LED 조명은 IT융합 시대로의 진화에 따라 단순조명에서 인간중심화 및 다기능화 시스템 조명으로 발전하였다. 이로 인하여, 다양한 센서기능, 통신기능 등의 IT기술과 응용소프트웨어와의 융합을 통하여 사용 환경 변화에 따른 조명 제어로 에너지가 절감되고 빛의 세기와 색 조절 등 다양한 사용자 중심의 맞춤형 조명이 요구 되고 있다. 이러한 지능화된 시스템 조명을 위해서는 사용자 중심의 센서 적용 및 제어가 가능해야한다. 따라서 본 논문에서는 LED 조명관제를 위한 유무선 통신 플랫폼 및 관제시스템을 제안하고자 한다. LED 조명 관제 시스템은 Bluetooth 매쉬 네트워크를 통해 데이터를 송수신하며, LED 조명 제어, LED 조명 상태 모니터링, 에너지 사용량 모니터링, 에너지 피크점 관리 등의 기능을 제공한다. 제안한 유무선 통신 플렛폼과 관제시스템을 통해 LED 조명의 수명 연장 및 에너지 절약 등이 가능할 것으로 기대된다.
LED 조명은 IT융합 시대로의 진화에 따라 단순조명에서 인간중심화 및 다기능화 시스템 조명으로 발전하였다. 이로 인하여, 다양한 센서기능, 통신기능 등의 IT기술과 응용소프트웨어와의 융합을 통하여 사용 환경 변화에 따른 조명 제어로 에너지가 절감되고 빛의 세기와 색 조절 등 다양한 사용자 중심의 맞춤형 조명이 요구 되고 있다. 이러한 지능화된 시스템 조명을 위해서는 사용자 중심의 센서 적용 및 제어가 가능해야한다. 따라서 본 논문에서는 LED 조명관제를 위한 유무선 통신 플랫폼 및 관제시스템을 제안하고자 한다. LED 조명 관제 시스템은 Bluetooth 매쉬 네트워크를 통해 데이터를 송수신하며, LED 조명 제어, LED 조명 상태 모니터링, 에너지 사용량 모니터링, 에너지 피크점 관리 등의 기능을 제공한다. 제안한 유무선 통신 플렛폼과 관제시스템을 통해 LED 조명의 수명 연장 및 에너지 절약 등이 가능할 것으로 기대된다.
LED illumination has been developed from simple illumination to human oriented multi-functional system depending on the IT convergence trends. Thus, the convergence of IT technology such as various types of sensor and communication functions with application software can make saving of energy, and t...
LED illumination has been developed from simple illumination to human oriented multi-functional system depending on the IT convergence trends. Thus, the convergence of IT technology such as various types of sensor and communication functions with application software can make saving of energy, and there are also several needs about the tailor-made illuminations requirements for the diverse users who want to take their own colors, strengths of the light. For the adaption of these kinds of intelligent system illumination, user oriented sensor and control should be possible. The LED lighting control system transmits and receives data via the Bluetooth mesh network and provides functions such as LED lighting control, LED lighting condition monitoring, energy usage monitoring, and energy peak point management. Therefore, in this paper, we suggest wireless communication platform and control system for the LED illumination control. We can expect life extension of LED illumination, and energy saving through this suggested system.
LED illumination has been developed from simple illumination to human oriented multi-functional system depending on the IT convergence trends. Thus, the convergence of IT technology such as various types of sensor and communication functions with application software can make saving of energy, and there are also several needs about the tailor-made illuminations requirements for the diverse users who want to take their own colors, strengths of the light. For the adaption of these kinds of intelligent system illumination, user oriented sensor and control should be possible. The LED lighting control system transmits and receives data via the Bluetooth mesh network and provides functions such as LED lighting control, LED lighting condition monitoring, energy usage monitoring, and energy peak point management. Therefore, in this paper, we suggest wireless communication platform and control system for the LED illumination control. We can expect life extension of LED illumination, and energy saving through this suggested system.
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문제 정의
본 논문에서는 LED 조명관제를 위한 유무선 통신 플랫폼 및 관제시스템을 제안한다. 그림 4는 LED 조명 관제 시스템 전체 구성도이다.
본 논문에서는 효율적인 LED 조명관리를 위해 PIR센서를 통해 사람의 접근을 감지할 경우 BH1750 조도센서를 통해 자연광을 측정하여 자연광에 따른 LED 조명 PWM 제어를 통해 실내 조명을 조절하기 위해 테스트를 진행하였다.
이에 본 논문에서는 LED 조명의 효율적인 제어와 서비스 응용 및 다양한 센서모듈을 추가 확장할 수 있는 유무선 통신 플랫폼과 관제시스템을 제안하였다.
제안 방법
그림 4는 LED 조명 관제 시스템 전체 구성도이다. LED 조명 제어 플랫폼은 조명의 효율적인 제어와 조명장치의 다양한 규격과 센서 연동의 확장성을 고려하여 Control Board와 SensorI/O Board를 따로 구분 하여 구성 하였다. 각 LED 조명 통신 모듈은 블루투스 게이트웨이를 통해 메쉬 네트워크로 연결된다.
본 논문에서는 LED 조명 내부에 장착하여 초저전력통신기능(BLE)과 목적에 따라 각종 센서를 자유롭게 탈부착 할 수 있는 플랫폼 형태의 ‘조명장치 통신모듈’을 제공하고, 이를 손쉽게 모니터링 하고 제어할 수 있는 ‘관제 시스템’을 제안한다.
블루투스 장치의 고유 ID 값인 UUID 설정하여 각 블루트스 장치를 구분하고, 움직임이 감지 될 경우 마이크로프로세서로부터 조도센서의 데이터를 읽어 들여 LED 조명을 자연광에 따른 PWM 제어를 통해 조명의 밝기를 조절, 움직임 데이터와 조도데이터를 블루투스비콘의 Major와 Minor 으로 설정하여 비콘 신호로 전송하여 전송된 블루투스 장치 목록 및 데이터를 UART통신을 사용하여 PC 프로그램에 출력하였다. 그림 9는 이와 같은 블루투스 장치의 BLE 데이터 출력결과이다.
후속연구
이를 위해 본 논문에서는 기존의 특정 센서가 포함된 일체형 위주의 LED 조명을 Control Board와 Sensor I/OBoard를 분리하여 설계하여 각종 센서의 호환성 및 확장성 지원에 따른 유지보수 비용이 절감 될 것으로 보이며 LED 조명 통신모듈의 플랫폼화를 통해 각각의 환경에 맞는 센서의 연동이 가능할 것으로 기대한다. 또한 LED 조명 관제시스템을 통해 LED 조명 상태를 모니터링 및 제어하여 에너지 사용량 관리를 통한 에너지피크점 관리 및 조명 관제 시스템을 통한 에너지 소비절감과 전기 설비에 대한 효율적인 운영이 가능할 것으로 기대한다.
이를 위해 본 논문에서는 기존의 특정 센서가 포함된 일체형 위주의 LED 조명을 Control Board와 Sensor I/OBoard를 분리하여 설계하여 각종 센서의 호환성 및 확장성 지원에 따른 유지보수 비용이 절감 될 것으로 보이며 LED 조명 통신모듈의 플랫폼화를 통해 각각의 환경에 맞는 센서의 연동이 가능할 것으로 기대한다. 또한 LED 조명 관제시스템을 통해 LED 조명 상태를 모니터링 및 제어하여 에너지 사용량 관리를 통한 에너지피크점 관리 및 조명 관제 시스템을 통한 에너지 소비절감과 전기 설비에 대한 효율적인 운영이 가능할 것으로 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지능형/맞춤형 통합관리 시스템을 통한 LED 조명의 제어의 장점은 무엇인가?
LED 조명의 제어 및 효율적 운전 관리는 친환경 저에너지 시스템 조명을 구현할 수 있는 주요 기술로 부각되고 있다. LED 조명은 제어가 되는 경우 기존 형광등이나 백열전구와 달리 수명이 연장이 가능해지고 지능형/맞춤형 통합관리 시스템을 통해 기존보다 40% 이상의 에너지를 절약할 수 있다. 하지만 기존 조명 시스템의 경우 LED 조명의 관제를 위해 사용되는 센서의 종류가 한정되어 있고, 센서의 추가 확장이 어려운 원보드형태로 개발되어 표준화 및 서비스 확장이 어렵고 유지보수 비용이 상승하는 문제점이 발생한다[4,5].
기존 지능형/맞춤형 통합관리 시스템의 문제는 무엇인가?
LED 조명은 제어가 되는 경우 기존 형광등이나 백열전구와 달리 수명이 연장이 가능해지고 지능형/맞춤형 통합관리 시스템을 통해 기존보다 40% 이상의 에너지를 절약할 수 있다. 하지만 기존 조명 시스템의 경우 LED 조명의 관제를 위해 사용되는 센서의 종류가 한정되어 있고, 센서의 추가 확장이 어려운 원보드형태로 개발되어 표준화 및 서비스 확장이 어렵고 유지보수 비용이 상승하는 문제점이 발생한다[4,5].
IT융합시대로의 진화에 따라 LED 조명은 어떻게 변화하는가?
이러한 조명 산업은 발광다이오드(LED)의 높은 광효율, 장수명, 저 전력, 친환경적인 장점으로 차세대 광원으로 LED에 주목하기 시작했다. LED조명은 정부의 LED 보급정책 및 수요적 측면에서 경제적으로 에너지 절감효과가 큰 동시에 환경 친화적인 장점으로 LED 조명에 대한 관심이 확대되고 있으며 LED 조명은 IT융합시대로의 진화에 따라 단순 조명에서 인간중심화/다기능화 시스템조명으로 발전하였고 IT, 에너지, 수송기기, 농업, 의료, 환경 등 거의 모든 산업 분야와 융복합을 통해 다양한 기능성 시스템 조명을 추구하고 있으며 다양한 센서 기능, 통신기능 등의 IT 기술과 소프트웨어를융합시켜 사용 환경 변화에 따른 조명 제어로 에너지를 절감하고, 빛의 세기와 색조절로 사용자 중심의 맞춤형 조명이 요구되고 있다[3].
참고문헌 (7)
J. H. Kim and K. S. Jung, "An Efficient Beacon Management Technique for Senor Network-Based Indoor Location Systems," Journal of KISS, vol. 36, no. 4, pp. 330-338, Aug. 2009.
T. W. Lee, Y. K. Kim and S. J. Kang, "A Construction of the N-BMS Focused on the Building Service Equipment," International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration : 2007 winter annual Conference, no. 11, pp. 149-154, Nov. 2007.
J. Y. Song, "A Study on Substantiation and Construction with Application of Integrated Solution in Building Energy Management System," International Journal of Air- Conditioning and Refrigeration : 2014 Summer Annual Conference, no. 6, pp. 249-252, Jun. 2014.
S. Muthu, F. J. Schuurmans and M. D. Pashley, "Red, green, and blue LED based white light generation: Issues and control," Proceeding Institute of Electrical and Electronics Engineers Industry Application Conference, vol. 1, pp. 327- 333, Oct. 2002.
J. C. Lee and H. J. Jang, "LED Light Source and Control and Management Lighting System IT Convergence Technology for Energy-saving," Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, vol. 26, no. 1, pp. 15-20, Jan. 2012.
H. Kim and M. W. Lee, "IT Convergence smart lighting technology," Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol. 28, no. 5, pp. 10-14, May 2011.
Y. M. Choi, J. S. Park and C. Y. Park, "The LED Lighting Control Method Base on DALI Protocol by the Phase Angle Control," Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, vol. 26, no. 6, pp. 73-80, Jun. 2012.
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