Patent KR-101233267-B1 (KR)
IPC: G06F19/00
Filed: 2010-09-15
Granted: 2013-02-22
Abstract: 본 발명은 전력 및 여타 에너지를 절감하려는 대상 건축물의 전체 공간을 그 위치, 구조, 용도 및 관리의 편의에 따라 논리적으로 분할하여,  분할한 각 공간별로 해당 공간 레벨에서의 에너지를 절감하기 위해 필요로 하는 정보를 수집하고, 에너지의 소비가 이루어지는 각 공간과 사용 상황별로 에너지의 소비가 해당 에너지 사용의 목적과 취지에 부합되며 적정하게 소비되는지의 여부를 추적하고 판단하여, 에너지를 절감하기 위한 결정을 자율적으로 내리며, 내린 결정에 따라 관련 설비 또는 기기 및 기구를 원격으로 조작하여 에너지를 절감하고, 절감 결과를 점검하여 에너지 절감 량과 절감 금액을 산정하며 에너지의 사용 상황과 행태를 평가하여 에너지 절감 전략을 에너지 사용상황에 맞추어 계속적으로 업데이트하고 적응해 나가는 지능자율 에너지 절감 방법 및 시스템의 구성에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명의 공간분할기반 지능자율 에너지절감 시스템은 분할된 공간들간의 상호관계를 명확히 나타내고 분할된 공간에서 이루어지는 에너지 소비와 절감에 관한 정보를 해당 공간별로 저장하고 관리하기 위해, 에너지 절감 대상 건축물의 공간을 전체공간을 뿌리 노드(root node)로 하고, 전체 공간을 그 위치와 용도에 따라 논리적 및 계층적으로 분할하여 생성되는 분할 공간들을 상기 뿌리 노드의 후손 노드(descendent nodes)로 하는 계층구조의 나무 자료구조(tree data structure)를 사용하여 나타내어 이를 공간나무(Space Tree)로 정의하며,  상기 공간나무의 각 노드가 나타내는 공간을 노드 공간(Node Space)으로 정의하고, 각 노드 공간은 해당 공간이 나타내는 공간의 위치 정보, 공간의 구조 정보, 공간 내에 설치되는 에너지 관련 설비 정보, 공간 및 공간 내에서 에너지를 이용하는 사용자 정보, 공간 내에서의 에너지 사용 상황 정보와 같은 에너지 관리를 위해 필요한 정보를 그 속성(attribute)으로 갖는 객체(object)로서 정의하고, 각 노드 공간마다 해당 공간의 건축물 내에서의 위치, 공간들 간의 상호위치, 공간 내의 에너지관련 설비의 위치, 그리고 에너지를 사용하는 사람들의 위치를 나타내기 위하여, 그 y축이 정북을 향하고 xy 평면이 바닥 수평면에 일치하는 건축물 전체의 3차원 기준 좌표계(Reference Coordinate)를 설정하고, 각 노드 공간마다 그 속성으로서 상기 위치 표시에 편리한 공간의 한 지점을 원점으로 하는 3차원의 직교좌표계(Cartesian coordinate system)를 정의하여 상위 노드 공간 좌표로 좌표변환을 할 수 있는 4 x 4 좌표변환 행렬 (Coordinate Transform Matrix)을 사용하여 나타내며, 상기 각 노드 공간을 다시 일정한 크기의 가상의 단위공간 셀(Unit Space Cell)들로 분할하여,	각 노드 공간의 범위, 전등 또는 전등그룹의 유효조명범위, 센서들의 유효감지범위,  감시 카메라의 유효감시범위, 콘센트의 예상사용범위, 냉방설비의 유효냉방범위, 각종 동력설비들의 설비이용범위, 각종 에너지 관련 설비들의 설비위치범위, 난방설비의 유효난방법위, 건축물내의 근무자 또는 거주자의 예상위치범위, 및 주차장의 각 주차공간의 범위와 같은 공간의 범위를 셀들의 집합(set)으로 나타내어 이를 공간 범위(Space Range)로 정의하고, 이들 공간범위간의 연관성을 집합의 연산을 통해 파악하며, 사람이나 자동차와 같은 사물의 동선은 상기 셀들의 연결리스트(linked list) 자료구조로 나타내어, 그 경로를 추적하여 경로 상의 에너지 관련 설비를 관리하여, 에너지를 소비하는 상황의 판단과 절감방안의 결정 및 이행을 위한 추론의 기본수단을 마련하고, 자동으로 ON/OFF 되며 사용시간대에 따라 요금이 달리 부과되는 냉난방 설비, 급배수 펌프 및 급배기 팬과 같은 동력전력의 경우에는, 사용상황의 적정성 여부의 감시 외에도 해당 설비의 실시간 ON/OFF 시간을 전력요금이 달라지는 시간의 경계 부근에서 자동제어의 세팅 범위를 유지하면서도 설비의 ON/OFF 시간을 천이(Shift)하여 에너지 비용을 절감하도록 하는 기법을 포함한다. 또한 본원 발명에서 제안하는 공간분할 기반 지능자율 에너지절감 시스템의 구성을 위하여, 에너지 절감에 필요한 기본정보를 수집하고 에너지절감 태스크의 수행을 총괄하기 위한 중앙 에너지관리 서버를 두며, 에너지절감 대상 건축물의 규모에 따라 에너지절감 태스크를 분산처리하려고 할 경우에는 상기 중앙 에너지관리 서버와 LAN이나 기타 네트워크로 연결되는 복수의 로컬 에너지관리 서버를 두고, 건축물의 여타 설비들의 감시 및 관리서버들과도 네트워크를 통해 연동하며, 각 중앙 에너지관리 서버 및 로컬 에너지관리 서버에는, 추가로 에너지관련 설비들의 사용 상황 및 사용자들의 위치와 행태 정보를 직접 수집하기 위한 센서들과, 에너지 관련설비나 기기 및 기구 또는 콘센트 전원을 직접 조작하기 위한 원격 및 로컬 겸용 스위치와 차단기들을 유무선 통신 프로토콜과 PLC 또는 데이터 입출력 장치들을 통하여 연결한다. 상기 중앙 에너지관리 서버는, 담당하는 에너지절감 대상 건축물의 공간분할 정보를 비롯한 에너지 절감을 위해 활용해야할 기초적인 정보들을 포함하는 기본정보를, 해당 정보를 수집하고 구성하는 에너지 관리 전문가로부터 직접 또는 각 중앙 에너지관리 서버들를 원격에서 지원하는 에너지관리 서비스회사 서버로부터 인터넷을 통하여 다운로드 받아 수집한다. 상기 중앙 에너지관리 서버는 또한 인터넷을 통하여 에너지를 공급하는 전력, 도시가스, 등의 에너지 공급 회사들의 서버와 연결되어 에너지 가격 정보, 부하관리 정보, 입찰 및 낙찰 정보, 에너지 사용상황 정보, 등의 에너지 비용을 절감하는데 필요한 정보를 교환 한다. 본원 발명에서 제안하는 공간분할 기반 에너지 절감 방법을 구현하기 위하여, 중앙 에너지관리 서버는, 에너지 절감을 위해 필요한 기본 정보와 지식을 수집하고 에너지 절감 태스크를 총괄 관리하는 중앙 에너지 총괄 관리부와, 전체 실시간 에너지 사용 상황정보를 수집하여 취합하고 각 로컬 에너지관리 서버가 필요로 하는 상위레벨에서의 에너지 관련 상황정보를 제공하는 중앙 에너지 사용상황 정보수집부와, 중앙 에너지관리 서버가 관장하는 각 에너지 설비와 기기 및 기구들에 대하여 에너지 사용의 적정성 여부를 검토하며, 사용자의 불편을 야기하지 않으면서도 에너지를 절감하기 위한 결정을 내리고 에너지 절감을 위한 스위치나 차단기 조작을 지시하고, 그 이행 결과를 점검하는 중앙 에너지절감 태스크 수행부와, 에너지 관리자에게 에너지 사용상황과 에너지 및 에너지 비용의 절감규모에 관한 정보를 동심원 눈금의 차트를 구분하여 구성한 섹터 그래프(Sector Graph)들을 사용하여 실시간으로 디스플레이해 주며, 관리자 또는 사용자의 입력을 받아 처리하는 중앙 에너지 관리자 인터페이스 제공부를 구비한다. 각 로컬서버는, 담당하는 공간과 설비 및 기기와 기구들과 관련하여 에너지 절감을 위해 필요한 기본정보와 지식을 직접 또는 중앙 에너지관리 서버로 부터 수집하고 중앙서버와 에너지 사용상황 및 관리에 관한 정보를 교환하며 로컬서버내의 여타 에이전트들을 생성하고 에너지 절감 태스크를 총괄 관리하는 로컬 에너지 총괄 관리부와, 에너지의 실시간 사용 상황정보를 수집하는 로컬 에너지사용상황 정보수집부와, 에너지 사용상황의 적정성을 판단하여 에너지 사용자들의 불편을 야기하지 않으면서도 에너지를 절감하기 위한 설비와 기기 및 기구들의 조작 명령을 내리고 이행 결과를 점검하는 로컬 에너지절감 태스크 수행부와, 에너지 관리자에게 에너지 사용상황과 에너지 및 에너지 비용 절감 규모에 관한 정보를 동심원 눈금의 차트를 구분하여 구성한 섹터 그래프들을 사용하여 실시간으로 나타내어 주며, 에너지 사용자 또는 관리자의 입력을 받아 처리하는 로컬 에너지사용자 인터페이스 제공부를 구비한다. 상기 중앙 에너지관리 서버와 로컬 에너지관리 서버에 설치되는 각 태스크 수행부의 관장 업무를 수행하는 프로그램들을 집행하기 위한 주체로서 지능 에이전트들을 프로세스 (process) 또는 쓰레드 (thread)의 형태로 생성하여, 각 부의 업무를 분산 및 병렬로 처리하도록 한다. 본 발명에 따른 공간분할 기반 지능자율 에너지절감 시스템에 따르면, 에너지를 절감하려는 대상 건축물의 전체 공간을 그 위치와 용도에 따라 논리적 및 계층적으로 분할하고, 분할한 각 공간별로 에너지가 해당 에너지의 사용 목적과 취지에 부합되며 적정하게 소비되는지의 여부를 추적하고 판단하여 에너지를 절감함으로서, 에너지 사용자의 편익을 배려하면서도 체계적이며 효과적으로 에너지를 절감할 수 있다.