated monitoring unit 300 is installed with a monitoring application that receives power data from a plurality of modular power measurement units 210 in real time and displays power statistics in a 3D virtual image.

즉, 통합 모니터링부(300)는 복수의 모듈형 전력량 측정부(210)로부터 전력량 데이터를 실시간으로 전달받아 전력량 통계치를 3차원 영상으로 표시하되 전력량에 따라 서로 다른 색상으로 3차원 영상을 표시하고, 상황 감지부(500)에서 감지된 대기성분을 표시한다.That is, the integrated monitoring unit 300 receives the power amount data in real time from the plurality of modular power amount measurement units 210 and displays the power amount statistics as a 3D image, but displays 3D images in different colors according to the amount of power, The atmospheric component detected by the situation detecting unit 500 is displayed.

통합 모니터링부(300)는 관리자의 컴퓨터일 수도 있고, 관리자의 휴대용 단말기로 정의될 수 있다. 즉, 컴퓨터 또는 휴대용 단말기에 설치된 모니터링 애플리케이션을 통해 관리자는 복수의 장치(100)의 전력량 데이터 및 전력량 통계치를 실시간으로 확인할 수 있다.The integrated monitoring unit 300 may be a manager's computer or may be defined as a manager's portable terminal. That is, through a monitoring application installed on a computer or a portable terminal, the administrator can check the power amount data and power statistics of the plurality of devices 100 in real time.

여기에서 휴대용 단말기는 휴대폰, 스마트폰, 스마트 패드 등과 같이 사용자가 휴대하면서 사용할 수 있는 기기를 총칭하는 것이며, 본 실시예에서는 스마트폰으로 구성된 휴대용 단말기로 가정한다. 3차원 가상영상으로 표시되는 전력량 통계치는, 모니터링 애플리케이션에서 다양한 모드를 통해 표시될 수 있다.Here, the portable terminal is a generic term for a device that can be used while being carried by a user, such as a mobile phone, a smart phone, and a smart pad. In this embodiment, it is assumed that the portable terminal is a smart phone. The statistic of electric power displayed as a 3D virtual image may be displayed through various modes in a monitoring application.

관리서버(400)는 통합 모니터링부(300)로부터 전력량 데이터 및 전력량 통계치를 전달받아 데이터베이스화하여 관리한다.The management server 400 receives the amount of power data and the amount of power statistics from the integrated monitoring unit 300 and manages the database.

도 3은 모니터링 애플리케이션에 표시되는 모니터링 정보이다.3 is monitoring information displayed in the monitoring application.

도 3을 참조하면, 모니터링 애플리케이션은 소비전력, 전류, 전압, 역률, 부스바 온도 등의 전력사용 주요현황을 실시간으로 표시한다.Referring to FIG. 3, the monitoring application displays power consumption, current, voltage, power factor, busbar temperature, and the like, in real time.

또한, 실시간 전력소비현황을 계약전력을 기준으로 표시하고, 현재 소비전력과 피크전력도달율을 표시한다. 또한, 사용처별 실시간 전력소비현황과, 기간별 전력소비 현황을 표시하고, 주요 알림상황을 팝업창 또는 특정영역에 실시간으로 표시하도록 구성된다.In addition, real-time power consumption is displayed based on contract power, and current power consumption and peak power delivery rate are displayed. In addition, it is configured to display real-time power consumption status by use place, power consumption status by period, and display key notification status in real time in a pop-up window or a specific area.

또한, 소비전력, 전류, 전압, 역률 부스바 온도 등의 전력사용 실시간 현황이 생산라인 및 장치(장비)별로 제공된다.In addition, real-time status of power usage such as power consumption, current, voltage, power factor busbar temperature, etc. is provided for each production line and device (equipment).

특히, 모니터링 애플리케이션에는 각 장치의 3차원 가상영상과, 전력량 통계치가 3차원 가상영상으로 표시될 수 있다. 모니터링 애플리케이션은 장치(장비)별 세부 전력 사용현황 뿐만 아니라, 세부내역 제공으로 재해를 예방할 수 있는 주요 항목을 모니터링한다. 특히 전력품질관련 모니터링으로는 역률, 전류, 전압, 주파수 수치가 표시되며, 전기재해관련 모니터링으로는 부스바 온도감지, 단선 감지 상태가 표시될 수 있다.In particular, the monitoring application may display a 3D virtual image of each device and a statistical amount of power as a 3D virtual image. The monitoring application monitors not only detailed power usage status by device (equipment), but also key items that can prevent disasters by providing detailed history. In particular, power quality-related monitoring displays power factor, current, voltage, and frequency values, and electric disaster-related monitoring can display busbar temperature detection and disconnection detection status.

도 4는 파라미터 설정으로 모니터링 상태를 설정하는 화면이다.4 is a screen for setting a monitoring state by parameter setting.

도 4를 참조하면, 모니터링 애플리케이션은 프로그래밍이 아닌 "파라미터 설정"의 손쉬운 방식으로 모니터링 할 각 장치를 선택하고, 각 장치의 모니터링 방식 및 수치 등을 설정할 수 있다.Referring to FIG. 4, the monitoring application may select each device to be monitored in an easy manner of “parameter setting” rather than programming, and set a monitoring method and a numerical value of each device.

즉, 관리자는 모니터링 애플리케이션을 이용하여 프로그래밍 없이 사용할 기능을 선택한 후 화면에서 선택한 아이콘(각 장비)에 복수의 기능을 마우스로 드래그 하여 연결시키는 방식으로 손쉽게 설정할 수 있다.That is, the administrator can easily set a function by selecting a function to be used without programming using a monitoring application and then dragging and connecting a plurality of functions to a selected icon (each device) on the screen.

한편, 병영 생활관, 취사장, 무기고 등과 같은 영역에는 전기로 구동되는 복수의 장치(100)들이 배치되는데, 모니터링 애플리케이션은 각 영역별 에너지 사용량을 색깔별로 표시할 수 있다.Meanwhile, a plurality of electric powered devices 100 are disposed in areas such as a barracks dormitory, kitchen, arsenal, and the like, and the monitoring application may display energy consumption for each area by color.

예를 들어 모니터링 애플리케이션은 건물의 3차원 입체도면을 표시하면서 각 영역별 에너지 사용량(전력 사용량)을 색상별로 표시할 뿐만 아니라, 각 영역(병영 생활관, 취사장, 무기고)을 선택할 경우, 해당 영역 내에 배치된 복수의 장치(100)의 전력량 통계치를 3차원 영상으로 표시할 수 있다.For example, the monitoring application not only displays the energy consumption (power consumption) of each area by color while displaying a three-dimensional three-dimensional drawing of the building, but also selects each area (barracks, kitchen, arsenal) and places it within the area. The power statistics of the plurality of devices 100 may be displayed as a 3D image.

또한, 각 할당된 영역에 배치되어 대기의 성분을 감지하는 상황 감지부(500)는 병영 생활관, 취사장, 무기고 등에서 미리 설정된 대기 성분을 감지하여 모니터링 애플리케이션으로 전송한다.In addition, the situation detection unit 500 that is disposed in each allocated area to detect the components of the air detects and transmits predetermined air components to the monitoring application from the barracks, the kitchen, and the arsenal.

한편, 모니터링 애플리케이션은 최소자승법을 이용하여 전력 변화량을 분석할 수 있는데, 이하 최소자승법을 이용한 방식에 대해서 자세히 설명한다.On the other hand, the monitoring application can analyze the amount of power change using the least squares method, and the method using the least squares method will be described in detail below.

도 5는 최소 자승법을 이용하여 전력량 변화를 측정하는 과정을 도시한 도면이다.5 is a view showing a process of measuring a change in the amount of power using the least squares method.

도 5를 참조하면, 에너지 모니터링부(300)의 모니터링 애플리케이션은 복수의 모듈형 전력량 측정부(210)로부터 전력량 데이터를 실시간으로 전달받는데, 각 모듈형 전력량 측정부(210)로부터 측정된 전력량 데이터를 수신하는 단계(s10)가 진행된다.Referring to FIG. 5, the monitoring application of the energy monitoring unit 300 receives power amount data in real time from a plurality of modular power amount measurement units 210, and receives the power amount data measured from each modular power amount measurement unit 210. The receiving step (s10) proceeds.

다음으로, 모니터링 애플리케이션은 전력량 데이터값을 최소자승법을 적용함으로써 전력 변화량의 추이를 검출(s20)할 수 있다. 즉, 전력 변화량(변화추이)에 따른 정상동작 여부를 확인(s30)할 수 있다.Next, the monitoring application may detect the transition of the amount of power change (s20) by applying the least squares method to the amount of power data. That is, it is possible to check whether the operation is normal according to the amount of change in power (change trend) (s30).

즉, 측정된 전력량 데이터를 최소자승법을 이용하여 최근 1시간동안의 변화량, 30분 동안의 변화량, 15분 동안의 변화량 등으로 세분화하여 변화량을 계산하고 계산된 결과에서 최종적인 전력 변화량을 감지하여 설정한 허용범위를 벗어날 경우 알람을 줄 수 있도록 구성된다.That is, the measured power amount data is subdivided into a change amount in the last hour, a change amount in 30 minutes, and a change amount in 15 minutes using the least squares method to calculate the change amount and detect and set the final power change amount in the calculated result. It is configured to give an alarm when it exceeds the allowable range.

최소자승법(Method of Least Squares)은 측정값을 기초로 하여 적당한 제곱합을 만들고 그것을 최소로 하는 값을 구하여 측정결과를 처리하는 방법으로 실험을 N회 실시하여 측정된 N개의 데이터를 확보하고 이 데이터 사이의 규칙성을 찾아내어 상관관계를 함수로 표현할 수 있는 방법이다.Method of Least Squares is a method of generating an appropriate sum of squares based on a measured value and processing the measurement result by obtaining a value that minimizes it. It is a way to find the regularity of and to express the correlation as a function.

즉, N번 측정한 측정값 y1, y2, y3, y4, ... , yn 이 있고, 함수 y=f(x) 일 것으로 추정할 수 있을 경우, 이 측정값들의 관계에서 가장 잘 맞는 함수를 y=f(x)라고 할 때, 측정값 yi와 함수값 f(x)의 차이를 제곱한 것의 합을 <수학식 1>과 같이 표시할 수 있다.That is, if there are measurement values y1, y2, y3, y4, ..., yn measured N times, and it can be estimated that the function y=f(x), the function that best fits the relationship between these measurements When y=f(x), the sum of the squared difference between the measured value y i and the function value f(x) can be expressed as <Equation 1>.

<수학식 1><Equation 1>

Figure pat00006
Figure pat00006

수학식 1의 값은 편차제곱의 오차 총합으로 정의할 수 있으며, 이 값이 최소가 되도록 y=f(x)를 구하는 것이 최소자승법이라고 할 수 있다.The value of Equation 1 can be defined as the sum of the errors of the squared deviations, and it can be said that the least squares method is to obtain y=f(x) so that this value is the minimum.

이 직선의 그래프가 측정값의 분포를 가장 잘 나타내는 직선으로 해당 직선의 기울기가 곧 측정값의 변화추이를 나타낸다고 볼 수 있다.It can be seen that the graph of this straight line represents the distribution of the measured value best, and the slope of the straight line represents the change trend of the measured value.

도 6은 측정값 yi와, 함수값 f(xi) 사이의 관계도를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the relationship between the measured value yi and the function value f(x i ).

도 6을 참조하면, f(xi) 의 함수를 y = ax + b 로 표현할 때, 이 직선 위의 값(ytrue)과 측정 값(yi) 의 편차(yi - ytrue )를 이용하여 편차 제곱의 오차총합(χ2)을 표현할 수 있으며 이는 <수학식 2>과 같이 표시할 수 있다.Referring to FIG. 6, when the function of f(x i ) is expressed as y = ax + b, the deviation (y i -y true ) of the value (y true ) and the measured value (y i ) on this straight line is used. Therefore, the sum of the errors of squared deviations (χ 2 ) can be expressed as <Equation 2>.

<수학식 2><Equation 2>

Figure pat00007
Figure pat00007

여기에서 (ytrue) 는 ax + b 로 표현할 수 있으며 이는 <수학식 3>과 같이 표시할 수 있다.Here, (y true ) can be expressed as ax + b, which can be expressed as <Equation 3>.

<수학식 3><Equation 3>

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서 측정한 데이터값(yi)과 해당 직선위의 값(f(xi)) 사이의 오차를 최대한 줄이는 a와 b를 찾아야 하며 이 때의 a와 b의 값은 (χ2) 값을 최소화 하는 값이 된다.Here, we need to find a and b that minimize the error between the measured data value (y i ) and the value on the straight line (f(x i )).The values of a and b at this time minimize the value of (χ 2 ). It becomes the value to do.

오차를 최소화하는 a, b 값을 구하기 위해서는 a와 b에 대해 각각 편미분한 값이 0 이 되면 된다. 이는 <수학식 4>와 같이 표시할 수 있다.In order to obtain the values of a and b that minimize the error, the partial derivatives of a and b must be 0. This can be expressed as <Equation 4>.

<수학식 4><Equation 4>

Figure pat00009
Figure pat00009

수학식 4를 만족하는 a와 b를 계산하면 <수학식 5>와 같이 표시할 수 있다.When a and b satisfying Equation 4 are calculated, it can be expressed as <Equation 5>.

<수학식 5><Equation 5>

Figure pat00010
Figure pat00010

모니터링 애플리케이션은 각 장치의 현재 전력량을 표시할 수 있으며, 어느 한 장치를 선택할 경우, 현재 전력량, 최고 전력량, 평균전력량, 최저전력량이 표시된다. 또한, 시간별 전력량 변화의 추세가 그래프 형태로 표시할 수 있다.The monitoring application can display the current power amount of each device, and if one device is selected, the current power amount, the highest power amount, the average power amount, and the lowest power amount are displayed. In addition, the trend of the change in the amount of power over time can be displayed in a graph form.

본 발명의 실시예에 따른에너지 통합 관리 시스템은 최소자승법을 이용하여 에너지 사용량 변화를 분석함으로써 에너지 사용량의 변동을 용이하게 예측할 수 있다.The integrated energy management system according to an embodiment of the present invention can easily predict fluctuations in energy consumption by analyzing changes in energy consumption using the least squares method.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be interpreted that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention. do.

100 : 복수의 장치
200 : 분전반
210 : 모듈형 전력량 측정부
300 : 통합 모니터링부
400 : 관리서버
500 : 상황 감지부100: multiple devices
200: distribution board
210: modular power measurement unit
300: integrated monitoring unit
400: management server
500: situation detection unit

Claims (2)

할당된 영역에 각각 배치되며 분전반으로부터 전력을 공급받아 동작하는 복수의 장치;
할당된 영역에 각각 배치되어 대기의 성분을 감지하는 상황 감지부;
상기 분전반 내부에 모듈형태로 삽입 가능하고 무선통신으로 전력량 데이터를 송수신하는 복수의 모듈형 전력량 측정부; 및
상기 복수의 모듈형 전력량 측정부로부터 상기 전력량 데이터를 실시간으로 전달받아 전력량 통계치를 3차원 영상으로 표시하되 전력량에 따라 서로 다른 색상으로 상기 3차원 영상을 표시하는 모니터링 애플리케이션이 설치된 통합 모니터링부;를 포함하고,
상기 통합 모니터링부의 모니터링 애플리케이션은 최소자승법을 이용하여 전력 변화량을 분석하는 것을 특징으로 하는 에너지 통합 관리 시스템.
A plurality of devices which are respectively arranged in the allocated area and are operated by receiving power from the distribution panel;
A situation detection unit that is disposed in each of the allocated areas to detect components of the atmosphere;
A plurality of modular power measurement units that can be inserted into the distribution panel in the form of modules and transmit and receive power data through wireless communication; And
It includes; an integrated monitoring unit that receives the power data from the plurality of modular power measurement units in real time and displays power statistics as a 3D image, but a monitoring application installed to display the 3D images in different colors according to the amount of power; includes and,
The monitoring application of the integrated monitoring unit is an integrated energy management system characterized by analyzing the amount of power change using the least squares method.
제1항에 있어서,
상기 통합 모니터링부의 모니터링 애플리케이션에서 상기 최소자승법을 이용하여 전력 변화량을 분석함에 있어서,
편차 제곱의 오차총합(x2)을 수학식 1과 같이 정의하고,
<수학식 1>
Figure pat00011

f(xi) 의 함수를 일차함수 y= ytrue = ax + b 로 정의할 경우(a, b는 상수),
수학식 1은 수학식 2 및 수학식 3으로 정의되고,

<수학식 2>
Figure pat00012

<수학식 3>
Figure pat00013

측정한 전력량 데이터값(yi)과 해당 직선 위의 값(f(xi)) 사이의 오차를 최대한 줄이는 상수 a와 b를 수학식 4 및 수학식 5를 통해 산출하는 과정을 진행하고,

<수학식 4>
Figure pat00014

<수학식 5>
Figure pat00015

산출된 상수 a 및 b를 일차함수 y= ytrue = ax + b 에 대입하여, 일차함수의 기울기를 통해 전력 변화량을 산출하는 것을 특징으로 하는 에너지 통합 관리 시스템.
According to claim 1,
In analyzing the power change amount using the least squares method in the monitoring application of the integrated monitoring unit,
Define the sum of errors (x 2 ) of the squared deviation as in Equation 1,
<Equation 1>
Figure pat00011

If we define the function of f(x i ) as the linear function y= y true = ax + b (a and b are constants),
Equation 1 is defined by Equation 2 and Equation 3,

<Equation 2>
Figure pat00012

<Equation 3>
Figure pat00013

The process of calculating the constants a and b through Equation 4 and Equation 5 which minimizes the error between the measured electric power data value yi and the value (f(xi)) on the straight line is performed.

<Equation 4>
Figure pat00014

<Equation 5>
Figure pat00015

An integrated energy management system characterized in that the calculated constants a and b are substituted into the primary function y= y true = ax + b to calculate the amount of power change through the slope of the primary function.
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