[논문]에너지 절감용 조명 및 공조기기 최적제어 시스템 개발

장우성; 송영석; 조병록; 조석환

doi:10.13067/jkiecs.2018.13.5.1029

에너지 절감용 조명 및 공조기기 최적제어 시스템 개발
Development of Optimal Control System for Lighting and HVAC(Heating, Ventilation, Air Conditioning) Using Energy Saving 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.13 no.5, 2018년, pp.1029 - 1036

장우성 (순천대학교 전자공학과) , 송영석 (순천대학교 전자공학과) , 조병록 (순천대학교 전기전자공학부) , 조석환 (엘시스 ICT 개발부)

초록
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본 논문은 캠퍼스환경에서 에너지 절약을 위해 조명 및 공조기기의 최적제어 시스템 개발에 대한 연구이다. 본 연구를 통해 개발 된 제어 시스템의 경우 모션센서와 영상처리를 통해 출입 인원수 파악과 온/습도에 대한 정보로 조명과 에어컨을 제어한다. 또한 데이터 통합 모니터링과 제어 신호에 따른 명령 수행 기능을 통해 제어한 결과들로 에너지 절약을 가능하도록 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper is a study on the development of optimal control system for lighting and air conditioning equipment to save the energy in campus environment. In the case of controling system developed through this research, lighting and air conditioner are controlled by both information on the number of people entering and leaving the room through the motion sensor and image processing, and the information on temperature and humidity. In addition, energy saving is enabled by the results that are controlled through data integration monitoring and command execution functions according to the control signals.

주제어

표/그림 (9)

그림 그림 1. 센싱 데이터 기반 조명/에어컨 최적제어 시스템 구성도 Fig. 1 A schematic diagram of lighting/air conditioning control system based on sensing data
그림 그림 2. 재실인원 감지 모션센서 회로도 및 보드 Fig. 2 In-room Human Detection Motion Sensor Circuit Diagram and board
그림 그림 3. 재실인원 감지 파형 분석 Fig. 3 Analyze real-person detection waveforms
그림 그림 4. 출입 인원 파악 시스템 하드웨어 구조 및 보드 Fig. 4 Identification system hardware structure of access personnel and board
그림 그림 5. 구역 내 인원 분석 시스템 소프트웨어 구조 및 알고리즘 Fig. 5 Software structure and algorithms of personnel analysis systems in the zone area
그림 그림 6. 에어컨 제어 시스템 구성도 Fig. 6 Configuration diagram of air conditioning control system
그림 그림 7. LED조명 디밍 제어 시스템 동작 Fig. 7 Behavior of LED lighting dimming control system
그림 그림 8. 환경PMS 설비 제어 및 모니터링 ERD Fig. 8 Environment PMS facility control and monitoring ERD
그림 그림 9. 환경PMS 모니터링 화면 Fig. 9 Environment PMS monitoring screen

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

그림 6은 에어컨 제어 시스템 구성도를 나타낸 것이다. 기존 에어컨과 로컬 제어용 컨트롤러와의 통신을 고려한 통신모듈을 개발하고 로컬 제어용 컨트롤러와 환경 PMS와의 원활한 통신을 위해 Modbus TCP를 이용한 이더넷 통신을 통한 에어컨 제어 시스템을 개발하였다.
환경 데이터 통합 모니터링 및 조명/공조기기 제어용 PMS은 최고점 저하를 위한 에너지 사용 스케줄링 및 환경 정보 기반 통합관리 기능을 구현하고, 환경 PMS내 자체 알고리즘 및 제어기능을 내장하여 상위 EMS의 제어 신호에 따른 명령 수행 기능을 개발하였다. 그림 8과 그림 9는 환경설비 제어/모니터링 및 관리 ERD 설계와 환경 PMS 모니터링 화면이다.

성능/효과

본 연구에서 제안한 개발로 에너지 절약을 위해 출입 인원 파악을 하고 공간 내에 곳곳에 모션센서와 온/습도 센서를 설치하고 이를 통해 수집 된 정보를 토대로 실내의 조명과 온/습도 제어가 가능하게 되었다. 또한 제어한 정보를 토대로 실시간으로 제어가 가능 할 뿐만 아니라 상황별, 시간별 정보를 추가로 얻어 그에 따른 정보를 통해 미리 대비가 가능하다.

후속연구

따라서 본 연구에서는 이러한 문제점 및 에너지 절감을 위해 조도 및 출입인원을 파악하여 제공된 정보를 통해 조명 및 공조기기 제어를 하여 온/습도를 상황에 맞게 제어함으로서 에너지를 절약하는 연구가 필요하다.
또한 제어한 정보를 토대로 실시간으로 제어가 가능 할 뿐만 아니라 상황별, 시간별 정보를 추가로 얻어 그에 따른 정보를 통해 미리 대비가 가능하다. 또한 본 연구에서 구축한 시스템의 사용 시간과 기간이 늘어 갈수록 더욱 정확하고 많은 정보를 축적하여 여러 상황에 따른 대처방한 또한 늘어나게 됨으로서 불필요한 에너지 소비를 막아 에너지 절약에 있어 매우 효과적일 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	일반적인 사무실 제어의 문제점은?	특히 우리가 쉽게 접할 수 있는 사무실 제어는 사무실의 전등 및 에어컨 등과 같은 제품의 전반을 손쉽게 켜고 끌 수 있는 자동제어 시스템의 편리성에 중점을 두고 있다[2-3]. 이 경우 전력의 ON/OFF와 상황에 따른 대처를 사람들이 직접해야한다는 점이 있는데 모든 사람들이 사무실 외출 시 전등을 끄지 않고 나갔을 경우 누군가가 확인해서 꺼야 하는데 이 상황을 인지하지 못 할 경우 계속해서 무의미한 전력낭비로 이어진다는 문제점이 있다.
	출입 인원 파악 시스템 하드웨어는 어떻게 구성하였는가?	출입 인원 파악 시스템 하드웨어의 경우 그림 4와 같이 데이터 처리 모듈과 카메라로 구성되어 있으며 외부에 별도의 전원 장치를 사용하는 방식으로 구성하였다. 데이터 처리 모듈은 내부에 ARM 프로세서, CMOS 카메라 인터페이스 및 100M Ethernet 인터페이스를 포함하고 있다.
	사무실 제어는 무엇에 중점을 두고 있는가?	이러한 자동제어 시스템이 다양한 산업 분야 및 우리의 실생활에 널리 사용되고 있다. 특히 우리가 쉽게 접할 수 있는 사무실 제어는 사무실의 전등 및 에어컨 등과 같은 제품의 전반을 손쉽게 켜고 끌 수 있는 자동제어 시스템의 편리성에 중점을 두고 있다[2-3]. 이 경우 전력의 ON/OFF와 상황에 따른 대처를 사람들이 직접해야한다는 점이 있는데 모든 사람들이 사무실 외출 시 전등을 끄지 않고 나갔을 경우 누군가가 확인해서 꺼야 하는데 이 상황을 인지하지 못 할 경우 계속해서 무의미한 전력낭비로 이어진다는 문제점이 있다.

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구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
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