WO2013066068A1 - Ami 시스템의 통합 단말기 및 제어방법 - Google Patents

Ami 시스템의 통합 단말기 및 제어방법 Download PDF

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WO2013066068A1
WO2013066068A1 PCT/KR2012/009114 KR2012009114W WO2013066068A1 WO 2013066068 A1 WO2013066068 A1 WO 2013066068A1 KR 2012009114 W KR2012009114 W KR 2012009114W WO 2013066068 A1 WO2013066068 A1 WO 2013066068A1
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WO
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communication
data
home appliance
power consumption
integrated terminal
Prior art date
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PCT/KR2012/009114
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English (en)
French (fr)
Inventor
신복덕
유정희
박용진
우성제
김기성
박상우
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주식회사 우암코퍼레이션
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/02—Details
    • H04L12/12—Arrangements for remote connection or disconnection of substations or of equipment thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/50—Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate

Definitions

  • the present invention relates to an integrated terminal for a home network-based AMI system (Advanced Metering Infrastructure System) for a smart grid and a control method thereof.
  • ZigBee SEP Smart Energy Profile
  • DLMS Device Language Message Specification
  • ESI Electronic Service Interface
  • IHD Intelligent Home Display
  • Smart grid literally means intelligent power grid, which is an intelligent power grid that combines energy network and communication network by integrating information and communication technology into existing power grid, and uses energy as electricity providers and power consumers exchange electricity related information in real time.
  • Next-generation power grid that can be optimized.
  • the smart grid-based power grid is developing in response to changes in production and consumption in real time, and effective monitoring of power consumption is essential for the implementation of the smart grid.
  • AMI is a system that enables bi-directional information exchange between power consumers and power producers based on smart meters, and AMI-based smart meters provide two-way information provision, home network interworking, and power control. By providing a foundation for optimizing power supply and demand.
  • FIG. 1 is a view showing the structure of the power monitoring system in the consumer of the AMI system proposed in the standard system of ZigBee SEP.
  • the AMI system includes an AMI-related high-level system 10 of a power company centering on a MDMS (Meter Data Management System), a power company that is a power producer and / or supplier, and a consumer who is a power consumer (30).
  • MDMS Metal Data Management System
  • a power company that is a power producer and / or supplier
  • a consumer who is a power consumer (30)
  • Communication system for connecting the smart meters of the) and the smart meter 20 that serves as a gateway between the outside and the consumer.
  • the upper system collects and stores power consumption information for each consumer from each consumer's smart meter 20 or transmits the information to the ADCS 12 in real time (DCU: Data Concentration Unit 11) and DCU (11).
  • Automatic data collection system (ADCS: Automated Data Collection System, 12) to collect the various power consumption information collected through the), and various power consumption information and power for each customer collected through the DCU (11) and ADCS (12) Power information for processing power calculations for each customer by executing various processes based on various plan information such as power generation and supply information of producers and tariff information by type of industry and progressive plan information by unit of electricity usage. It consists of a processing system (MDMS: Meter data management system 13).
  • the home appliance (HA) 33 is a normal household electric appliance such as a TV, a refrigerator, a washing machine, an air conditioner, etc.
  • the smart home appliance 33 needs to be a home appliance having a smart function.
  • the smart meter 20 is a device capable of bidirectional communication between a power provider and a user, with a real-time check of power consumption.
  • TPC / IP Internet network
  • PLC power line communication
  • ZigBee ZigBee
  • Communication can be used.
  • the smart meter 20 and the DCU 11 communicate using a DLMS (Device Language Message Specification), which is a communication standard of the smart meter and a protocol for communication between the smart meter and the DCU.
  • DLMS Device Language Message Specification
  • Zigbee is a protocol for building low-power, low-scale wireless networks. Zigbee establishes MAC (Mesia Access Control) and PHY (Physical layer) as standard in IEEE 802.15.4. The standard for is set by the ZigBee Alliance.
  • the communication between the AMI and the consumer (Home) can be made through the energy service interface (ESI) 31, IHD (32) that displays the power consumption information, charges, carbon emissions information, etc. of various home appliances 33 in the consumer ) Is installed.
  • ESI energy service interface
  • IHD IHD
  • the communication between the ESI 31 and the smart meter is by the ZigBee Smart Energy Profile (SEP).
  • SEP ZigBee Smart Energy Profile
  • Various information such as power consumption information and billing information of various home appliances 33 in the customer is displayed on the IHD 32 via the ESI 31, and the total power consumption information or billing information in the customer is the upper system. Is transmitted to the IHD 32 via the ESI 31 for display.
  • the IHD 32 cannot query detailed information of the home appliances 33 participating in the network, and the control authority for the home appliances 33 is also in the ESI 31, thus consuming power. Only simple information such as information can be inquired.
  • the ESI 31 of the ZigBee SEP is also unclear about the regulation of the interworking with the host system.
  • ZigBee SEP does not provide a firmware upgrade
  • the implementation of this function cannot guarantee compatibility with standards.
  • Remote firmware upgrades require high reliability, but ZigBee's RF characteristics and communication mechanisms meet these requirements. It has a problem that is difficult to make.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is in compliance with the international standard communication standard ZigBee SEP and DLMS, which is the communication standard of the smart meter, and the smart meter and the upper system and the home appliance by an integrated terminal integrating the ESI and IHD functions into one. It is an object to solve the above problems of the prior art by configuring a network between devices.
  • the present invention is to provide an integrated terminal that can cope with home appliances of other communication methods other than ZigBee SEP.
  • the integrated terminal of the present invention is an integrated terminal connected between a higher system of the AMI system and a plurality of home appliances in a power consumer by predetermined communication means, and serves as an interface for communication with the higher system.
  • control method of this invention is a control method by the integrated terminal which is respectively connected by predetermined communication means between the upper system of an AMI system, and the some household appliances in a power consumer, The several household appliances and smart meter in an electric power customer are included. Configuring (a) a communication network and waiting (a) after the step (a), and whether there is a request for connection or withdrawal of the home appliance by adding or removing the home appliance during the waiting in the step (b).
  • step (a) Judging, if there is a connection / exit request, returning to step (a) to reconfigure the communication network including the additionally connected or disconnected home appliance, and during the waiting at step (b), the home appliance control request If there is a request to control the home appliance, the data to be displayed on the display device is checked during the waiting at step (d) and step (b) of controlling the home appliance. Linked data is judged as to whether the valid data, and a step (e) to any valid data displays the data on a display device.
  • the present invention simplifies the communication system interconnecting the upper system and the lower system, enables the immediate processing of user requests, and facilitates the upgrade (firmware upgrade) of the integrated terminal within the customer from the upper system.
  • FIG. 1 is a view showing the structure of a power monitoring system of the AMI system proposed in the standard system of the conventional ZigBee SEP.
  • FIG. 2 is a view showing the structure of a power monitoring system of the AMI system according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing a configuration of an integrated terminal of a preferred embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is a flowchart showing the operation of the integrated terminal of the preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the overall structure of a power monitoring system of the AMI system according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the IHD server 14 and the mobile server 15 are added to the upper system 10, the IHD server 14 holds data for displaying information of the integrated terminal 35 having an IHD function.
  • the mobile server 15 is a server in charge of the service using a smartphone is not directly related to the present invention.
  • the term “higher system” refers to a system on the upper side of the smart meter and the integrated terminal, that is, the power provider side, centering on the smart meter and the integrated terminal described below, and the term “lower system” refers to a system on the home appliance side within the consumer, which is a consumer of power, lower than the smart meter and the integrated terminal.
  • the improved part of the prior art is that the conventional ESI 31 and IHD 32 functions are integrated in the integrated terminal 35, and the integrated terminal 35 is connected to the ADCS 12 through the Internet network. And the DCU 11 by the power line communication (PLC) while being connected to the MDMS 13.
  • PLC power line communication
  • the integrated terminal 35 incorporating the functions of the conventional ESI 31 and IHD 32 can communicate with the host system 10 by connecting to the DCU 11 by power line communication. It may also communicate with the host system 10 through, which is optional.
  • connection between the integrated terminal 35 and the host system 10 may be by a local area network such as WiFi in the customer 30, or may be directly connected to the Internet network in the customer 30.
  • the home appliance 36 having a smart function is directly connected to the integrated terminal 35 so as to be communicable, and the home appliance 37 having no smart function is connected to the integrated terminal through a smart plug. It is connected so that communication with 35 is possible.
  • the integrated terminal 35 in this embodiment functions as an interface for communication between the host system 10 and the IHD 32 and between the home appliance 36 (37) and the IHD 32, which are functions of the conventional ESI 31. Not only does it serve as an interface for communication, it also functions as a conventional IHD 32, and also functions as an ESI 31 that directly controls the home appliance 36 (37).
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing a configuration of an integrated terminal of a preferred embodiment of the present invention.
  • the integrated terminal 35 is communicatively connected with the upper system 10 of the AMI system by the Internet or power line communication, and the ZigBee SEP or WiFi with the home appliance 36 (37) which is the lower system.
  • a data request unit 352 which is communicatively connected to and requests data required by the host system 10 periodically by a request of a user via the user interface 351 or according to a time set in an embedded program.
  • a data receiving unit 353 for receiving the data requested by the data requesting unit 352 from the upper system 10 and a request of a user via the user interface 351, or at a time set in the embedded program.
  • a command / data request periodically sends a command to control the home appliance 36 (37), which is a subsystem, or requests data necessary for the home appliance 36 (37). And a unit 354, and a command / data receiver 355 for receiving the data requested by the command / data request unit (354) from the appliance (36 37).
  • Examples of the request data requested by the data request unit 352 to the upper system 10 include power consumption information (LP) accumulated data 352-1, power usage statistics information data 352-2, and the like. Historical LP data (352-3), power consumption comparison data (352-4), tariff data (cumulative plan data) 352-5, and other data (352-6), etc., the data request unit ( Data received by the data receiving unit 353 from the upper system 10 by a request by the 352 is data corresponding to the request data, and is accumulated in the MDMS 13 or the ADCS 12 of the upper system 10. This is the data.
  • a command for controlling the home appliance 36 (37) by the command / data request unit 354 for example, a command 354-1 for turning on or off each home appliance connected to the smart plug 37, respectively. Or an instruction 354-1 for turning on or off each home appliance 36 having a smart function, respectively.
  • Current state data 354-3 including whether the household electrical appliance 36 (37) is currently operating or stopped, and other data indicating carbon emission information for each household appliance 36 (37).
  • Other data 354-4, and the data received from the home appliance 36 (37) by the command / data receiving unit 355 corresponds to the request data requested by the command / data requesting unit 354. It is data received from each home appliance 36 (37) as data.
  • the request of data to the upper system 10 or the home appliance 36 (37) by the data request unit 352 or the command / data request unit 354 of the integrated terminal 35 is performed by the user.
  • a user's request through the interface 351 or by a built-in program it may be made periodically, for example, in several minutes such as 15 minutes.
  • the integrated terminal 35 includes a display device 359, and each data received from the home appliance 36 (37) of the upper system 10 or the lower system is displayed on the display device 359. Provided for visual confirmation of the user.
  • the data requesting unit 352 and the data receiving unit 353 correspond to the inter-system communication module of the present invention, and the command / data requesting unit 354 and the command / data receiving unit 355 communicate between home appliances.
  • the display device 359 corresponds to the display means.
  • the integrated terminal 35 may further include an Open Auto Demend Request (ADR) processing unit 356, a home appliance power consumption information collecting unit 357, and a smart meter power consumption information collecting unit 358.
  • ADR Open Auto Demend Request
  • Open ADR can be used in the case of a shortage of backup power due to peak power demand, for example, through the integrated terminal 35 in the upper system 10 by prior agreement between the power supplier and the consumer. It is a system for preventing the occurrence of a power failure in the power transmission network or the entire distribution network by directly controlling the home appliances 36 (37) in the consumer to stop using.
  • the Open ADR processing unit 356 stops the operation of all or part of the home appliances 36 (37) by the control from the host system 10.
  • the home appliance power consumption information collecting unit 357 collects power consumption information for each predetermined period of each home appliance 36 (37) or the entire home appliance 36 (37) in the customer 30. Send to).
  • the smart meter power consumption information collecting unit 358 functions to collect power consumption information for each customer possessed by the smart meter 20 of each customer 30 through the DCU or the upper system 10.
  • the integrated terminal 35 includes a DB, and consumes power consumption information for each predetermined period and power consumption information for each customer collected by the home appliance power consumption information collection unit 357 and the smart meter power consumption information collection unit 358. It may be stored in the DB in the integrated terminal 35. In this case, the power consumption information for each period of the home appliance 36 (37) stored in the DB and the power consumption information for each customer held by the smart meter 20 may be displayed by a user's request.
  • the Open ADR processor 356, the home appliance power consumption information collector 357, and the smart meter power consumption information collector 358 are different from the data request unit 352 to the command / data receiver 355.
  • Each home appliance 36 (37) is controlled by direct control of 10), or desired information is collected from each home appliance 36 (37) and the smart meter 20.
  • Fig. 4 is a flowchart showing the operation of the integrated terminal of the preferred embodiment of the present invention.
  • step S1 when the network with the upper system 10 is configured with the initialization of the system, in step S1, the integrated terminal 35, for example, ZigBee SEP, the lower home appliance (36 (37)) and the smart meter 20, etc. After configuring the communication network, the process proceeds to step S2 to wait.
  • the integrated terminal 35 for example, ZigBee SEP
  • the lower home appliance (36 (37)) the smart meter 20, etc.
  • step S3 Yes
  • step S3 No Return to step S2 to wait.
  • the function of the integrated terminal 35 is achieved by the integrated terminal 35 performing such a routine.
  • a conventional ESI function indicated by a symbol a a conventional IHD function indicated by a symbol b, and a function of integrating the conventional ESI and IHD indicated by a symbol c To be run on one device.
  • the present invention is to configure the network between the smart meter and the home appliance by an integrated terminal incorporating the conventional ESI and IHD functions into one, so that information and data can be collected or provided through communication with a higher system.
  • the home appliance which is a sub-system
  • the integrated terminal of the present invention the user controls the operation of the home appliance, or the host system via the integrated terminal. It is also possible to directly control home appliances within each power consumer.
  • the communication system that interconnects the upper system and the lower system is simplified and the user's request can be immediately processed, and the smart function of the integrated terminal within the customer can be easily upgraded (firmware upgrade) from the upper system.
  • the limitation of the communication capacity due to the limitation of communication and furthermore, the limitation on the reliability of the communication can be removed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

본 발명은 스마트 그리드를 위한 홈 네트워크 기반의 AMI 시스템용 통합 단말기에 관한 것으로, AMI 시스템의 상위 시스템(10)과 전력 수용가 내의 복수의 가전기기(36) 사이에서 각각 소정의 통신수단 의해 접속되며, 상위 시스템(10)과의 통신을 위한 인터페이스로서의 기능을 담당하는 상위 시스템 간 통신모듈과, 복수의 가전기기와의 통신을 위한 인터페이스로서의 기능을 담당하는 가전기기 간 통신모듈과, 상위 시스템 간 통신모듈에 의해 상위 시스템으로부터 수신한 정보를 표시하는 동시에, 가전 기기 간 통신모듈에 의해 가전기기로부터 수신한 정보를 표시하는 표시수단을 포함한다.

Description

AMI 시스템의 통합 단말기 및 제어방법
본 발명은 스마트 그리드를 위한 홈 네트워크 기반의 AMI 시스템(Advanced Metering Infrastructure System)용 통합 단말기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로는 AMI와 홈네트워크 연동을 위한 무선통신 규격인 ZigBee SEP(Smart Energy Profile)와 전자식 전력량계의 통신규격인 DLMS(Device Language Message Specification)을 준수하면서, 종래의 ESI(Energy Service Interface)와 IHD(In Home Display)를 결합한 단일기기를 통해서 에너지 사용량 및 요금정보 등 에너지 사용에 대한 다양한 정보를 제공하는 장치에 관한 것이다.
스마트 그리드는 말 그대로 지능형 전력망을 의미하며, 기존의 전력망에 정보통신기술을 접목하여 에너지 네트워크와 통신 네트워크가 합쳐진 지능형 전력망으로, 전력공급자와 전력 소비자가 실시간으로 전기사용 관련 정보를 주고받음으로써 에너지 사용을 최적화할 수 있는 차세대 전력망이다. 이와 같은 스마트 그리드 기반의 전력망은 실시간으로 생산 및 소비의 변화에 대응하는 방향으로 발전하고 있고, 스마트 그리드의 구현을 위해서는 소비전력량의 효과적인 모니터링이 필수적이다.
AMI는 스마트 미터(Smart Meter)를 기반으로 한 전력 소비자와 전력 생산자 사이에 양방향 정보교환을 가능하게 하는 시스템이며, AMI 기반의 스마트 미터는 양방향정보 제공 기능, 홈 네트워크 연동기능, 전력제어기능 등을 제공함으로써 전력의 공급과 수요를 최적화할 수 있는 기반을 제공한다.
도 1은 ZigBee SEP의 표준 시스템에서 제시한 AMI 시스템의 수용가 내 전력 모니터링 시스템의 구조를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시하는 것과 같이, AMI 시스템은 MDMS(Meter Data management System)를 중심으로 한 전력회사의 AMI 관련 상위 시스템(10)과, 전력 생산 및/또는 공급자인 전력회사와 전력소비자인 수용가(30)의 스마트 미터 간을 연결하는 통신시스템과, 수용가 외부와 내부 간의 게이트웨이 역할을 하는 스마트 미터(20)를 포함한다.
상위 시스템은 각 수용가의 스마트 미터(20)로부터 각 수용가별 소비전력정보를 모아서 저장하거나 ADCS(12)로 실시간으로 정보를 전송하는 데이터 집중장치(DCU : Data Concentration Unit, 11)와, DCU(11)를 통해서 수집된 각종 전력소비정보를 수집하는 자동 데이터 수집시스템(ADCS : Automated Data Collection System, 12)과, DCU(11) 및 ADCS(12)를 통해서 수집된 각 수용가별 각종 소비전력정보와 전력생산자의 전력생산 및 공급정보 및 업종별 요금정보를 비롯한 전력사용량 단위별 누진요금제정보 등의 각종 요금제정보 등을 기반으로 한 각종 처리를 실행함으로써 각 수용가별 전력요금을 계산하는 등의 처리를 하는 전력정보 처리시스템(MDMS : Meter data Management System, 13) 등으로 구성된다.
가전기기(HA : Home Appliance, 33)는 TV, 냉장고, 세탁기, 에어컨 등의 통상의 가정용 전기기이며, 스마트 그리드용 가전기기(33)는 스마트 기능을 갖는 가전기기일 필요가 있다.
스마트 미터(20)는 전력사용량의 실시간 체크와 더불어 전력 공급자와 사용자 간 양방향통신이 가능한 장치이다.
상위 시스템 간의 통신은 필요에 따라서 인터넷망(TPC/IP)이나 전력선 통신(PLC) 등이 이용되고, 스마트 미터(20)와 ESI(31) 간의 통신은 통상 근거리 통신방식 중의 하나인 지그비(ZigBee) 통신이 이용될 수 있다. 또, 스마트 미터(20)와 DCU(11) 간은 스마트 미터의 통신규격이면서 스마트 미터와 DCU 간의 통신용 프로토콜인 DLMS(Device Language Message Specification)를 이용한 통신을 한다.
지그비(Zigbee)는 저 전력, 저 규모 무선 네트워크를 구축할 수 있는 프로토콜이며, 국제 규격인 IEEE 802.15.4에서 MAC(Mesia Access Control)와 PHY(Physical layer)를 표준으로 제정하고, 그 상위의 레이어에 대한 표준은 ZigBee Alliance에서 제정하고 있다.
또, AMI와 수용가(Home) 간의 통신은 ESI(Energy Service Interface, 31)를 통해서 이루어질 수 있고, 수용가 내의 각종 가전기기(33)의 전력사용량 정보, 요금, 탄소배출량 정보 등을 표시하는 IHD(32)가 설치되어 있다.
ESI(31)와 스마트 미터 간에는 지그비 SEP(ZigBee Smart Energy Profile)에 의해 통신한다.
수용가 내의 각종 가전기기(33)의 전력사용량 정보 및 요금정보 등의 각종 정보는 ESI(31)를 경유하여 IHD(32)에 표시되고, 또, 수용가 내의 전체 전력사용량 정보나 요금정보 등은 상위 시스템으로부터 ESI(31)를 경유하여 IHD(32)에 전송되어 표시된다.
그러나 상술한 종래의 방식은 게이트웨이 기능을 하는 스마트 미터와 ESI(31) 간, IHD(32)와 가전기기(33) 간의 통신이 모두 ESI(31)를 경유하여 이루어지고 있으므로 통신체계가 복잡하고, 연동 기능 및 역할에 대한 정의가 명확하지 않다.
특히, ZigBee SEP의 네트워크 구성에서 IHD(32)는 네트워크에 참여하고 있는 가전기기(33)의 상세한 정보를 조회할 수 없고, 가전기기(33)에 대한 제어권한도 ESI(31)에 있으므로 소비전력정보 등과 같은 간단한 정보의 조회만이 가능할 뿐이다. 또, ZigBee SEP의 ESI(31)는 상위 시스템과의 연동에 대한 규정도 불확실한 것이 현실이다.
또, ZigBee SEP에서는 펌웨어의 업그레이드에 대한 규정이 없으므로 이 기능의 구현은 표준에 대한 호환성을 보장할 수 없게 되며, 원격 펌웨어 업그레이드는 높은 신뢰도를 요구하나 ZigBee의 RF특성과 통신 메커니즘은 이러한 요구를 충족시키기 어려운 문제점을 가지고 있다.
이와 같이 종래의 시스템에서는 지그비 통신의 한계에 따른 통신용량의 부족, 나아가서는 통신의 신뢰성에 제한이 발생한다는 문제도 있다.
또, 최근 일부 가전기기(33) 메이커의 스마트 기기들은 지그비 기반의 SEP가 아닌, 예를 들어 WiFi 기반의 통신을 하는 가전기기들도 등장하고 있고, 이 경우에는 종래의 시스템으로는 대응이 불가능하다는 문제도 발생한다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 국제 표준의 통신규격인 ZigBee SEP와 스마트 미터의 통신규격인 DLMS를 준수하면서도, ESI와 IHD 기능을 하나로 통합한 통합 단말기에 의해 스마트 미터 및 상위 시스템과 가전기기 사이의 네트워크를 구성하도록 함으로써, 종래 기술의 상기 문제점들을 해결하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 ZigBee SEP 이외의 다른 통신방식의 가전기기에도 대응할 수 있는 통합 단말기를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 통합 단말기는, AMI 시스템의 상위 시스템과 전력 수용가 내의 복수의 가전기기 사이에서 각각 소정의 통신수단에 의해 접속되는 통합 단말기로, 상위 시스템과의 통신을 위한 인터페이스로서의 기능을 담당하는 상위 시스템 간 통신모듈과, 상기 복수의 가전기기와의 통신을 위한 인터페이스로서의 기능을 담당하는 가전기기 간 통신모듈과, 상기 상위 시스템 간 통신모듈에 의해 상기 상위 시스템으로부터 수신한 정보를 표시하는 동시에, 상기 가전 기기 간 통신모듈에 의해 각각의 가전기기로부터 수신한 정보를 표시하는 표시수단을 포함한다.
또, 본 발명의 제어방법은, AMI 시스템의 상위 시스템과 전력 수용가 내의 복수의 가전기기 사이에서 각각 소정의 통신수단 의해 접속되는 통합 단말기에 의한 제어방법으로, 전력수용가 내의 복수의 가전기기 및 스마트 미터와 통신 네트워크를 구성하는 단계(a), 상기 단계 (a) 이후 대기하는 단계(b), 상기 단계 (b)에서의 대기 중에, 가전기기의 증설이나 제거 등에 의한 가전기기 접속/탈퇴요청이 있는가를 판단하여, 접속/탈퇴요청이 있으면 단계 (a)로 복귀하여 추가로 접속 또는 탈퇴한 가전기기를 포함하여 통신 네트워크를 재구성하는 단계(c), 단계 (b)에서의 대기 중에, 가전기기 제어요청이 있는가를 판단하여, 가전기기 제어요청이 있으면 해당 가전기기를 제어하는 단계(d), 단계 (b)에서의 대기 중에, 표시장치에 디스플레이할 데이터를 체크하여, 체크된 데이터가 유효한 데이터인가 여부를 판단하고, 유효한 데이터이면 해당 데이터를 표시장치에 디스플레이하는 단계(e)를 포함한다.
상기 구성에 의해 본 발명은 상위 시스템과 하위 시스템을 상호 연결하는 통신체계가 간단해지는 동시에, 사용자 요구의 즉시 처리가 가능하며, 상위 시스템으로부터 수용가 내의 통합단말의 업그레이드(펌웨어 업그레이드)가 용이하므로, 종래 시스템인 지그비 통신의 한계에 따른 통신용량의 부족, 나아가서는 통신의 신뢰성에 제한을 해소할 수 있다는 효과가 있다.
또, 종래의 지그비 SEP 이외에도, 예를 들어 WiFi 기반의 통신을 이용하여 가전기기와의 통신이 가능하므로, 다양한 통신방식의 가전기기에 대응할 수 있다.
도 1은 종래의 ZigBee SEP의 표준 시스템에서 제시한 AMI시스템의 전력 모니터링 시스템의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 AMI시스템의 전력 모니터링 시스템의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 통합 단말기의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 통합 단말기의 동작을 나타내는 플로차트이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 AMI시스템의 전력 모니터링 시스템의 전체 구조를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 2에 도시한 것과 같이, AMI시스템의 상위 시스템은 종래와 동일하므로, 도 1과 동일한 도면부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 도 2에서는 상위 시스템(10)에 IHD 서버(14)와 Mobile 서버(15)가 추가되어 있으나, IHD 서버(14)는 IHD 기능을 하는 통합단말기(35)의 정보 디스플레이를 위한 데이터들을 보유하는 서버로서 MDMD(13)의 하위 기능을 하는 서버이고, Mobile 서버(15)는 스마트폰을 이용한 서비스를 담당하는 서버로서 본 발명과 직접적인 관련은 없다.
본 명세서에서 「상위 시스템」이라는 용어는 본 발명의 스마트 미터 및 후술하는 통합단말기를 중심으로 하여, 스마트 미터 및 통합 단말기보다 상위 측, 즉 전력공급자 측의 시스템을 의미하고, 「하위 시스템」이라는 용어는 스마트 미터 및 통합 단말기보다 하위 측, 즉 전력 수요자인 수용가 내의 가전기기 측의 시스템을 의미한다.
본 실시형태에서 종래 기술에 대해 개량된 부분은 종래의 ESI(31) 및 IHD(32) 기능이 통합단말기(35)에 통합되어 있고, 이 통합단말기(35)가 인터넷망을 통해서 ADCS(12) 및 MDMS(13)와 접속되는 동시에 전력선통신(PLC)에 의해 DCU(11)와 접속되는 점에 있다.
즉, 종래의 ESI(31) 및 IHD(32) 기능을 통합한 통합단말기(35)가 전력선통신에 의해 DCU(11)와 접속함으로써 상위 시스템(10)과 통신할 수도 있고, 또, 인터넷망을 통해서 상위 시스템(10)과 통신할 수도 있으며, 이는 선택적이다.
여기서, 통합단말기(35)와 상위 시스템(10) 간의 접속은 수용가(30) 내에서는WiFi 등의 근거리 통신망에 의할 수도 있고, 수용가(30) 내도 직접 인터넷망과 접속해도 좋다.
또, 수용가(30) 내의 가전기기 중 스마트기능을 갖는 가전기기(36)는 직접 통합단말기(35)와 통신 가능하게 접속되고, 스마트기능을 갖지 않는 가전기기(37)는 스마트 플러그를 통해서 통합단말기(35)와 통신 가능하게 접속된다.
본 실시형태에서의 통합단말기(35)는 상위 시스템(10)과 IHD(32) 간의 통신을 위한 인터페이스로서의 기능과 종래의 ESI(31) 기능인 가전기기(36(37)) 및 IHD(32) 간의 통신을 위한 인터페이스로서의 기능을 겸하는 동시에, 종래의 IHD(32)로서의 기능도 겸하면서, 직접 가전기기(36(37))를 제어하는 ESI(31)로서의 기능인 기능도 동시에 수행한다.
다음에, 도 3을 이용하여 본 실시형태의 통합단말기(35)에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 통합 단말기의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
앞에서도 설명한 것과 같이, 통합단말기(35)는 AMI시스템의 상위 시스템(10)과는 인터넷 또는 전력선통신에 의해 통신 가능하게 연결되고, 하위 시스템인 가전기기(36(37))와는 ZigBee SEP 또는 WiFi에 의해 통신 가능하게 연결되며, 사용자 인터페이스(351)를 경유한 사용자의 요청에 의해, 또는 내장된 프로그램에서 설정된 시간에 따라서 주기적으로 상위 시스템(10)에 필요한 데이터를 요청하는 데이터 요청부(352)와, 데이터 요청부(352)에 의해 요청한 데이터를 상위 시스템(10)으로부터 수신하는 데이터 수신부(353)와, 사용자 인터페이스(351)를 경유한 사용자의 요청에 의해, 또는 내장된 프로그램에서 설정된 시간에 따라서 주기적으로 하위 시스템인 가전기기(36(37))를 제어하는 명령을 보내거나 또는 가전기기(36(37))에 필요한 데이터를 요청하는 명령/데이터 요청부(354)와, 명령/데이터 요청부(354)에 의해 요청한 데이터를 가전기기(36(37))로부터 수신하는 명령/데이터 수신부(355)를 포함한다.
데이터 요청부(352)에 의해 상위 시스템(10)에 요청하는 요청 데이터로는 예를 들어 단위시간당 소비전력정보(LP) 축적데이터(352-1), 전력 사용량 통계정보 데이터(352-2), 과거 LP 데이터(352-3), 전력사용량 비교데이터(352-4), 요금단계데이터(누진요금제 데이터)(352-5), 기타 데이터(352-6) 등이 있을 수 있고, 데이터 요청부(352)에 의한 요청에 의해 데이터 수신부(353)가 상위 시스템(10)으로부터 수신하는 데이터로는 상기 요청 데이터에 대응하는 데이터로서, 상위 시스템(10)의 MDMS(13) 또는 ADCS(12)에 축적되어 있는 데이터이다.
또, 명령/데이터 요청부(354)에 의해 가전기기(36(37))를 제어하는 명령으로는 예를 들어 스마트 플러그(37)에 연결된 각 가전기기를 각각 On 또는 Off하는 명령(354-1)이나, 또는 스마트기능을 갖는 각 가전기기(36)를 각각 On 또는 Off하는 명령(354-1)일 수 있다.
또, 명령/데이터 요청부(354)에 의해 가전기기(36(37))에 요청하는 요청데이터로는 예를 들어 각각의 가전기기(36(37))별 LP 데이터(354-2), 각각의 가전기기(36(37))가 현재 가동중인가 또는 정지상태인가를 포함하는 현재상태 데이터(354-3), 그 외에 각 가전기기(36(37))별 탄소배출량 정보를 나타내는 데이터 등의 기타 데이터(354-4)일 수 있고, 명령/데이터 수신부(355)에 의해 가전기기(36(37))로부터 수신하는 데이터는 명령/데이터 요청부(354)에 의해 요청한 상기 요청데이터에 대응하는 데이터로서 각각의 가전기기(36(37))로부터 수신하는 데이터이다.
앞에서도 설명한 것과 같이, 통합단말기(35)의 데이터 요청부(352) 또는 명령/데이터 요청부(354)에 의해 상위 시스템(10) 또는 가전기기(36(37))로의 데이터의 요청은, 사용자 인터페이스(351)를 통한 사용자의 요청이 있는 경우, 또는 내장된 프로그램에 의해 정기적으로, 예를 들어 15분 등의 수 분 단위로 이루어질 수 있다.
또, 통합단말기(35)는 표시장치(359)를 구비하며, 상기 상위 시스템(10) 또는 하위 시스템의 가전기기(36(37))로부터 수신한 각각의 데이터는 표시장치(359)에 디스플레이됨으로써 사용자의 시각적인 확인에 제공된다.
상기 데이터 요청부(352) 및 데이터 수신부(353)은 본 발명의 상위 시스템 간 통신모듈에 대응하고, 또, 상기 명령/데이터 요청부(354) 및 명령/데이터 수신부(355)는 가전기기 간 통신모듈에 대응하며, 표시장치(359)는 표시수단에 대응한다.
또, 통합단말기(35)는 상기 기능 외에도 Open ADR(Open Auto Demend Request) 처리부(356), 가전기기 소비전력정보 수집부(357) 및 스마트 미터 소비전력정보 수집부(358)를 더 구비해도 좋다.
Open ADR은 예를 들어 전력 수요의 피크에 의해 예비전력의 부족이 발생한 경우에 등에 있어서, 예를 들어 전력 공급자와 소비자 간의 사전 계약에 의해 상위 시스템(10)에서 통합단말기(35)를 경유하여 각 수용가 내의 가전기기(36(37))를 직접 제어하여 사용을 중지하도록 함으로써 송전망 또는 배전망 전체에서 정전이 발생하는 것을 사전에 방지하기 위한 제도이다.
Open ADR 처리부(356)는 이와 같은 Open ADR의 필요성이 발생한 경우에, 상위 시스템(10)으로부터의 제어에 의해 가전기기(36(37)) 전체 또는 일부에 대해서 가동을 중지시키는 기능을 한다.
가전기기 소비전력정보 수집부(357)는 각각의 가전기기(36(37))별 또는 수용가(30) 내의 전체 가전기기(36(37))의 소정 기간별 소비전력정보를 수집하여 상위 시스템(10)으로 보내는 기능을 한다.
스마트 미터 소비전력정보 수집부(358)는 각 수용가(30)의 스마트 미터(20)가 보유하는 수용가별 소비전력정보를 DCU 또는 상위 시스템(10)을 통해서 수집하는 기능을 한다.
또, 통합단말기(35)는 DB를 포함하며, 가전기기 소비전력정보 수집부(357) 및 스마트 미터 소비전력정보 수집부(358)에 의해서 수집된 소정 기간별 소비전력정보 및 수용가별 소비전력정보를 통합단말기(35) 내의 DB에도 저장하는 것으로 해도 좋다. 이 경우에는 DB에 저장된 가전기기(36(37))의 소정 기간별 소비전력정보 및 스마트 미터(20)가 보유하는 수용가별 소비전력정보를 사용자의 요청 등에 의해 표시할 수 있다.
상기 Open ADR 처리부(356), 가전기기 소비전력정보 수집부(357) 및 스마트 미터 소비전력정보 수집부(358)는 데이터 요청부(352) 내지 명령/데이터 수신부(355)와는 달리, 상위 시스템(10)의 직접 제어에 의해 각 가전기기(36(37))를 제어하거나, 또는 각 가전기기(36(37)) 및 스마트 미터(20)로부터 원하는 정보를 수집한다.
다음에, 본 실시형태의 통합단말기(35)가 ZigBee SEP 기반의 ESI와 IHD의 통합기능을 수행하는 동작에 대해서 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 통합 단말기의 동작을 나타내는 플로차트이다.
먼저, 시스템의 초기화와 함께 상위 시스템(10)과의 네트워크가 구성되면, 단계 S1에서 통합단말기(35)는 하위의 가전기기(36(37)) 및 스마트 미터(20) 등과 예를 들어 ZigBee SEP 통신네트워크를 구성한 후, 단계 S2로 이행하여 대기한다.
다음에, 단계 S2의 대기 중에, 단계 S1에서 구성된 통신 네트워크에 예를 들어 가전기기의 증설이나 제거 등에 의해 추가로 가전기기의 접속/탈퇴요청이 있는가를 판단한다(단계 S3). 판단 결과 가전기기로부터 접속/탈퇴요청이 있으면(단계 S3=Yes) 단계 S1으로 복귀하여 추가로 접속 또는 탈퇴한 가전기기를 포함하여 통신 네트워크를 재구성하고, 접속/탈퇴요청이 없으면(단계 S3=No) 단계 S2로 복귀하여 대기한다.
또, 단계 S2의 대기 중에, 앞에서 설명한 사용자로부터의 요청 또는 내장된 프로그램에서 정해진 주기에 따른 가전기기 제어 및 소비전력정보 수집 요청이 있는가를 판단한다(단계 S4). 판단결과 가전기기 제어 및 소비전력정보 수집 요청이 있으면(단계 S4=Yes) 단계 S4로 진행하여 해당 가전기기를 제어하거나 또는 소비전력정보를 수집하고, 그 후 단계 S8로 진행하여 그 결과를 통합단말기(35)의 표시장치(359)에 디스플레이한 후, 단계 S2로 복귀하여 대기한다. 만일 가전기기 제어 및 소비전력정보 수집 요청이 없으면(단계 S4=No) 단계 S2로 복귀하여 대기한다.
또, 단계 S2의 대기 중에, 통합단말기(35)는 표시장치(359)에 디스플레이할 데이터를 계속해서 체크하고(단계 S6), 단계 S7에서는 체크된 데이터가 유효한 데이터인가 여부를 판단한다. 판단 결과 유효한 데이터이면(단계 S7=Yes) 단계 S8로 진행하여 해당 데이터를 표시장치(359)에 디스플레이하고 단계 S2로 복귀하여 대기하며, 유효한 데이터가 아니면(단계 S7=No) 단계 S2로 복귀하여 대기한다.
통합단말기(35)가 상기와 같은 루틴을 수행함으로써 통합단말기(35)의 기능이 달성된다.
또, 도 4에도 도시된 것과 같이, 본 발명의 통합단말기에 의하면 부호 a로 표시된 종래의 ESI 기능과, 부호 b로 표시된 종래의 IHD 기능과, 부호 c로 표시된 종래의 ESI와 IHD를 통합한 기능을 하나의 장치에서 수행하도록 하고 있다.
이상과 같이 본 발명은 종래의 ESI와 IHD 기능을 하나로 통합한 통합 단말기에 의해 스마트 미터와 가전기기 사이의 네트워크를 구성하도록 함으로써 상위 시스템과의 통신을 통한 정보 및 데이터의 수집이나 제공을 할 수 있는 동시에, 하위 시스템인 가전기기와의 통신을 통한 정보 및 데이터의 수집이나 제공도 가능하며, 아울러 본 발명의 통합단말기를 통해서 사용자가 가전기기의 동작을 제어하거나, 또는 상위시스템이 통합단말기를 경유하여 직접 각 전력 수용가 내의 가전기기를 제어할 수도 있다.
따라서 상위 시스템과 하위 시스템을 상호 연결하는 통신체계가 간단해지는 동시에, 사용자 요구의 즉시 처리가 가능하며, 상위 시스템으로부터 수용가 내의 통합단말의 스마트 기능의 업그레이드(펌웨어 업그레이드)가 용이하므로, 종래 시스템인 지그비 통신의 한계에 따른 통신용량의 부족, 나아가서는 통신의 신뢰성에 제한을 해소할 수 있다는 효과가 있다.
또, 종래의 지그비 SEP 이외에도, 예를 들어 WiFi 기반의 통신을 이용하여 가전기기와의 통신이 가능하므로, 다양한 통신방식의 가전기기에 대응할 수 있다.
[부호의 설명]
10: 상위 시스템
11: DCU
12: ADCS
13: MDMS
20: 스마트 미터
35: 통합단말기
36: 가전기기
37: 스마트 플러그

Claims (6)

  1. AMI(Advanced Metering Infrastructure) 시스템의 상위 시스템과 전력 수용가 내의 복수의 가전기기 사이에서 각각 소정의 통신수단에 의해 접속되는 통합 단말기로,
    상위 시스템과의 통신을 위한 인터페이스로서의 기능을 담당하는 상위 시스템 간 통신모듈과,
    상기 복수의 가전기기와의 통신을 위한 인터페이스로서의 기능을 담당하는 가전기기 간 통신모듈과,
    상기 상위 시스템 간 통신모듈에 의해 상기 상위 시스템으로부터 수신한 정보를 표시하는 동시에, 상기 가전 기기 간 통신모듈에 의해 각각의 가전기기로부터 수신한 정보를 표시하는 표시수단을 포함하는 통합단말기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상위 시스템 간 통신모듈에 의한 통신에 의해 상위 시스템으로부터 취득하는 정보는 단위시간당 소비전력정보 축적데이터, 전력 사용량 통계정보 데이터, 과거 단위시간당 소비전력정보 데이터, 전력사용량 비교데이터, 누진단계별 요금데이터 중 하나 이상인 통합단말기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가전기기 간 통신모듈에 의한 통신은 상기 복수의 가전기기를 각각 온 또는 오프하는 명령, 각 가전기기별 단위시간당 소비전력 데이터의 취득, 각 가전기기가 현재 가동중인가 또는 정지상태인가를 포함하는 현재상태데이터의 취득, 각 가전기기별 탄소배출량 데이터의 취득 중 하나 이상인 통합단말기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 통합단말기는 상기 복수의 가전기기를 온 또는 오프하는 Open ADR(Open Auto Dement Request) 처리부, 복수의 가전기기의 소비전력정보를 수집하는 가전기기 소비전력정보 수집부, 상기 수용가의 스마트 미터로부터 소비전력정보를 수집하는 스마트 미터 소비전력정보 수집부 중 하나 이상을 더 포함하며,
    상기 Open ADR 처리부, 가전기기 소비전력정보 수집부, 스마트 미터 소비전력정보 수집부는 상기 상위시스템으로부터의 직접 제어에 의해 제어되는 통합단말기.
  5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상위 시스템과의 통신은 인터넷통신 또는 전력선통신이고,
    상기 복수의 가전기기 간의 통신은 지그비 SEP(ZigBee Smart Energy Profile) 또는 WiFi 통신인 통합단말기.
  6. AMI 시스템의 상위 시스템과 전력 수용가 내의 복수의 가전기기 사이에서 각각 소정의 통신수단 의해 접속되는 통합 단말기에 의한 제어방법으로,
    전력수용가 내의 복수의 가전기기 및 스마트 미터와 통신 네트워크를 구성하는 단계(a),
    상기 단계 (a) 이후 대기하는 단계(b),
    상기 단계 (b)에서의 대기 중에, 가전기기의 증설이나 제거 등에 의한 가전기기 접속/탈퇴요청이 있는가를 판단하여, 접속/탈퇴요청이 있으면 단계 (a)로 복귀하여 추가로 접속 또는 탈퇴한 가전기기를 포함하여 통신 네트워크를 재구성하는 단계(c),
    단계 (b)에서의 대기 중에, 가전기기 제어요청이 있는가를 판단하여, 가전기기 제어요청이 있으면 해당 가전기기를 제어하는 단계(d),
    단계 (b)에서의 대기 중에, 표시장치에 디스플레이할 데이터를 체크하여, 체크된 데이터가 유효한 데이터인가 여부를 판단하고, 유효한 데이터이면 해당 데이터를 표시장치에 디스플레이하는 단계(e)를 포함하는 통합 단말기에 의한 제어방법.
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