(19) 대한민국특허청(KR) (12) 공개특허공보(A) (11) 공개번호 10-2012-0003403 (43) 공개일자 2012년01월10일 (51) Int. Cl. G01R 22/06 (2006.01) (21) 출원번호 10-2011-0065704 (22) 출원일자 2011년07월01일 심사청구일자 (30) 우선권주장 2011년07월01일 99121853 2010년07월02일 대만(TW) 전체 청구항 수 : 총 26 항 (71) 출원인 네이셔널 치아오 텅 유니버시티 중화민국 대만 신츄 시티 타 슈에 로드 1001호 (72) 발명자 샤오-리 차오 대만 300 신츄 시티 다슈에 로드 1001호 내 이-셩 라이 대만 300 신츄 시티 다슈에 로드 1001호 내 (뒷면에 계속) (74) 대리인 특허법인에이아이피 (54) 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 장치 및 그 전력 모니터링 방법 (57) 요 약 사용자의 피드백들에 기초한 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 장치 및 그 전력 모니터링 방법이 제공된다. 상기 전력 모니터링 장치는 측정 모듈, 변화 감지 및 검색 모듈, 및 사용자 피드백들에 기초한 전기 기구 서명 데이터베이스를 포함한다. 상기 측정 모듈이 전력 소비 특성의 변화를 감지할 때, 상기 변화 감지 및 검색 모듈은 상기 변화 및 그 상태들과 유사한 전기 기구들을 얻기 위해 상기 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색한다. 사용자는 상기 검색 결과를 승인하거나, 올바른 전기 기구 및 그 상태를 선택함으로써 데이터를 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 제공한다. 상기 사용자가 상기 검색 결과를 승인할 때, 상기 전력 모니터링 장치는 상기 전기 기구와 그 전기 기구 서명들 사이의 관계를 설정하고, 상기 전기 기구 서명 데이터베 이스를 갱신한다. 대 표 도 - 도1-1 -
(72) 발명자 밍-춘 린 대만 300 신츄 시티 다슈에 로드 1001호 내 융-치 첸 대만 300 신츄 시티 다슈에 로드 1001호 내 - 2 -
특허청구의 범위 청구항 1 사용자 피드백들에 기초한 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 장치로서, 전원 장치의 전력 소비 특성을 측정하기 위한 측정 모듈로서, 상기 전원 장치는 복수의 전기 기구들에 전기 전 력을 공급하는, 상기 측정 모듈; 및 상기 측정 모듈과 연결되어, 상기 전력 소비 특성의 변화를 감지 및 계산하기 위한 변화 감지 및 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스로서, 상기 변화가 감지될 때, 상기 변화 감지 및 검색 모듈은 상기 전기 기구들의 변화 및 상태들 또는 복수의 후보 전기 기구 상태들의 조합과 유사한 하나 이상의 후보 전기 기구들을 얻기 위 해 상기 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하는, 상기 변화 감지 및 검색 모듈 및 전기 기 구 서명 데이터베이스를 포함하는, 전력 모니터링 장치. 청구항 2 청구항 1에 있어서, 상기 측정 모듈은, 상기 전원 장치의 상기 전력 소비 특성을 측정하고, 상기 전력 소비 특성에서 잡음들을 필터링하기 위한 필터 유닛; 및 상기 필터 유닛에 연결되고, 상기 전력 소비 특성의 특징 파라미터 목록을 얻기 위해 상기 전력 소비 특성을 샘 플링하기 위한 전력 소비 특성 측정 유닛을 포함하는, 전력 모니터링 장치. 청구항 3 청구항 2에 있어서, 상기 변화 감지 및 검색 모듈은, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 저장하기 위한 메모리 유닛; 및 상기 메모리 유닛에 연결되어, 상기 전력 소비 특성의 특징 파라미터 목록 및 상기 전력 소비 특성의 이전 특징 파라미터 목록에 따라 상기 변화에 대한 변화 특징 파라미터 목록을 감지 및 계산하기 위한 검색 유닛으로서, 상기 변화가 문턱값보다 더 클 때, 상기 검색 유닛은 상기 전기 기구들의 변화 및 상태들 또는 복수의 후보 전 기 기구 상태들의 조합과 유사한 하나 이상의 후보 전기 기구들을 얻기 위해 상기 변화 특징 파라미터 목록에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하는, 상기 검색 유닛을 포함하는, 전력 모니터링 장치. 청구항 4 청구항 3에 있어서, 상기 변화 감지 및 검색 모듈 및 상기 전기 기구 서명 데이터베이스는 상기 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에서 복수의 전력 소비 서명들을 검색하고, 매칭 결과 및 전기 기구 검색 결과를 생성하기 위하여 상기 전력 소비 서명들을 비교하며, 상기 전기 기구 검색 결과는 적어도 하나의 후보 전기 기구 정보를 포함하 고, 사용자가 적어도 올바른 전기 기구 정보를 능동적으로 요청할 때, 상기 변화 감지 및 검색 모듈은 적어도 하나의 올바른 전기 기구 정보를 얻어서, 적어도 하나의 상기 올바른 전기 기구 정보 및 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 갱신하며, 상기 사용자가 능동적으로 요청하지 않아 상기 매칭 결과가 매칭 문턱값에 있을 때, 상기 변화 감지 및 검색 모듈은 상기 변화 및 그 상태들과 유사한 적어도 하나의 대응하는 전기 기구 를 얻으며, 상기 사용자가 능동적으로 요청하지 않으며 상기 매칭 문턱값에 있는 매칭 결과가 없을 때, 상기 변 화 감지 및 검색 모듈은 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 저장된 알려지지 않은 전기 기구의 알려지지 않은 상태의 변화를 설정하는, 전력 모니터링 장치. 청구항 5 청구항 2에 있어서, 상기 변환 감지 및 검색 모듈 및 상기 전기 기구 서명 데이터베이스는, 상기 전력 소비 특성의 특징 파라미터 목록 및 상기 전력 소비 특성의 이전 특징 파라미터 목록에 따라 상기 변 화에 대한 변화 특징 파라미터 목록을 감지 및 계산하기 위한 변화 감지 유닛으로서, 상기 변화가 문턱값보다 - 3 -
더 클 때, 상기 변화 감지 유닛은 변화 서명 패킷을 생성하고, 상기 변화 서명 패킷은 상기 변화 특징 파라미터 목록을 포함하는, 상기 변화 감지 유닛; 상기 변화 감지 유닛에 연결되어, 네트워크 전송 경로를 통해 상기 변화 서명 패킷을 전송하기 위한 전송 인터 페이스 유닛; 및 검색 모듈로서, 네트워크 전송 경로를 통해 상기 변화 서명 패킷을 수신하고, 상기 전기 기구들의 변화 및 상태 들 또는 복수의 후보 전기 기구 상태들의 조합과 유사한 하나 이상의 후보 전기 기구들을 얻기 위해 상기 변화 특징 파라미터에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하기 위한, 상기 검색 모듈을 포함하는, 전력 모니터링 장치. 청구항 6 청구항 5에 있어서, 상기 변화 특징 파라미터 목록은, 가변 전류 파형, 과도 전류 파형, 전압 제곱 평균 제곱근, 전류 제곱 평균 제곱근, 유효 전력 및 무효 전력을 포함하는, 전력 모니터링 장치. 청구항 7 청구항 2에 있어서, 상기 전력 모니터링 장치는, 복수의 로드 센싱 유닛들로서, 전기 기구들이 각각 연결되는 콘센트에 각각 설치되고, 상기 전력 모니터링 장치 는 상기 로드 센싱 유닛들을 통해 상기 각 전기기구들과 상기 전기 기구의 상태 및 플러그 위치 사이의 관계를 결정하는, 상기 복수의 로드 센싱 유닛들을 포함하는, 전력 모니터링 장치. 청구항 8 사용자 피드백들에 기초한 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 방법으로서, 전원 장치의 전력 소비 특성을 측정 및 샘플링하는 단계로서, 상기 전원 장치는 복수의 전기 기구들에 전기 전 력을 공급하는, 상기 측정 및 샘플링하는 단계; 전력 소비 특성의 변화를 감지 및 계산하는 단계; 및 상기 변화가 감지될 때, 상기 전기 기구들의 변화 및 상태들 또는 복수의 후보 전기 기구 상태들의 조합과 유사 한 하나 이상의 후보 전기 기구들을 얻기 위해 상기 변화에 따라 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하는 단계 를 포함하는, 전력 모니터링 방법. 청구항 9 청구항 8에 있어서, 상기 전원 장치의 전력 소비 특성을 측정 및 샘플링하는 단계는, 상기 전원 장치의 전력 소비 특성을 감지하고, 상기 전력 소비 특성에서 잡음들을 필터링하는 단계; 및 상기 전력 소비 특성의 특징 파라미터 목록을 얻기 위해 상기 전력 소비 특성을 샘플링하는 단계를 포함하는, 전력 모니터링 방법. 청구항 10 청구항 9에 있어서, 상기 전력 소비 특성의 변화를 감지 및 계산하는 단계는, 상기 전력 소비 특성의 특징 파라미터 목록 및 상기 전력 소비 특성의 이전 특징 파라미터 목록에 따라 상기 변 화에 대한 변화 특징 파라미터 목록을 계산하는 단계를 포함하는, 전력 모니터링 방법. 청구항 11 청구항 10에 있어서, 상기 변화 특징 파라미터 목록은, 가변 전류 파형, 과도 전류 파형, 전압 제곱 평균 제곱근 값, 전류 제곱 평균 제곱근 값, 유효 전력, 및 무효 전력을 포함하는, 전력 모니터링 방법. - 4 -
청구항 12 청구항 11에 있어서, 상기 변화에 따라 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하는 단계는, 고조파 정보의 비교를 얻기 위해 상기 변화 특징 파라미터 목록에 있는 가변 전류 파형에서 푸리에 변환을 수행 하는 단계; 하나 이상의 유사한 전기 기구 식별 값들 및 상기 전기 기구 식별 값들의 상태들 또는 복수의 전기 기구 식별 값들 및 상기 전기 기구 식별 값들의 상태들을 얻기 위해 상기 가변 전류 파형, 상기 유효 전력, 상기 무효 전 력, 상기 고조파 정보의 비교, 및 상기 과도 전류 파형에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하는 단계를 포함하는, 전력 모니터링 장치. 청구항 13 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 시스템으로서, 제1 전원 장치의 전력 소비 특성의 제1 변화를 감지 및 계산하기 위하여, 상기 제1 전원 장치의 전력 소비 특성 을 측정하기 위한 제1 전력 모니터링 장치로서, 상기 제1 전원 장치는 제1 전기 기구 그룹 및 제2 전기기구 그 룹에 전기 전력을 공급하는, 상기 제1 전력 모니터링 장치; 및 제2 전원 장치의 전력 소비 특성의 제2 변화를 감지 및 계산하기 위하여, 대응하는 상기 제2 전원 장치의 전력 소비 특성을 측정하기 위한 적어도 하나의 제2 전력 모니터링 장치로서, 상기 제2 전원 장치는 상기 제1 전원 장치의 분기이며 상기 제2 전기 기구 그룹에 전기 전력을 공급하는, 상기 적어도 하나의 제2 전력 모니터링 장 치,를 포함하며, 상기 제1 전력 모니터링 장치 및 상기 제2 전력 모니터링 장치는 상기 제1 전력 모니터링 장치 및 상기 제2 전 력 모니터링 장치 사이의 상대적 위치를 얻기 위해 레벨 구성 단계를 수행하고, 상기 제1 전기 기구 변화가 감 지될 때, 상기 제1 전력 모니터링 장치는 상기 제1 전기 기구 변화 또는 상기 제1 전기 기구들의 상태들의 조합 에 따라 복수의 제1 전기 기구들의 상태들을 얻고 모니터링하기 위해 제1 전기 기구 변화에 따라 상기 전기 기 구 서명 데이터베이스를 검색하며, 상기 제1 전기 기구 그룹은 상기 제1 전기 기구들을 포함하는, 전력 모니터 링 시스템. 청구항 14 청구항 13에 있어서, 상기 제1 전력 모니터링 장치 및 상기 제2 전력 모니터링 장치는 전기 계량기 토폴로지 네 트워크를 얻을 수 있도록, 상대적인 위치을 얻기 위해 전력선 통신(PLC) 네트워크를 사용함으로써 상기 레벨 구 성 단계를 수행하는, 전력 모니터링 시스템. 청구항 15 청구항 13에 있어서, 상기 제2 전력 모니터링 장치는 상기 제2 전원 장치에서 계량기 소비 부하를 생성하고, 상 기 제1 전력 모니터링 장치는 상기 제2 전력 모니터링 장치의 위치를 얻기 위해 상기 제1 전원 장치에서 상기 계량기 소비 부하를 수신하여, 결과로 상기 제1 전력 모니터링 장치 및 상기 제2 전력 모니터링 장치가 상기 레 벨 구성 단계를 수행하고 전기 계량기 토폴로지 네트워크를 생성하는, 전력 모니터링 시스템. 청구항 16 청구항 13에 있어서, 상기 제1 전력 모니터링 장치 및 상기 제2 전력 모니터링 장치는 시간 구간을 생성하기 위 해 상기 제1 전원 장치 및 상기 제2 전원 장치에서 동기화 시험 신호를 비교하여, 결과로 상기 제1 전력 모니터 링 장치 및 상기 제2 전력 모니터링 장치를 동기화하거나 상기 제1 변화 및 상기 제2 변화를 동시에 캘리브레이 트하는, 전력 모니터링 시스템. 청구항 17 청구항 16에 있어서, 상기 동기화 시험 신호는 전압 사인 파형인, 전력 모니터링 시스템. 청구항 18 청구항 13에 있어서, 상기 제1 변화는 상기 제1 전원 장치의 제1 전류 파형이고, 상기 제2 변화는 상기 제2 전 - 5 -
원 장치의 제2 전류 파형이며, 상기 제1 전기 기구 변화는 상기 제1 전류 파형을 시프트하고, 그런 다음 상기 제2 전류 파형을 추출함으로써 생성되는 순량 전류 파형인, 전력 모니터링 시스템. 청구항 19 청구항 13에 있어서, 상기 전력 모니터링 시스템은, 제3 전원 장치의 전력 소비 특성의 제3 변화를 감지 및 계산하기 위하여, 대응하는 상기 제3 전원 장치의 전력 소비 특성을 측정하는 적어도 하나의 제3 전력 모니터링 장치로서, 상기 제3 전원 장치는 상기 제2 전원 장치의 분기이며 상기 제3 전기 기구 그룹에 전기 전력을 공급하는, 상기 적어도 하나의 제3 전력 모니터링 장치를 포 함하며, 상기 제2 전력 모니터링 장치는 상기 제3 변화를 수신하고 제2 전기 기구 변화를 계산하기 위해 상기 제2 변화 및 상기 제3 변화를 동기적으로 캘리브레이트하며, 상기 제2 전기 기구 변화가 감지될 때, 상기 제2 전력 모니 터링 장치는 상기 제2 전기 기구 변화 또는 상기 제2 전기 기구들의 상태들의 조합에 따라 복수의 제2 전기 기 구들의 상태들을 얻고 모니터링하기 위해 상기 제2 전기 기구 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하며, 상기 제2 전기 기구 그룹은 상기 제2 전기 기구들을 포함하는, 전력 모니터링 시스템. 청구항 20 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 방법으로서, 제1 전원 장치의 전력 소비 특성의 제1 변화를 감지 및 계산하기 위하여, 상기 제1 전원 장치의 전력 소비 특성 을 측정하기 위한 제1 전력 모니터링 장치를 설정하는 하는 단계로서, 상기 제1 전원 장치는 제1 전기 기구 그 룹 및 제2 전기 기구 그룹에 전기 전력을 공급하는, 상기 제1 전력 모니터링 장치를 설정하는 단계; 제2 전원 장치의 전력 소비 특성의 제2 변화를 감지 및 계산하기 위하여, 대응하는 상기 제2 전원 장치의 전력 소비 특성을 측정하기 위한 적어도 하나의 제2 전력 모니터링 장치를 설정하는 하는 단계로서, 상기 제2 전원 장치는 제1 전원 장치의 분기이며, 상기 제2 전기 기구 그룹에 전기 전력을 공급하는, 상기 적어도 하나의 제2 전력 모니터링 장치를 설정하는 단계; 상기 제1 전기 기구 변화를 계산하기 위해 상기 제1 변화 및 상기 제2 변화를 동시에 캘리브레이팅하는 단계를 포함하며, 상기 제1 전기 기구 변화가 감지될 때, 상기 제1 전기 기구 변화 또는 상기 제1 전기 기구들의 상태들의 조합에 따라 복수의 제1 전기 기구들의 상태들을 얻고 모니터링하기 위해 상기 제1 전기 기구 변화에 따라 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하며, 상기 제1 전기 기구 그룹은 상기 제1 전기 기구들을 포함하는, 전력 모니터링 방법. 청구항 21 청구항 20에 있어서, 상기 레벨 구성 단계는, 전기 계량기 토폴로지 네트워크를 얻을 수 있도록, 복수의 인접 전력 모니터링 장치들의 위치들을 얻기 위하여 유선 네트워크, 무선 네트워크 또는 PLC 네트워크를 사용함으로써 서로 통신하는 단계를 포함하는, 전력 모니터 링 방법. 청구항 22 청구항 20에 있어서, 상기 레벨 구성 단계는, 전기 계량기 토폴로지 네트워크를 생성할 수 있도록, 상기 제2 전력 모니터링 장치를 사용함으로써 상기 제2 전 원 장치에서 계량기 소비 부하를 생성하고, 상기 제2 전력 모니터링 장치의 위치를 얻기 위해 상기 제1 전력 모 니터링 장치를 사용함으로써 상기 제1 전원 장치에서 상기 계량기 소비 부하를 수신하는, 전력 모니터링 방법. 청구항 23 청구항 20에 있어서, 상기 제1 전기 기구 변화를 계산하기 위해 상기 제1 변화 및 상기 제2 변화를 동시에 계산 하는 단계는, - 6 -
상기 제1 전력 모니터링 장치 및 상기 제2 전력 모니터링 장치를 동기화하도록, 시간 구간을 생성하기 위해 상 기 제1 전력 모니터링 장치 및 상기 제2 전력 모니터링 장치를 사용함으로써 상기 제1 전원 장치 및 상기 제2 전원 장치에서 동ㅇ기화 검사 신호를 비교하는 단계; 상기 제1 변화의 시간 및 상기 제2 변화의 시간을 캘리브레이트하기 위해 상기 제1 변화 또는 상기 제2 변화의 전류 파형을 시프트하는 단계; 및 상기 제1 전기 기구 변화를 생성하기 위해 상기 시프트된 제1 변화 및 상기 제2 변화 사이의 차이를 계산하는 단계를 포함하는, 전력 모니터링 방법. 청구항 24 청구항 23에 있어서, 상기 제1 변화는 상기 제1 전원 장치의 제1 전류 파형이고, 상기 제2 변화는 상기 제2 전 원 장치의 제2 전류 파형이며, 상기 제1 전기 기구 변화는 상기 제1 전류 파형을 시프트하고, 그런 다음 상기 제2 전류 파형을 추출함으로써 생성되는 순량 전류 파형인, 전력 모니터링 방법. 청구항 25 청구항 20에 있어서, 상기 제1 전기 기구 변화를 감지하기 위한 단계는, 상기 제1 전기 기구 변화가 문턱값보다 클 때, 상기 제1 전기 기구 변화에 따라 상기 제1 전기 기구들의 상태들 을 얻고 모니터링하기 위해 상기 제1 전기 기구 변화에 따라 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하는, 전력 모 니터링 장치. 청구항 26 청구항 20에 있어서, 상기 제1 전원 장치 및 상기 제2 전원 장치는 제3 전기 기구 그룹에 전기 전력을 더 공급 하며, 상기 전력 모니터링 방법은, 제3 전원 장치의 전력 소비 특성의 제3 변화를 감지 및 계산하기 위하여, 대응하는 제3 전원 장치의 전력 소비 특성을 측정하기 위한 제3 전력 모니터링 장치를 설정하는 하는 단계로서, 상기 제3 전원 장치는 제2 전원 장치 의 분기이며, 상기 제3 전기 기구 그룹에 전기 전력을 공급하는, 상기 제3 전력 모니터링 장치를 설정하는 단계; 상기 제2 전력 모니터링 장치 및 상기 제3 전력 모니터링 장치가 상기 제2 전력 모니터링 장치 및 상기 제3 전 력 모니터링 장치 사이의 상대적 위치를 얻은 후에, 제2 전기 기구 변화를 계산하기 위하여 상기 제2 변화 및 상기 제3 변화를 동시에 캘리브레이팅하는 단계; 및 상기 제2 전기 기구 변화가 감지될 때, 상기 제2 전기 기구 변화 또는 상기 제2 전기 기구들의 상태들의 조합에 따라 복수의 제2 전기 기구들의 상태들을 얻고 모니터링하기 위해 상기 제2 전기 기구 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하며, 상기 제2 전기 기구 그룹은 상기 제2 전기 기구들을 포함하는, 전력 모니 터링 방법. 명 세 서 [0001] 기 술 분 야 본 발명은 대략적으로 전력 측정 및 모니터링 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사용자가 편리하게 개별 기구들의 전력 소비를 이해할 수 있도록 하기 위하여, 사용자들로부터의 피드백들에 기초한 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 기술에 관한 것이다. [0002] 배 경 기 술 전력 모니터링 장치들(power monitoring devices)(또한 전기 계량기들(electricity meters)과 관련된)은 거주 지 및 산업 지역들 또는 전기 기구들(electric appliances)의 전력 소비들을 측정하고 모니터링하기 위해 사용 되는 장치들이다. 전력 회사는 전기 계량기에 보여지는 전력 소비 정보에 기초하여 전기 전력을 판매하고, 사용 자는 상기 전력 소비를 모니터링하기 위해 자신의 집 또는 회사에서 주전원 장치 또는 전원 장치에 있는 전기 계량기를 설치할 수 있다. - 7 -
[0003] [0004] [0005] 최근 몇 년 내에, 에너지 절약 및 탄소 절감이 우리 사회의 중요한 토픽으로 되어 왔다. 현재 전력 회사들에 의 해 사용되는 대부분의 전기 계량기들은 집 또는 건물의 단지 전체 전력 소비 정보만을 표시할 수는 있으나, 특 정 시간 또는 기간에서 실시간 전력 소비를 제공할 수는 없는 기계적인 계량기이다. 그러므로, 세계 많은 나라 들에서, 디지털 스마트 전기 계량기들(또는 줄여서 스마트 계량기들)은 스마트 전원 장치 네트워크들(또는 줄여 서 스마트 그리드들)의 구축을 위해 열정적으로 촉진되고 있다. 스마트 계량기는 사용자와 전기 이용 회사에게 실시간 전력 소비를 보고할 수 있다. 전기 이용 회사는 피크 시간들 동안 거주지의 또는 산업적 전력 소비들을 더 예상하거나 관리할 수 있다. 사용자들에게, 스마트 계량기는 사용자들이 어느 시간에도 자신의 집, 건물 또 는 회사의 전력 소비 상태를 이해할 수 있도록 하며, 전기 비용을 줄이기 위해 자신의 사용하지 않는 전기 기구 들을 끌 수 있다. 예로서, 가족 전기 소비를 얻기 위해, 전형적인 스마트 계량기는 보통 집 또는 건물에서 주전원 장치에 설치된 다. 그러므로, 사용자는 단지 상기 주전원 장치를 모니터링하여, 상기 주전원 장치의 전력 소비 정보를 얻을 수 있으며, 자신의 집 또는 건물에서의 각 전기 기구의 세부적인 전력 소비 정보를 얻을 수 없다. 보고 결과에 따 르면, 사용자들이 자신의 집들 또는 회사들에서 각 전기 기구의 전력 소비 상태를 알 수 있다면 20% 내지 30%의 전력 소비는 줄여질 수 있다. 그러므로, 스마트 계량기는 개별 기구들의 세부적인 전력 소비 정보가 제공될 수 있도록 넌인트루시브 로드 모니터링(nonintrusive load monitoring; NILM) 기술을 통합할 수 있다. 그러나, NILM 특성을 갖는 스마트 계량기는 대량의 상이한 기구들 및 새로운 모델들에 대한 전력 소비 특성 데이터를 수 집하는 데 어렵기 때문에 다른 유형들의 전기 기구들을 제대로 감지하지 못할 수 있다. 게다가, 동일한 건기 기 구의 전력 소비들 또는 다른 장소들, 집들 및 건물들에서 동일한 기능을 가지는 다른 전기 기구들을 비교하거나 또는 전기 기구의 효율을 이해하거나 또는 전력 소비 원인을 결정하는 것은 불가능하다. 결과적으로, 상기 전형 적인 스마트 계량기는 사용자들이 자신의 집에서 각 전기 기구의 전력 소비 상태를 이해하고, 높은 전력 소비들 을가지는 전기 기구들을 관리하며, 상기 전력 소비 원인을 결정하거나 전력 절약 계획을 효율적으로 세우는 데 도움이 되지 못할 수 있다. 사용자가 자신의 집에 있는 각 전기 기구에 의해 소비되는 전력을 모니터링하기를 원하고, 그에 따라 상기 전력 소비 원인을 결정한다면, 다른 해결책은 자신의 집의 각 전기 콘센트(electrical outlet)에 전력 소비 모니터링 장치 또는 스마트 계량기와 유사한 센서를 부착하는 것이다. 사용자는 모든 전기 콘센트에 많은 수의 전력 소비 모니터링 장치 또는 센서들을 설치하고, 상기 설치를 위해 비용과 노력을 들여야하기 때문에, 상기 언급된 전력 모니터링 시스템을 기꺼이 설치하지 못할 수 있다. 발명의 내용 [0006] [0007] 해결하려는 과제 그러므로, 본 발명의 목적은 사용자 피드백들에 기초한 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 장치 및 그 전력 모니터링 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 전력 모니터링 장치에 의해 후보 전기 기구들 및 상기 전기 기구들의 상태들을 찾기 위해 전력 소비 특성들의 변화에 따라 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하는 전력 모니터링 장치 및 그 전력 모니터링 방법을 제공하는 것이다. [0008] 과제의 해결 수단 본 발명은 사용자 피드백들에 기초한 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 장치 및 그 전력 모니터 링 방법에 관한 것이다. 전력 모니터링 장치는 후보 전기 기구들 및 상기 전기 기구들의 상태들을 찾기 위해 전 력 소비 특성들의 변화에 따라 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색한다. 그동안, 사용자는 상기 검색 결과를 승인하거나 상기 후보 전기 기구들로부터 올바른 전기 기구(또는 올바른 전기 기구들의 세트)를 선택하거나, 자 신이 직접 올바른 전기 기구(들)을 제공함으로써 데이터를 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 제공한다. 상기 사용자에 의해 승인된 전기 기구의 전력 소비 특성 및 그에 따른 정보는 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 갱신하기 위해 사용된다. 바꾸어 말하면, 전기 기구들 사이의 연관들, 전기 기구들의 상태들, 및 전기 기구들의 전력 소비 특성들(즉, 전기 기구 서명 데이터베이스)은 사용자 피드백들에 기초하여 설정된다. 그러므로, 전기 기구 및 상기 전기 기구의 상태는 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 따라 확인되고, 상기 사용자는 다른 동 일한 전기 기구들 또는 동일한 기능들을 가지는 다른 전기 기구들과 비교하여 현재 사용된 전기 기구의 효율 및 전기 소비 원인을 이해할 수 있다. 이러한 기능은 상기 전기 기구들의 전력 소비를 기록하고 다른 전기 기구들 - 8 -
의 전력 소비 특성들을 비교함으로써 달성될 수 있다. 본 발명은 사용자가 전력 소비 계획을 세우고 효과적으로 전력 소비를 감소시키는 데 도움을 준다. [0009] [0010] [0011] [0012] [0013] [0014] 본 발명은 사용자 피드백들에 기초하여 전기 기구의 상태를 확인하기 위하여 전력 모니터링 장치를 제공한다. 상기 전력 모니터링 장치는 사용자 피드백들에 기초하여 측정 모듈, 변화 감지 및 검색 모듈, 및 전기 기구 서 명 데이터베이스를 포함한다. 상기 측정 모듈은 전원 장치의 전력 소비 특성을 측정하고, 상기 전원 장치는 복 수의 전기 기구들에 전기 전력을 공급한다. 상기 변화 감지 및 검색 모듈은 상기 측정 모듈에 연결되고, 상기 측정 모듈은 상기 전력 소비 특성의 변화를 감지하고 계산한다. 상기 변화가 감지될 때, 상기 변화 감지 및 검 색 모듈은 상기 전기 기구들의 변화 및 상태들 또는 복수의 후보 전기 기구 상태들의 조합과 유사한 하나 이상 의 후보 전기 기구들을 얻기 위해 상기 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색한다. 그동안, 사 용자는 상기 검색 결과를 승인하거나, 올바른 전기 기구(또는 올바른 전기 기구들의 세트)를 선택하거나, 자신 이 직접 올바른 전기 기구(들)을 제공함으로써 데이터를 상기 전기 기구 서명 데이터베이스로 제공한다. 상기 사용자에 의해 승인된 전기 기구의 전력 소비 특성 및 그에 따른 정보는 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 갱신하기 위해 사용된다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 측정 모듈은 필터 유닛 및 전력 소비 특성 측정 유 닛을 포함한다. 상기 필터 유닛은 상기 전원 장치의 전력 소비 특성을 측정하고 상기 전력 소비 특성에서 잡음 들을 필터링한다. 상기 전력 소비 특성 장치 유닛은 상기 필터 유닛에 연결되고, 상기 전력 소비 특성의 특징 파라미터 목록을 얻기 위해 상기 전력 소비 특징을 샘플링한다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 변화 감지 및 검색 모듈은 메모리 유닛 및 검색 유닛을 포함한다. 상기 메 모리 유닛은 완전한 또는 부분적인 전기 기구 서명 데이터베이스를 저장한다. 상기 검색 유닛은 상기 메모리 유 닛에 연결되고, 상기 전력 소비 특성의 특징 파라미터 목록 및 상기 전력 소비 특성의 이전 특징 파라미터 목록 에 따른 변화의 변화 특징 파라미터 목록을 검출하고 계산한다. 상기 변화가 문턱값(threshold)보다 클 때, 상 기 검색 유닛은 상기 전기 기구들의 변화 및 상태들 또는 복수의 후보 전기 기구 상태들의 조합과 유사한 하나 이상의 후보 전기 기구들을 얻기 위해 상기 변화 특징 파라미터 목록에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스 를 검색한다. 그동안, 상기 사용자는 상기 검색 결과를 승인하거나, 상기 후보 전기 기구들 중 올바른 전기 기 구(또는 올바른 전기 기구들의 세트)를 선택하거나, 자신이 직접 올바른 전기 기구(들)을 제공함으로써 데이터 를 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 제공한다. 상기 사용자에 의해 승인된 전기 기구의 전력 소비 특징 및 그에 따른 정보는 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 갱신하기 위해 사용된다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 변화 감지 및 검색 모듈은 변화 감지 유닛, 전송 인터페이스 유닛, 및 검색 모듈을 포함한다. 상기 변화 감지 유닛은 전력 소비 특성의 특징 파라미터 목록 및 상기 전력 소비 특성의 이전 특징 파라미터 목록에 따른 변화의 변화 특징 파라미터 목록을 검출하고 계산한다. 상기 변화가 문턱값보다 클 때, 상기 변화 감지 유닛은 변화 서명 패킷을 생성하며, 상기 변화 서명 패킷은 상기 변화 특징 파라미터 목록 을 포함한다. 상기 전송 인터페이스 유닛은 상기 변화 감지 유닛에 연결되고, 네트워크 전송 경로를 통해 상기 변화 서명 패킷을 전송한다. 상기 검색 모듈은 상기 네트워크 전송 경로를 통해 상기 변화 서명 패킷을 수신하 고, 상기 전기 기구들의 변화 및 상태들 또는 복수의 후보 전기 기구 상태들의 조합과 유사한 하나 이상의 후보 전기 기구들을 얻기 위하여, 상기 변화 서명 패킷에 있는 상기 변화 특징 파라미터 목록에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색한다. 그동안, 상기 사용자는 상기 검색 결과를 승인하거나, 상기 후보 전기 기구들 중 올바른 전기 기구(또는 올바른 전기 기구들의 세트)를 선택하거나, 자신이 직접 올바른 전기 기구(들)을 제공함으로써 데이터를 상기 전기 기 구 서명 데이터베이스에 제공한다. 상기 사용자에 의해 승인된 전기 기구의 전력 소비 특징 및 그에 따른 정보 는 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 갱신하기 위해 사용된다. 본 발명은 사용자 피드백들에 기초한 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 방법을 제공한다. 상기 전력 모니터링 방법은 다음 단계들을 포함한다. 전원 장치의 전력 소비 특성은 특정되고, 샘플링되며, 상기 전 원 장치는 복수의 전기 기구들에 전기 전력을 공급한다. 상기 전력 소비 특성의 변화는 감지되고, 계산된다. 상 기 변화가 감지될 때, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스는 상기 전기 기구들의 변화 및 상태들 또는 복수의 후 보 전기 기구 상태들의 조합과 유사한 하나 이상의 후보 전기 기구들을 얻기 위해 상기 변화에 따라 검색된다. 그동안, 사용자는 상기 검색 결과를 승인하거나, 올바른 전기 기구(또는 올바른 전기 기구들의 세트)를 선택하 거나, 자신이 직접 올바른 전기 기구(들)을 제공함으로써 데이터를 상기 전기 기구 서명 데이터베이스로 제공한 다. 상기 사용자에 의해 승인된 전기 기구의 전력 소비 특성 및 그에 따른 정보는 상기 전기 기구 서명 데이터 베이스를 갱신하기 위해 사용된다. - 9 -
[0015] [0016] [0017] [0018] 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하는 단계는 다음 단 계들을 포함한다. 고조파(harmonic wave) 정보의 비교를 얻기 위해 변화 특징 파라미터 목록에 있는 가변 전류 파형에서 푸리에 변환(Fourier transform)이 수행된다. 전기 기구가 상기 전기 기구들의 변화 및 상태들 또는 복수의 후보 전기 기구 상태들의 조합과 유사한 하나 이상의 후보 전기 기구들을 얻기 위해 상태들을 스위칭할 때, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스는 전류 변화, 전류 고조파(harmonic wave) 정보, 유효 전력(active power), 무효 전력(reactive power), 및 출력되는 과도 전류(transient current) 파형에 따라 검색된다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라, 전기 기구의 상태가 변할 때, 상기 전기 기구의 전력 소비 특 성의 대응되는 변화가 출력된다. 따라서, 전기 기구들, 상기 전기 기구들의 상태들, 및 상기 전기 기구들(즉, 전기 기구 서명 데이터베이스)의 전력 소비 특성들의 변화들 사이의 연계들이 사용자 피드백들과 함께 설정된다. 그런 다음, 본 발명의 일 실시예에 따라, 전기 기구 및 그 상태를 확인하기 위하여, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스가 모니터링된 전원 장치의 전력 소비 특성(예컨대, 전압, 전류, 또는 전력)의 변화에 따라 검색된다. 그에 의해, 전력 모니터링 장치는 상기 전기 기구의 상태 변화에 따라 각 전기 기구의 전력 소비를 기록할 수 있으며, 따라서 사용자는 편리하게 전력 소비 원인을 판단하고, 전력 소비를 줄일 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 대형 전기 기구 서명 데이터베이스 및 고 효율 데이터베이스 검색 능 력이 인터넷 및 클라우드 컴퓨팅 기술을 통해 제공되어, 사용자는 자신의 전기 기구들의 상표, 모델, 전력 소비 원인, 및 전력 절약 제안들을 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 기록할 수 있다. 따라서, 더 많은 상세한 전 력 절약 및 관리 계획, 자동화된 전력 소비 원인 판단, 전력 소비 분배 분석, 및 자동화된 전력 절약 제어와 같 은 기능들이 달성될 수 있다. 본 발명의 이러한 및 다른 예시적인 실시예들, 특성들, 측면들, 및 이점들이 관련된 도면과 함께 결합하여 읽혀 질 때, 예시적인 실시예들의 상세한 설명으로부터 설명되고, 더 분명하게 될 것이다. [0019] [0020] 발명의 효과 본 발명에 따르면, 전기 기구 및 상기 전기 기구의 상태가 전기 기구 서명 데이터베이스에 따라 확인되고, 사용 자는 다른 동일한 전기 기구들 또는 동일한 기능들을 가지는 다른 전기 기구들과 비교하여 현재 사용된 전기 기 구의 효율 및 전기 소비 원인을 이해할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 이러한 기능은 상기 전기 기구들의 전력 소비를 기록하고 다른 전기 기구들의 전력 소 비 특성들을 비교함으로써 달성될 수 있으며, 사용자가 전력 소비 계획을 세우고 효과적으로 전력 소비를 감소 시키는 데 도움을 줄 수 있는 효과가 있다. [0021] 도면의 간단한 설명 본 발명을 더 잘 이해하도록 하기 위해 첨부된 도면이 포함되고, 본 명세서의 일부분 내에 포함되며, 일부를 구 성한다. 상기 도면들은 본 발명의 실시예들을 나타내며, 상기 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하도록 제공 한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 장치의 도면이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 장치의 블록도이다. 도 3은 도 2에서 전력 모니터링 장치의 세부 블록도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 방법의 흐름도이다. 도 5a는 주전원 장치의 이전 샘플된 전류 파형을 나타낸다. 도 5b는 주전원 장치의 현재 샘플된 전류 파형을 나타낸다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따라 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 장치의 도면이다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 장치의 블록도이다. 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따라 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 시스템의 도면이다. 도 9는 도 8에서 전기 계량기 토폴로지 네트워크의 도면이다. 도 10a는 도 8에서 전력 모니터링 시스템의 부분도이다. - 10 -
도 10b는 도 10a에서 전기 계량기 토폴로지 네트워크의 도면이다. 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따라 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 방법의 흐름도이다. 도 12는 도 11에서 S1140 단계의 세부 흐름도이다. 도 13은 S1210 단계에서 시간 동기를 나타내는 도면이다. 도 14는 S1220 단계에서 제1 변화, 제2 변화 및 제1 전기 기구 변화를 나타내는 도면이다. 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따라 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 방법의 흐름도이다. [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 이하, 본 발명의 바람직한 실시예들, 첨부된 도면들에 나타난 예시들에 참조가 상세히 구성될 것이다. 가능한 곳에서, 동일한 참조 번호들이 동일 또는 유사한 부분들과 관련하여 도면들 및 설명에 사용된다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 사용자 피드백들에 기초한 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터 링 장치(power monitoring device; 10)의 도면이다. 본 발명의 실시예에서, 댁내 AC 주전원 장치 TP는 모니터 링된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 실시예들에서, 상기 전력 모니터링 장치(10)는 전원 공 급 관리를 위해 기업 또는 전력 회사에 의해 채택되거나 어떠한 전원 장치를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 도 1을 참조하면, 건물(100) 내에 복수의 전기 기구들(electric appliances; 110-1~110-N)이 있으며, N 은 1보다 큰 양수이다. 설명의 편의를 위해, 본 실시예에서, N은 5로 설정되고, 전력 모니터링 장치(10)는 많아 야 30 내지 50 전기 기구들 또는 약 100amp AC에서 모니터링 될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않 는다. 상기 주전원 장치 TP는 전기 전력을 전기 기구들(110-1~110-5)에 공급한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 전력 모니터링 장치(10)는 상기 전기 기구들(110-1~110-5)의 전력 소비 상태들을 모니터링하기 위해, 전기 기구들이 모드들을 스위치할 때, 출력된 이러한 전기 기구들의 전력 소비 정보(예컨대, 전류 파형 또는 전력의 변화)에 기초한 전기 기구들(110-1~110-5)의 모드 정보를 얻는다. 바꾸어 말하면, 상기 전기 기구들 중 하나가 상태를 스위치할 때, 전력 모니터링 장치(10)는 주전원 장치 TP의 전력 소 비 특성에서의 변화에 따라 상기 전기 기구의 상태를 확인한다. 추가적으로, 전기 기구는 많은 다른 작동 모드 들(또한 전기 기구의 상태들로서 언급된)을 가진다. 예를 들면, 팬(fan)은 다른 속도들을 가지며, 에어컨은 제 습, 팬, 및 슬립 모드, 등을 가진다. 상이한 상표들 또는 모델들의 전기 기구들은 다소 상이한 전력 소비 능력 들을 가진다. 그러므로,본 발명의 실시예에 따라 게다가 전기 기구의 온/오프, 타입, 상태 또는 심지어 전기 기 구의 상표 및 모델을 모니터링하는 것이 상기 주전원 장치 TP의 전력 소비 특성에서의 변화에 따라 확인될 수 있다. 상기 전력 모니터링 장치(10)의 구조 및 작동은 도 2에서 참조될 수 있다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예 에 따른 전력 모니터링 장치(10)의 블록도이다. 도 2를 참조하면, 상기 전력 모니터링 장치(10)는 측정 모듈(measurement module; 210), 변화 감지 및 검색 모 듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스(variation detection and search module and electric appliance signature database; 220)를 포함하며, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스는 전체적으로 또는 부분적으로 데이 터베이스일 수 있다. 상기 측정 모듈(210)은 상기 주전원 장치 TP의 전력 소비 특성(예컨대, 전압, 전류, 또는 전력)을 측정하며, 상기 주전원 장치 TP는 건물(100) 내에서 상기 전기 기구들(110-1~110-5)에 전기 전력을 공 급한다. 상기 변화 감지 및 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스(220)는 전력 소비 특성의 변화를 감지하 고 계산하기 위해 상기 측정 모듈(210)과 연결된다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 변화 감지 및 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스(220)는 상기 주전원 장치 TP의 전력 소비 특성(예컨대, 가변 전류 파형, 동적 전 력, 반응 전력, 또는 고조파 정보)가 변경되는지 여부를 감지한다. 상기 전력 소비 특성의 변화가 임계값보다 클 때, 상기 변화 감지 및 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스(220)는 이러한 전기 기구들의 변화 및 상 태들과 유사한 전기 기구들을 얻기 위해 상기 전력 소비 특성의 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스 를 검색한다. 여기서, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스는 많은 사용자들에 의해 설정될 수 있으며, 상기 전력 모니터링 장치(10)에 저장된 데이터는 전체 전기 기구 서명 데이터베이스 또는 상기 전기 기구 서명 데이터베이 스의 부분일 수 있다. 그동안, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 있는 데이터는 네트워크 또는 외부 메모리 장치를 통해 수동으로 또는 자동으로 갱신될 수 있다. 도 2에서 상기 전력 모니터링 장치(10)의 회로 구조는 여기에서 상세히 설명될 것이다. 도 3은 도 2에서의 전력 모니터링 장치(10)의 세부적인 블록도이다. 도 3을 참조하면, 상기 측정 모듈(210)은 필터 유닛(fllter unit; 310) 및 전력 소비 특성 측정 유닛(power consumption feature measurement unit; 340)을 포함한다. 상기 필터 - 11 -
유닛(310)은 전원 장치의 전력 소비 특성을 측정하고, 상기 전력 소비 특성에서 잡음들을 필터링한다. 본 발명 의 실시예에 따라, 상기 필터 유닛(310)은 안티-에일리어스 필터(anti-alias filter; 320) 및 저역 통과 필터 (low-pass filter; 330)를 포함한다. 상기 안티-에일리어스 필터(320)는 상기 주전원 장치 TP의 전류 I TP 를 측 정하고, 상기 저역 통과 필터(330)는 상기 주전원 장치 TP의 전압 V TP 를 측정하며, 상기 안티-에일리어스 필터 ((330)는 상기 전류 I TP 및 전압 V TP 를 상기 전력 소비 특성 측정 유닛(340)으로 전송한다. 추가적으로, 본 발명 의 실시예에 따라, 상기 안티-에일리어스 필터(320) 및 상기 저역 통과 필터(330)는 RC 필터 회로들을 사용함으 로써 구현될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. [0027] 다시 도 3을 참조하면, 상기 전력 소비 특성 측정 유닛(340)은 상기 필터 유닛(310)에 연결되고, 상기 주전원 장치 TP의 특징 파라미터 목록을 얻기 위해 상기 전류 I TP 및 전압 V TP 를 샘플링한다. 본 발명의 실시예에 따라, 주전원 장치 TP는 AC 전원 장치이다. 따라서, 상기 전류 I TP 및 전압 V TP 는 하기와 같이 표현될 수 있다. [0028] [0029] 앞에서의 수식 (1) 및 (2)에서, 전류 I max 및 전압 V max 는 각각 상기 전류 I TP 의 최대값이고, 상기 전압 V TP 의 최 대값이며, ω는 주전원 장치 TP의 주파수이고, δ 및 β는 각각 상기 전류 I TP 의 위상각이며, 전압 V TP 의 위상각 이다. 상기 전력 소비 특성 측정 유닛(340)은 앞에서의 수식들 (1) 및 (2)를 사용함으로써 주전원 장치 TP의 특 징 파라미터 목록을 계산할 수 있다. 상기 특징 파라미터 목록은 상기 주전원 장치 TP의 다른 특징 파라미터들 (예컨대, 전압 제곱 평균 제곱근 값(voltage root-mean-square value) VX, 전류 제곱 평균 제곱근 값(current root-mean-square value) IX, 유효 전력 PAX, 무효 전력 PRX, 전류 파형의 고조파 정보 HX, 및 전기 기구가 상 태들을 스위치할 때 출력되는 전송 전류 파형 TCWX)로 구성되며, 상기 주전원 장치 TP가 샘플링될 때 매시간 얻 어지는 전력 정보를 지시하기 위하여 사용된다. 다음 수식들 (3)~(7)은 본 발명의 실시예의 특징 파라미터 목록 에서의 특징 파라미터들 및 그 계산들을 보여주며, 상기 고조파 정보 HX는 전류 파형에서 푸리에 변환을 수행함 으로써 생성되는 특징 파라미터이다. [0030] [0031] 앞의 특징 파라미터들은 본 발명의 실시예에서의 단지 예들이며, 본 발명의 범위를 제한하고자 의도된 것은 아 니다. 설계자는 주전원 장치 TP를 모니터링하고 이러한 특징 파라미터들에 따라 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하기 위해, 다른 특징 파라미터들을 추가할수도 있고, 또는 실제 설계 요구에 따라 특징 파라미터들 중 일 부를 생략할 수 있다. 추가적으로, 본 발명에 따른 상기 전력 소비 특성 측정 유닛(340)은 아날로그 디바이시스 - 12 -
사(Analog Devices, Inc.,)(ADI), US에 의해 제공되는 전원 장치 측정 칩 ADE7756을 사용하여 구현된다. 상기 ADE7756 칩은 7.6k times/second의 비율로 샘플링할 수 있으며, 상기 특징 파라미터 목록을 직렬 주변장치 인터 페이스(serial peripheral interface; SPI) 버스를 통해 상기 변화 감지 및 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이 터베이스(220)로 전송할 수 있다. 그러나, 상기 ADE7756 칩은 설명되지 않을 것이며, 전력 소비 특성 측정 유닛 (340)의 구현이 이에 제한되지 않는다. [0032] [0033] [0034] 다시 도 3으로 되돌아가서, 상기 변화 감지 및 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스(220)는 메모리 유닛 (memory unit; 360) 및 검색 유닛(search unit; 350)을 포함한다. 상기 메모리 유닛(360)은 전기 기구 서명 데 이터베이스를 저장한다. 상기 검색 유닛(350)은 상기 메모리 유닛(360)과 연결된다. 상기 검색 유닛(350)은 현 재 샘플된 특징 파라미터 목록 및 이전 샘플된 특징 파라미터 목록에 따른 변화의 변화 특징 파라미터 목록을 감지하고 산출한다. 상기 변화 특징 파라미터 목록에서의 특징 파라미터들은 과도 전류 파형의 고조파 정보(현 재 샘플된 전류 파형 및 이전 샘플된 전류 파형 사이의 고조파 차이), 전류 제곱 평균 제곱근 값 변화(현재 샘 플된 전류 제곱 평균 제곱근 값 및 이전 샘플된 전류 제곱 평균 제곱근 값 사이의 차이), 유효 전력, 무효 전력, 및 전기 기구가 상태들을 스위칭할 때 출력되는 과도 전류 파형을 포함한다. 다른 실시예들에서, 상기 변 화 특징 파라미터 목록에서의 특징 파라미터들은 또한 상기 전류 및 전압의 위상각들 사이에서의 차이와 같은 주전원 장치 TP의 다른 전기 파라미터들을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 다음으로, 검색 유닛(350)이 상기 전력 소비 특성이 문턱값보다 더 크다는 것을 감지할 때, 상기 검색 유닛 (350)은 이러한 전기 기구들의 변화 및 상태 또는 복수의 후보 전기 기구들의 의 조합과 유사한 하나 이상의 후 보 전기 기구들을 얻기 위해, 상기 변화 특징 파라미터 목록에 따라 상기 메모리 유닛(360)에서 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색한다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 검색 유닛(350)은 마이크로칩 테크놀러지 사 (Microchip Technology Inc.)에 의해 제조된 PIC18F26J11 단일 칩을 사용하여 구현된다. 그러나, 본 발명이 이 에 제한되지 않으며, 상기 검색 유닛(350)은 또한 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array; FPGA), 복합 프로그래머블 로직 디바이스(complex programmable logic device; DPLD), 또는 주문형 집 적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)에 의해 구현될 수 있다. 만약, 상기 전력 모니터링 장치(10)가 처음으로 전기 기구 의 상태를 감지하면, 상기 전력 모니터링 장치(10)는 사용자에게 통지하고, 사용자에게 검색 결과를 승인할 것을 요청한다. 상기 사용자는 검색 결과를 승인하거나, 상기 후보 전기 기구들로부터 올바른 전기 기구(또는 올바른 전기 기구들의 세트)를 선택하거나, 자신이 직접 올바른 전기 기구(들)을 제공함으로써 데이터를 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 제공한다. 상기 사용자에 의해 승인된 전기 기구의 전력 소비 특성 및 그에 따른 정보는 상기 메모리 유닛(360)에서 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 갱신하기 위해 사용된다. 상기 전력 모니터링 장치(10)에 저장된 데이터는 그것의 전체 전기 기 구 서명 데이터베이스 또는 일부일 수 있으며, 네트워크 또는 외부 메모리 장치를 통해 수동으로 또는 자동으로 갱신될 수 있다. 여기서 많은 사용자들에 의해 설정된 전기 기구 서명 데이터베이스의 내용 및 목적이 상세히 설명될 것이다. 본 발명의 실시예에 따라, 전기 기구들(110-1~110-5)이 상태들을 스위치할 때 출력되는 전력 소비 특성들의 변화들 이 처음으로 기록되고, 상기 전기 기구들의 타이틀들(예컨대, 상기 전기 기구의 대응하는 타이틀을 얻기 위해 전기기구 식별 값이 얻어진다.), 전기 기구들의 상태들, 전력 소비 특성들의 변화들 사이의 연관들이 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 기록된다. 구체적으로 설명하면, 다른 전기 기구가 상태들을 스위칭할 때, 전력 소비 특성의 다른 변화가 출력된다. 예컨대, 팬 및 에어컨이 오프 상태에서 온 상태로 스위치될 때, 다른 전류 변화, 전력, 가변 전류 파형에 푸리에 변환을 수행함으로써 출력되는 고조파 정보, 및 전기 기구 상태 스위칭에서 출 력되는 과도 전류가 출력된다. 상기 전기 기구 서명 데이터베이스의 구축 동안, 사용자는 전기 기구의 상태를 변경할 수 있고, 전력 소비 특성의 변화가 감지될 때, 상기 사용자는 상기 전기 기구 및 상기 전기 기구의 상태 를 선택 또는 입력함으로써 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 상기 전기 기구, 상기 전기 기구의 상태, 상기 전력 소비 특성의 변화를 저장한다. 그러므로, 본 발명의 실시예에서, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스는 상 기 주전원 장치 TP 및 상기 타이틀들의 전력 소비 특성의 변화, 전력 소비 특성들, 및 사용자들의 도움을 갖는 대응하는 전기 기구들의 상태를 사용함으로써 설정된다. 설명의 편의를 위해, 단순한 전기 기구 서명 데이터베 이스(아래 표 1에 도시된 바와 같은)가 본 발명 실시예의 사상을 제시하기 위해 여기 리스트된다. - 13 -
[0035] 데이터 전기 기 전기 기 베이스 구 식별 구의 유 번호 값 형 델 1-1 110-1 팬 상표 A 전기 기구의 상표 및 모 모델 B 1-2 110-1 팬 상표 A 모델 B 1-3 110-1 팬 상표 A 모델 B 2-1 110-1 팬 상표 A 모델 B 3-1 110-2 팬 상표 C 모델 D 4-1 110-3 팬 상표 E 모델 F 5-1 110-5 냉장고 상표 A 표 1 전기 기구의 상태 오프 -> 제1 속도 오프 -> 제2 속도 제1 속도 -> 오프 오프 -> 제1 속도 오프 -> 제1 속도 오프 -> 현재 변 화 유효 전 력 무효 전 력 고조파 정보 I11 PA11 PR11 H11 T11 I12 PA12 PR12 H12 T12 I13 PA13 PR13 H13 T13 I14 PA14 PR14 H14 T14 I15 PA15 PR15 H15 T15 I16 PA16 PR16 H16 T16 제1 속도 압축기 가동 I17 PA17 PR17 H17 T17 모델 G.............................. 과도 전 류 파형 [0036] [0037] [0038] 위의 표 (1)에서, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스는 다음 필드들을 가진다: 데이터베이스 번호, 전기 기구 식별값, 전기 기구의 유형, 전기 기구의 상표 및 모델, 전기 기구의 상태, 및 변화 특징 파라미터 목록에서의 다양한 특징 파라미터들. 표 1에서 상기 변화 특징 파라미터는 전류 변화, 유효 전력, 고조파 정보(가변 전류 파형에서 푸리에 변환을 수행함으로써 생성된), 및 과도 전류와 같은 특징 파라미터들을 포함한다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되지는 않는다. 표 1은 예로서 여기에 설명될 것이다. 전기 기구(110-1)을 팬(110-1)이라고 가정하면, 현재 상기 전기 기구 서 명 데이터베이스에 사용자들에 의해 제공된 4개의 관련된 데이터가 있다. 데이터베이스 번호들 1-1 내지 1-3 및 데이터베이스 번호 2-1을 갖는 상기 전기 기구 데이터는 동일한 상표 및 모델의 팬들(110-1)과 관련되지만, 다 른 사용자들에 의해 제공된다. 예컨대, 상기 데이터베이스 번호들 1-1 내지 1-3을 갖는 전기 기구 데이터는 하 나 유저에 의해 제공되지만, 반면 상기 데이터베이스 번호 2-1을 갖는 전기 기구 데이터는 다른 사용자에 의해 제공된다. 상기 팬(110-1)은 3개의 다른 상태, 즉 '제1 속도', '제2 속도', 및 '오프'를 갖는다. 그러므로, 상 기 표 1의 제1 열은 전기 기구가 팬(전기 기구 식별 값 110-1을 갖는)이고, 상기 팬(110-1)이 오프 상태에서 제 1 속도로 스위치될 때, 전기 기구 정보를 보여준다. 그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 변화 특징 파라미 터 목록은 상기 팬(110-1)이 오프 상태에서 제1 속로 변경될 때, (I11, PA11, PR11, H11, T11) 및 (I14, PA14, PR14, H14, T14)의 평균값들로 구성된다. 즉, 상기 변화 특징 파라미터 목록은 동일 모들의 전기 기구들의 특징 파라미터들의 평균값으로 구성될 수 있지만 다른 사용자들에 의해 제공될 수 있고, 전기 기구 모델의 전력 소비 특성으로서 데이터 비교 및 검색을 위해 사용될 수 있다. 따라서, 표 1에 도시된 바와 같이, 상기 변화 특징 파 라미터 목록은, 상기 팬(110-1)이 오프 상태에서 제2 속도로 스위칭될 때, (I12, PA12, PR12, H12, T12)이다. 그렇게 함으로써, 더 많은 전기 기구 서명 데이터가 얻어지고, 더 많은 사용자가 포함될 때 전기 기구의 전력 소비 성능이 더 분명히 반영된다. 바꾸어 말하면, 새로운 전기 기구들의 전력 소비 특성들이 사용자 피드백들을 통해 이러한 데이터베이스로 기록될 수 있다. 만약 전력 모니터링 장치(10)가 처음으로 전기 기구의 상태를 감지한다면(그것의 변화 특징 파라미터 목록이 (I18, PA18, PR18, H18, T18)이라고 가정하면), 상기 전력 모니터링 장치(10)는 사용자에게 알리고, 상기 검색 결과를 승인하도록 요청한다. 상기 사용자는 상기 검색 결과를 승인하거나 상기 후보 전기 기구들로부터 올바른 전기 기구(또는 올바른 전기 기구들의 세트)를 선택하거나, 자신이 직접 올바른 전기 기구(들)을 제공함으로써 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 데이터를 제공한다. 예컨대, 상기 팬(110-1)이 오프 상태에서 제1 속도로 스위칭될 때 상기 변화 특징 파라미터 목록이 상기 변화 특징 파라미터 목록에 가장 유사하다고 결정하여, 사용 자의 승인을 통해, 상기 사용자에 의해 승인된 전기 기구의 전력 소비 특성 및 대응하는 정보가 상기 메모리 유 닛(360)에 있는 전기 기구 서명 데이터베이스를 갱신하기 위해 사용되고, 상기 데이터베이스 번호 6-1을 갖는 열(column)에 저장된다. 따라서, 상기 팬(110-1)의 상기 전력 소비 특성은 상기 팬(110-1)이 오프 상태에서 제1-14 -
속도로 스위칭될 때, 사용자들에 의해 제공된 데이터로 인해 일정하게 변경된다. [0039] 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 방법이 도 3에 도시된 구조 및 팬(110-1)과 관련하여 여기에 설명될 것이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 방법의 흐름도이다. 도 4와 관련하여, 단계 S410에서, 상기 필터 유닛(310)에서의 상기 안티-에일리어스 필터(320) 및 상기 저역 통과 필터(330)는 상기 주전원 장치 TP의 전력 소비 특성(예컨대, 전류 및 전압)을 감지하고, 전력 소비 특성에서 잡음들을 필터링하여, 상기 주전원 장치 TP의 전류 I TP 및 전압 V TP 를 생성한다. 그런 다음, 단계 S420에서, 상기 전력 소비 특성 측정 유닛(340)은 상기 주전원 장치 TP의 특징 파라미터 목록을 얻기 위해, 전 류 I TP 및 전압 V TP 를 샘플링한다. [0040] [0041] [0042] [0043] [0044] [0045] 다시 도 4로 돌아가서, 단계 S430에서, 상기 검색 유닛(350)은 현재 특징 파라미터 목록 및 이전 특징 파라미터 목록에 따라 전력 소비 특성의 변화에 대한 변화 특징 파라미터 목록을 얻는다. 단계 S440에서, 만약 상기 전력 소비 특성의 변화가 문턱값보다 크다(예컨대, 전류 변화가 전류 문턱값보다 크다)는 것을 상기 검색 유닛(350) 이 감지하면, 단계 S450이 실행된다. 그렇지 않으며면, 단계 S420이 다시 실행되고, 주전원 장치 TP는 상기 변 화 특징 파라미터 목록을 얻기 위해 계속적으로 샘플링된다. 단계들 S430~440은 일예로 상기 팬(110-1)을 들어서 이하에서 설명될 것이며, 상태들을 스위칭하는 다른 전기 기구들(110-2~110-5)은 없다고 가정한다. 도 5a는 주전원 장치의 이전 샘플된 전류 파형을 나타내며, 상기 팬 (100-1)은 '오프' 모드에 있다. 도 5b는 주전원 장치의 현재 샘플된 전류 파형을 나타내며, 상기 팬(100-1)은 '제1 속도' 모드에 있다. 단계 S440에서, 만약 이전 샘플된 전류 파형(도 5a에 도시된 바와 같이) 및 현재 샘 플된 전류 파형(도 5b에 도시된 바와 같이)에 의해 출력되는 전력 소비 특징 파라미터들(예컨대, 전류 변화, 유 효 전력, 또는 무효 전력)을 추출함으로써 얻어진 변화가 문턱값보다 더 크면, 상기 팬(110-1)은 오프 상태에서 제1 속도로 스위칭하기를 결정한다. 만약, 둘 이상의 전기 기구들이 동시에 켜지거나, 꺼지거나, 스위치된다면, 출력되는 전력 소비 특성은 표 1에서 다중의 전기 기구들의 변화 특징 파라미터 목록들의 조합이다. 그러므로, 본 발명에서의 전력 모니터링 방법은 또한 둘 이상의 전기 기구들이 동시에 상태들을 스위칭할 때, 응용될 수 있다. 이에 반하여, 주전원 장치 TP의 전력 소비 특성이 변하지 않거나 매우 작다면, 상기 주전원 장치 TP가 전기 전 력을 공급하는 어떠한 전기 기구들(110-1~110-5)도 상태들을 스위칭하지 않기로 결정한다. 그 후에, 단계 S450에서, 상기 검색 유닛(350)은 이러한 전기 기구들의 전기 기구 서명 데이터베이스 및 상태들 또는 복수의 전력 소비 특성들 및 그 상태들의 조합에서 하나 이상의 전력 소비 특성들과 유사한 후보 전기 기 구들을 얻기 위해 전력 소비 특성 및 변화 특징 파라미터 목록에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검 색한다. 구체적으로 설명하면, 단계 S450에서, 상기 검색 유닛(350)은 고조파 정보 HX의 비교를 얻기 위해 변화 특징 파라미터 목록에서의 가변 전류 파형에서 푸리에 변환을 수행한다. 추가적으로, 상기 검색 유닛(350)은 전기 기구가 유사한 전기 기구 식별값들 및 전기 기구 상태들을 얻기 위해 (표 1에 도시된 바와 같이) 변화 특성 파라미터 목록에서의 상태들을 스위칭할 때, 출력되는 전류 변화 IX, 유 효 전력 PAX, 무효 전력 PRX, 고조파 정보 HX, 과도 전류 파형 TCWX에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스 를 검색한다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스는 K-인접 이웃(K-nearest neighbor; KNN) 알고리즘(이로 제한되지는 않음)을 사용함으로써 검색되고, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스가 상기 현 재 변화 IX, 유효 전력 PAX, 무효 전력 PRX, 고조파 정보 HX, 및 과도 전류 파형 TCWX에 따라 검색될 때, 상기 KNN 알고리즘이 상기 특징 파라미터들이 비교될 때 오류를 출력할 수 있기 때문에, 다중 전기 기구 식별값들 및 그 전기 기구 상태들은 얻어질 수 있다. 만약, 상기 검색 유닛(350)에 의해 얻어진 상기 변화 특징 파라미터 목 록(IX, PAX, PRX, HX, TCWX)이 표 1에서 동일 모델 및 동일 상태의 전기 기구들의 변화 특징 파라미터 목록들의 평균 값과 가장 유사하다면(예컨대, 감지된 변화 특징 파라미터 목록이 (I11, PA11, PR11, H11, T11) 및 (I13, PA14, PR14, H14, T14)의 평균값과 가장 유사하다면), 상기 팬(110-1)은 오프 상태에서 제1 속도로 스위칭하기 로 결정된다. 다시 도 4로 돌아가서, 단계 S450에서, 상기 변화 감지 및 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스는 매칭 결과(또는 유사성으로 언급된) 및 전기 기구 검색결과를 생성하기 위해 감지된 전력 소비 특성 및 그 특징 파라 미터 목록(상기 감지된 전력 소비 특성 및 그 특징 파라미터 목록이 이후 감지된 변화로서 언급된다)에 따라 이 전 표 1에서 전기 기구 서명 데이터베이스에서의 다른 전력 소비 특성들을 찾는다. 상기 전기 기구 검색 결과는 하나 이상의 후보 전기 기구들의 정보를 포함할 수 있으며, 상기 후보 전기 기구 정보는 이러한 후보 전기 기구 - 15 -
들의 타이틀들 및 상태들 정보를 포함할 수 있다. 단계 S455에서, 만약 사용자가 능동적으로 올바른 전기 기구 정보를 제공하도록 요청하거나(예컨대, 사용자가 능동적으로 올바른 전기 기구 정보를 입력하도록 요청하고, 상 기 정보는 하나의 전기 기구 정보, 다중의 전기 기구들을 위한 조합 정보 및 이러한 전기 기구들의 상태들일 수 있다), 사용자가 상기 전기 기구 검색 결과에서 후보 전기 기구들의 정보 중에서 올바른 전기 기구 정보를 선택 하기 위해 상기 전기 기구 검색 결과를 승인하도록 능동적으로 요청한다면, 전기 기구의 새로운 유형 또는 새롭 게 설치된 전기 기구가 감지되도록 결정된다. [0046] [0047] [0048] [0049] [0050] 그러므로, 상기 과정이 단계 S455로부터 단계 S480으로 진행되고, 변화 감지 및 검색 모듈은 사용자에 의해 입 력된 정보에 따라 올바른 전기 기구 정보를 얻으며, 올바른 전기 기구의 전력 소비 특성으로서 상기 감지 변화 를 참조한다(예컨대, 상기 감지 변화는 올바른 전기 기구의 변화 특징 파라미터 목록으로서 참조된다.). 그런 다음, 단계 S480이 실행되고, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스는 앞서 언급된 올바른 전기 기구 및 상기 감지 된 변화에 대응하여 갱신된다. 상기 앞서 언급된 전력 소비 특성, 타이틀 및 그 상태에 대응하는 전기 기구가 얻어진다. 상기 상기 과정이 단계 S480으로부터 단계 S490으로 진행될 때, 단계 S470이 실행되며, 대응하는 전 기 기구의 타이틀 및 상태가 상기 올바른 전기 기구 정보에 따라 얻어진다. 상기 전기 기구 서명 데이터베이스 는 그 많은 사용자들에 의해 구성되거나, 어떠한 전기 기구 서명 데이터베이스 제공자에 의해 제공될 수 있다. 사용자가 올바른 전기 기구 정보를 제공하도록 능동적으로 요청하지 않을 때, 상기 과정은 단계 S455로부터 단 계 S460으로 진행된다. 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에서 검색하는 유사성과 문턱값이 비교된다. 상기 전 기 기구 서명 데이터베이스에서의 하나 이상의 데이터와 상기 감지된 전력 소비 특성 변화들 사이의 유사성이 상기 문턱값보다 더 작을 때, 전기 기구, 타이틀 및 그 상태를 얻기 위하여 상기 과정은 단계 S460으로부터 단 계 S470으로 진행되며, 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에서의 전기 기구 및 상기 감지된 변화에 대응하는 데 이터는 훨씬 유사하다(즉, 유사성이 가장 작다). 단계 S470에 대한 상세한 설명에서, 만약 하나의 전기 기구 또는 상기 전기 기주 서명 데이터베이스에 있는 다 중의 전기 기구들의 조합의 전력 소비 특성 및 그 상태의 데이터가 감지된 전력 소비 특성과 유사하고, 상기 그 유사성(즉, 앞서 언급한 매칭 결과)이 문턱값에 있다면, 상기 전력 소비 특성과 유사한 전기 기구들 및 그 상태 들이 상기 데이터에 따라 얻어진다. 만약, 상기 감지된 전력 소비 특성과 유사한 전기 기구 서명 데이터베이스 에서의 다중 전력 소비 특성들의 다중 데이터가 존재하고, 모든 유사성이 문턱값에 모두 있다면, 앞서 언급한 가장 유사한 전력 소비 특성 및 그 상태에 대응하는 전기 기구가 얻어진다. 이에 반하여, 전기 기구 서명 데이 터베이스에서 상기 감지된 변화와 유사한 전력 소비 특성이 없다면(즉, 유사성이 상기 문턱값에 있지 않다), 상 기 과정은 단계 S460으로부터 단계 S465로 진행하도록 결정되며, 상기 감지된 변화는 알려지지 않은 전기 기구 도는 다중 전기 기구들의 조합의 알려지지 않은 상태로 설정된다. 그에 의해, 상기 전력 모니터링 장치(10)는 상기 전기 기구의 전력 소비를 기록하기 위하여, 상기 주전원 장치 TP의 전력 소비 특성의 변화들에 따라 각 전기 기구의 상태 스위칭 타이밍을 확인할 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 모니터링 장치(10)는 건물(100) 내에서 상기 전기 기구들(110-1~110-5)의 각각의 세부적인 전력 소비 정보 를 얻기 위하여, 상기 팬(110-1) 및 다른 전기 기구들(110-2~110-5)의 각 상태에서의 상태 스위칭 타이밍 및 전 력 소비를 기록할 수 있다. 게다가, 상기 전력 모니터링 장치(10)에서 기록된 각 전기 기구의 전력 소비 상태, 전력 소비 효율, 전력 절약 제안들, 및 전력 관리는 네트워크 전송 경로(예컨대, 유선 네트워크 또는 무선 네트 워크)를 통해 컴퓨터, 스마트 폰, 다른 어느 다른 정보 디스플레이 장치에 디스플레이될 수 있으며, 이는 여기 서 설명되지 않을 것이다. 상기 전력 모니터링 장치(10)는 상기 전기 기구 서명 데이터베이스가 개선될 수 있도 록 하기 위해, 앞서 언급한 정보 디스플레이 장치들을 사용하여 제어될 수 있으며, 사용자는 전력 절약 계획을 적용하도록 자동으로 통지될 수 있다. 본 발명의 제2 실시예는 도 6을 참조하여 이하에서 설명될 것이다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따라 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 장치(60)의 도면이다. 본 실시예는 제1 실시예와 유사하다. 따라서, 동일한 동작 상세들은 여기에 설명되지 않을 것이다. 상기 두 실시예들 사이의 차이점은 도 3에 도시된 전력 모니터링 장치(10)에서의 메모리 유닛(360)이 제한된 스토리지 용량을 가지며 거기에 저장된 전기 기구 서 명 데이터베이스가 실시간으로 갱신될 수 없다는 것이다. 이에 반하여, 본 실시예에서 상기 전력 모니터링 장치 (60)는 인터넷(620) 및 클라우드 컴퓨팅 기술을 통해 대형 전기 기구 서명 데이터베이스 및 고 효율의 검색 용 량을 제공할 수 있으며, 제조업자들 및 사용자들은 어느 시간에라도 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 확장 또는 갱신하도록 허용되거나 클라우드 스토리지 기술을 통해 인터넷(620)상에서 전력 소비 기록들을 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스(630)를 백업하도록 허용된다. 다른 실시예들에서, 전력 모니터링 장치(10)가 전기 기구 서명 데이터베이스상에서 전기 기구 상태를 발견할 수 없을 때, 전기 기구 상태 확인에서의 성공률을 - 16 -
증가시키기 위해 상기 인터넷(620) 및 상기 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스(630)를 사용함으로써 다 시 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색할 수 있다. [0051] [0052] [0053] [0054] 도 6을 참조하면, 상기 전력 모니터링 장치(60)는 상기 인터넷(620)에 연결되고, 따라서, 상기 검색 모듈 및 전 기 기구 서명 데이터베이스(630)에 연결된다. 본 실시예에서, 전기 기구(110-4)는 정보 디스플레이 장치(110-4)(노트북 컴퓨터와 같은)라고 가정한다. 상기 전기 기구(110-4)는 정보 전송 경로로서 상기 인터넷(620)을 사 용함으로써 상기 전력 모니터링 장치(60)에 기록된 전기 기구들(110-1~110-5)의 전력 소비 정보를 접속하고, 사 용자들에게 정보를 제공한다. 게다가, 전력 소비 효율 감지, 전력 절약 제안들(예컨대, 전기 기구는 그 전력 소 비를 감소시키도록 청소되어질 필요가 있거나, 전기 기구가 낡았거나 손상되었는지 여부), 및 전기 기구들의 전 력 소비 특성들, 전력 소비 원인들, 및 상기 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스(630)에서 사용자들에 의해 제공된 전력 절약 제안들을 갖는 전력 관리와 같은 기능을 실행함으로써, 사용자는 상기 전력 모니터링 장 치(60)에 대해 시스템 제어를 수행하고, 전기 기구 서명 데이터베이스를 개선하며, 정보 디스플레이 장치(110-4)를 통해 자동으로 전력 절약 계획을 수신할 수 있으며, 이는 여기에 설명되지는 않을 것이다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 모니터링 장치(60)의 블록도이다. 상기 전력 모니터링 장치(60)는 측 정 모듈(210), 변화 감지 유닛(710), 전송 인터페이스 유닛(720), 및 상기 인터넷(620)을 통해 연결된 검색 모 듈(630)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 변화 감지 유닛(710), 상기 전송 인터페이스 유닛(720) 및 상 기 검색 모듈(630)은 변화 감지 및 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스(220)로서 일반적으로 언급된다. 상기 변화 감지 유닛(710)은 현재 특징 파라미터 목록 및 이전 특징 파라미터 목록에 따라 전력 소비 특성의 변 화에 대한 변화 특징 파라미터 목록을 감지하고 계산한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 전력 모니터링 장치(6 0)는 그 작동 부하를 줄이기 위하여 클라우드 컴퓨팅 기술을 통해 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색하는 그 동작을 실현한다. 그러므로, 상기 전력 소비 특성이 문턱값보다 더 클 때, 상기 변화 감지 유닛(710)은 변화 서 명 패킷을 생성하며, 상기 변화 서명 패킷은 상기 변환 특징 파라미터 목록 및 관련된 정보를 포함한다. 상기 전송 인터페이스 유닛(720)은 인터넷(620)을 통해 상기 변화 서명 패킷을 상기 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데 이터베이스(630)로 전송한다. 다시 도 7과 관련하여, 본 발명에서, 상기 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스(630)는 향상된 검색 용량 을 얻기 위해 하나 이상의 서버들로 구성될 수 있다. 또는, 본 발명의 실시예에 따라, 전기 기구 서명 데이터베 이스의 용량은 레이드(redundant array of independent disks; RAID)를 사용함으로써 증가될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되지 않는다. 상기 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스(630)는 상기 인터넷(620)을 통해 변화 서명 패킷을 수신하고, 이러한 전기 기구들의 변화 및 상태들과 유사한 전기 기구들을 얻기 위해, 상 기 변화 서명 패킷상에서의 변화 특징 파라미터 목록에 따라 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색한다. 상기 전 기 기구 서명 데이터베이스를 검색하기 위한 방법은 상기 제1 실시예에서 설명되었으므로 이후 설명되지 않을 것이다. 본 발명의 실시예에서, 상기 검색 모듈(630)에 의해 생성된 상기 검색 결과(즉, 상기 전기 기구들 및 그 상태들)는 상기 인터넷(620)을 통해 상기 전송 인터페이스 유닛(720)으로 되돌려 전송되어, 상기 변화 감지 유닛(710)은 앞선 검색 결과들에 따라 전기 기구들(110-1~110-5)의 상태들 및 전력 소비 상활들을 확인하고 모 니터링할 수 있다. 그동안, 사용자는 상기 검색 결과를 승인하거나 올바른 전기 기구 및 그 상태(또는 올바른 전기 기구들 및 그 상태들의 세트)를 선택하거나, 자신이 직접 올바른 전기 기구(들)을 제공함으로써 데이터를 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 제공하거나 인터넷(620)을 통해 전기 기구 서명 데이터베이스를 갱신할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 건물(100)은 복수의 로드 센싱 유닛들(610)을 더 가질 수 있다. 상기 로드 센싱 유 닛들(610)은 전기 기구들(110-1~110-5)이 접속되는 방향으로 전기 콘센트들(outlets)에 설치된다. 상기 로드 센 싱 유닛들(610)은 전기 콘센트들에 연결된 전기 기구들에 어떠한 부하가 있는지를 감지하고, 상기 감지된 정보 를 전력 모니터링 장치(60)로 보낸다. 게다가, 상기 로드 센싱 유닛들(610)은 전력선 통신(power line communication; PLC) 네트워크(예컨대, X10) 또는 무선 네트워크(예컨대, 지그비(Zigbee) 또는 무선 주파수 (radio frequency(rf) 네트워크)를 통해 상기 전력 모니터링 장치(60)에 연결된다. 그러므로, 상기 로드 센싱 유닛들(610)로부터 수신된 상기 전기 기구들의 정보 및 상기 부하 정보에 따라, 상기 전력 모니터링 장치(60)는 전기 기구들 및 전기 콘센트들을 결합한다. 만약, 전기 콘센트들 및 로드 센싱 유닛들(610)의 위치 정보가 제공 된다면, 상기 전력 모니터링 장치(60)는 회사 또는 가족이 상기 전력 소비 원인을 파악하는데 도움을 주기 위하 여, 상기 전기 기구들(110-1~110-5)의 각 위치 및 그 전력 소비 상태(예컨대, 제1 층에 있는 전기 기구들(110-1~110-3) 및 제2 층에 있는 전기 기구들(110-4~110-5))를 결정하고, 이에 따라 건물(100) 내에서 다른 영역들에 서의 전력 소비 분배를 분석한다. 더구나, 만약 전기 기구들(110-1~110-5)이 PLC 네트워크 또는 무선 네트워크 - 17 -
를 통해 원격으로 제어(예컨대, 원격으로 켜짐/꺼짐)될 수 있다면, 사용자는 상기 전력 모니터링 장치(60)가 사 전 설정된 전력 절약 계획에 기초하여 상기 전기 기구들(110-1~110-5)을 제어하도록 할 수 있으며, 전력 소비를 줄이기 위하여, 상기 전력 모니터링 장치(60)를 통해 그 사용하지 않는 전기 기구들을 원격으로 끌 수 있다. [0055] [0056] [0057] [0058] [0059] [0060] [0061] [0062] [0063] 추가적으로, 상기 인터넷(620)상에서의 관련된 정보를 통해, 상기 검색 모듈 및 전기 기구 서명 데이터베이스 (630)는 상기 전기 기구 서명 데이터베이스로부터 동일한 유형 및 유사한 상세들을 갖지만 더 낮은 전력 소비들 및 그 전력 절약 정보를 갖는 전기 기구를 더 얻을 수 있으며, 사용자로 하여금 전기 기구를 대체하기 위한 비 용을 이해하도록 하기 위하여, 상기 인터넷(620)으로부터 얻어진 전기 기구들의 가격에 따라 전기 기구 대체에 대한 합리적인 제안을 제공한다. 가정에서, 전체 전류는 보통 100amp 미만이고, 약 30 내지 50개의 전기기구들이 보통 사용된다. 그러므로, 상기 설명한 실시예에서, 주전원 장치 TP에 설치된 단일 전력 모니터링 장치(10)는 사용자의 요구를 만족시키기에 충 분하다. 그러나, 큰 수의 전기 기구들을 갖는 지역(예컨대, 공장 또는 건물)에서 분산 또는 층이진(tiered) 방 법으로 전기 기구들을 모니터링하기 위해 다중 전력 모니터링 장치들이 설치될 수 있다. 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 시스템(800)의 도면이다. 도 8을 참조하면, 상기 전력 모니터링 시스템(800)은 복수의 모니터링 장치들(80-1~80-5) 및 복수의 전기 기구 그룹들(G1~G5)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 전기 기구 그룹들(G1~G5) 각각에서의 전기 기구들(110)의 수는 그 전체 전력 소비는 모두 상세한 제한들 아래에 있다. 상기 전기 기구 수의 상한은 전력 모니터링 장치들(80-1~80-5)에 의해 모니터링되어지기 위한 전기 기구들의 최대 수에 따라 결정된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 도 8은 단지 예시적인 실시예이며, 상기 실제 설계 요구에 따라 상기 전력 모 니터링 장치들(80-1~80-5) 및 상기 전기 기구 그룹들(G1~G5)의 수 및 상대적인 위치들을 적용할 수 있도록 하는 하나의 적용임을 나타내는 것이 여기에 알려져야 한다. 본 발명의 실시예에 따라, 분기(branch) 전원 장치들(예컨대, 제2 전원 장치(P2), 제3 전원 장치(P3), 및 제4 전원 장치(P4))의 전력 소비 특성의 변화들이 주전원 장치(예컨대, 주전원 장치 TP)에 영향을 주기 때문에, 상 기 전력 모니터링 시스템(800)에서의 상기 각 전력 모니터링 장치들(80-1~80-5)은 상위 레벨에 있는 전력 모니 터링 장치들에 대한 상기 분기 전원 장치들의 영향이 제거되고, 대응하는 전기 기구 그룹의 전기 기구들의 상태 가 모니터링될 수 있도록 하기 위하여, 인접하는 전력 모니터링 장치들(80-1~80-5)과 전력 소비 특성 변화에 대 한 정보를 교환한다. 바꾸어 말하면, 본 발명에 의해 제공된 상기 전력 모니터링 장치들(80-1~80-5)은 각각 서로 간섭 없이 전기 기 구 그룹들(G1~G5)에서 전기 기구들(110-1~110-5)의 전력 소비 성능들을 모니터링할 수 있다. 추가적으로, 상기 전력 모니터링 시스템(800)은 전기 기구들의 동작 부하를 상기 전력 모니터링 장치들(80-1~80-5)로 분산시켜 스 마트 그리드를 설치하기 위해 요구되는 스마트 계량기들의 수를 감소시킬 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 상기 전력 모니터링 시스템(800)의 부분이 제4 실시예에서의 전력 모니터링 시스템 (1000)으로서 도 10a에 도시되며(도 10a는 도 8에서 전력 모니터링 시스템(100)의 일부로 도시되는 도면이다), 본 발명의 실시예는 이하 상기 전력 모니터링 장치들(80-1~80-2) 및 상기 도 10a에 도시된 전기 기구 그룹들 (G1~G2) 및 도 11에 도시된 전력 모니터링 방법에 관하여 설명될 것이다. 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따라 전기 기구들의 상태들을 확인하기 위한 전력 모니터링 방법의 흐름도이다. 여기서, 전력 모니터링 시스템(1000)에 설치된 전력 모니터링 장치들(80-1~80-2)이 하나도 없다고 가정한다. 첫 째, 단계 S1110에서, 전력 모니터링 장치(80-1)는 주전원 장치 TP에 설치된다. 상기 제1 및 제2 실시예에서 설 명된 바와 같이, 상기 전력 모니터링 장치(80-1)는 두 개의 샘플링 동작들 사이에서 주전원 장치 TP의 전력 소 비 특성의 변화를 계산하고, 그에 따라 상기 변화에 따라 변화 특징 파라미터 목록을 생성하기 위하여 상기 주 전원 장치 TP의 전력 소비 특성을 샘플링한다. 도 10a에서 상기 주전원 장치 TP는 전기 전력을 상기 전기 기구 그룹들(G1~G2)에 공급한다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 주전원 장치 TP의 전력 소비 특성의 변화 및 그 변 화 특징 파라미터 목록은 제1 변화로서 참조된다. 그런 다음, 단계 S1120에서, 상기 전력 모니터링 장치(80-2)는 상기 제2 전원 장치 P2에 설치된다. 상기 제2 전 원 장치 P2는 상기 주전원 장치 TP의 분기 전원 장치이고, 전기 전력을 상기 전기 기구 그룹 G2로 공급한다. 단 계 S1110에서와 마찬가지로, 단계 S1120에서, 상기 전력 모니터링 장치(80-2)는 또한 두 샘플링 동작 사이에서 상기 제2 전원 장치 P2의 전력 소비 특성의 변화를 계산하고, 상기 변화는 제2 변화로서 참조된다. 상기 제2 전원 장치 P2가 상기 주전원 장치 TP의 분기 전원 장치이기 때문에, 상기 전력 모니터링 장치(80-2)에 - 18 -
의해 감지된 상기 제2 변화는 상기 전력 모니터링 장치(80-1)에 의해 감지된 상기 제1 변화에 또한 존재한다. 결과적으로, 상기 전력 모니터링 장치(80-1)는 전기 기구 그룹 G1에 대응하는 전력 소비 특성의 변화를 얻을 수 없다. 따라서, 단계 S1130에서, 상기 설치된 전력 모니터링 장치들(즉, 본 발명의 실시예에서 상기 전력 모니터 링 장치들(80-1~80-2))은 그들 사이의 상대적인 위치에 대해 서로 통지하기 위하여 레벨 구성 단계를 수행한다. 바꾸어 말하면, 상위 레벨(예컨대, 상기 전력 모니터링 장치(80-1))에서 전력 모니터링 장치는 상기 레벨 구성 단계를 통해 하위 레벨에 있는 전력 모니터링 장치(예컨대, 상기 전력 모니터링 장치(80-2))가 있음을 알게 된 다. 따라서, 상기 전력 모니터링 장치들의 전기 계량기 토폴로지 네트워크가 설치되거나, 심지어 상기 전력 모 니터링 장치들의 각각이 위치될 수 있다(즉, 상기 전력 모니터링 장치들의 각각이 위치된 건물이 결정된다). 도 10a에서 상기 전력 모니터링 시스템(1000)의 상기 전기 계량기 토폴로지 네트워크는 도 10b에 도시된 바와 같다. 도 10b는 도 10a에서 전기 계량기 토폴로지 네트워크의 도면이다. [0064] [0065] [0066] [0067] [0068] [0069] [0070] 다음으로, 단계 S1140에서, 상기 상위 레벨 전력 모니터링 장치(예컨대, 상기 전력 모니터링 장치(80-1)) 및 상 기 하위 레벨 전력 모니터링 장치(예컨대, 상기 전력 모니터링 장치(80-2))는 동시에 상기 제1 변화 및 제2 변 화를 캘리브레이트하고, 상기 전력 모니터링 장치(80-1)가 상기 제2 변화를 수신한 후에, 전기 기구 그룹 G1에 있는 전기 기구(110-1)의 순량(net) 변화 또는 다중 전기 기구들(110-1)의 전력 소비 특성 변화들의 조합을 계 산하기 위하여 상기 캘리브레이트된 제1 변화로부터 상기 제2 변화를 뺀다. 여기 앞서 언급된 순량 변화는 제1 전기 기구 변화로서 참조된다. 상기 제1 전기 기구 변화가 전력 소비 특성 문턱값보다 더 클 때, 상기 절차는 단계 S1150으로부터 단계 S1160 으로 진행되며, 상기 전력 모니터링 장치(80-1)는 상기 전기 기구 그룹 G1에서의 전기 기구(110-1)의 상태 또는 다중 전기 기구들(110-1)의 상태들의 조합을 얻고 모니터링하기 위하여 상기 제1 전기 기구 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색한다. 바꾸어 말하면, 상기 제1 전기 기구 변화가 상기 전력 소비 특성 문 턱값보다 더 작을 때, 상기 절차는 상기 제1 전기 기구를 계산하고, 상기 전기 기구 그룹 G1에서의 전기 기구 (110-1)를 모니터링하는 것을 유지하기 위해 단계 S1150으로부터 단계 S1140으로 돌아간다. 상기 설명된 동작 절차는 도 4에 도시된 것(특히 도 11에서 단계들 S1150 및 S1160 및 도 4에서 단계들 S440 및 S450)과 유사하다. 본 실시예에서의 차이점은, 상기 전력 모니터링 장치(80-1)가 레벨 구성 단계 및 동기화된 캘리브레이션를 통해 상기 하위 레벨에서 상기 전력 모니터링 장치(80-2)에 의해 감지된 상기 제2 변화를 얻으 며, 주전원 장치(예컨대, 주전원 장치 TP)에서 지분 전원 장치(예컨대, 제2 전원 장치)의 영향을 제거하기 위해 상기 제1 변화로부터 상기 제2 변화를 뺀다는 점이다. 이러한 동작은 앞의 실시예에서 상세히 설명하였으므로 이하에서 설명하지 않는다. 단계 S1130에서의 레벨 구성 과정은 이하에서 상세히 설명될 것이다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 레벨 구성 단계는 두 가지 방법들을 통해 구현될 수 있다. 첫 번째 방법은 상대적인 위치를 얻고, 상기 전력 모니터링 장 치들(80-1~80-2)을 위치시키고, 전기 계량기 토폴로지 네트워크를 구성하거나, 심지어 상기 PLC를 통해 상기 전 력 모니터링 장치들(80-1~80-2)을 동시에 캘리브레이트하기 위하여, 상기 전력 모니터링 장치들(80-1~80-2)이 각각의 유선 네트워크, 무선 네트워크, 또는 PLC 네트워크와 통신하도록 할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예 가 이러한 방법을 통해 구현되면, 통신 칩이 각 전력 모니터링 장치에서 배치되어야 한다. 결과적으로, 상기 구 현 비용이 증가된다. 상기 레벨 구성 단계를 구현하기 위한 다른 방법으로서, 상기 전력 모니터링 장치(80-1)가 상기 주전원 장치 TP 의 제1 변화를 계속적으로 감지하기 때문에, 상기 전력 모니터링 장치(80-2)가 제2 전원 장치 P2에 설치될 때, 상기 상위 레벨에 있는 전력 모니터링 장치(80-1)는 주전원 장치 TP에 있는 전력 모니터링 장치(80-2)의 계량기 소비 부하를 감지하여, 상기 하위 레벨에 있는 전력 모니터링 장치(80-2)의 존재가 전기 기구 서명 데이터베이 스를 통해 감지될 수 있고, 상기 전력 모니터링 장치들의 전기 계량기 토폴로지 네트워크가 구축될 수 있다. 상 기 제2 구현 기술은 각 전력 모니터링 장치에서 설치되는 어떠한 통신 칩도 필요로 하지 않으므로 낮은 구현 비 용을 제공한다. 이하, 단계 S1140의 제1 전기 기구 변화를 얻기 위해 제1 변화 및 제2 변화를 캘리브레이팅하기 위한 절차가 도 10a, 10b, 및 12를 참조하여 상세히 설명될 것이다. 도 12는 도 11에서의 단계 S1140의 세부 흐름도이다. 첫째 로, 상기 전력 모니터링 장치(80-1)가 하위 레벨 전력 모니터링 장치(예컨대, 상기 전력 모니터링 장치(80-2))의 존재를 감지한 후, 상기 상위 및 하위 레벨 전력 모니터링 장치들은 동기화되어, 상기 전력 모니터링 장 치들(80-1~80-2)이 제1 변화 및 제2 변화를 동시에 감지하도록 허용한다. 상세히 설명하면, 단계 S1210에서 상기 주전원 장치 및 분기 전원 장치들이 동일한 전압 사인 파형들을 가지기 - 19 -
때문에, 상기 전력 모니터링 장치들(80-1~80-2)은 상기 동기화 동작을 수행하기 위하여 동기 테스트 신호들로서 상기 주전원 장치 TP 및 상기 제2 전원 장치 P2의 전압 사인 파형들을 처리할 수 있다. 도 13은 단계 S1210에 서 시간 동기화를 도시하는 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 주전원 장치 TP에서 전력 모니터링 장치(80-1)에 의해 감지된 전압 파형 VW1 및 제2 전원 장치 P2에서 전력 모니터링 장치(80-2)에 의해 감지된 전압 파형 VW2 사이에 시간 간격 ΔT가 생긴다. 그러므로, 상기 전력 모니터링 장치(80-2)는 상기 시간 간격 ΔT에 따라 전력 모니터링 장치(80-1)와 동기화한다. 여기서 동기화 시험 신호들은 전압 사인 파형들로 제한되지 않으며, 또한 전압 신호들, 전류 신호들 또는 PLC 네트워크를 통해 전송되는 디지털 신호들일 수 있음을 인지해야 한다. 신호는 전력 모니터링 장치들(80-1~80-2)이 서로 동기화하도록 허용되는 한 동기화 시험 신호로 간주될 수 있다. [0071] [0072] [0073] [0074] [0075] [0076] [0077] 도 14는 단계 S1220에서의 제1 변화, 제2 변화, 및 제1 전기 기구 변화를 나타내는 도면이다. 도면들 10A, 11 및 14를 참조하면, 단계 S1220에서, 상기 전력 모니터링 장치(80-1)는 상기 전력 모니터링 장치(80-2)에 의해 감지된 제2 변화(도 14에서, 상기 제2 변화는 전류 파형 IW2이다, 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 상 기 제2 변화는 또한 상기 전력 소비 특성에 관련된 어떤 다른 값일 수 있다)를 수신하고, 시프팅(shifting)을 통해 상기 제1 변화(도 14에서, 상기 제1 변화는 전류 파형 IW1이다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다) 및 제2 변화의 파형들을 캘리브레이트한다. 전류 흐름(current drifting) 및 시간 동기화 정확도 문제 때문에, 상기 전류 파형들 IW1~IW2 사이에 여전히 다소 시간 차이가 있을 수 있다. 그러므로, 단계 S1220에서, 상기 전 류 파형들 IW1~IW2는 상기 둘 사이에서의 시간 차이를 제거하기 위해 다소 시프트된다. 다른 실시예들에서, 상기 전력 모니터링 장치(80-2)는 또한, 단계 S1210에서 설명된 시간 구간 ΔT를 상기 제2 변화에 따라 상기 전력 모니터링 장치(80-1)로 전송할 수 있다. 그러므로, 상기 전력 모니터링 장치(80-1)은 시 간 동기화를 수행하기 위하여, 상기 시간 구간 ΔT를 사용함으로써 단계 S1220에서 전류 파형들 IW1~IW2를 시프 트할 수 있다. 바꾸어 말하면, 단계 S1230에서, 상위 레벨에 있는 전력 모니터링 장치(80-1)는 도 11에서 단계 들 S1150~S1160을 실행하기 위하여, 상기 제1 전기 기구 변화의 순량 전류 파형 IWC를 생성하기 위하여 상기 캘 리브레이트된 전류 파형 IW1로부터 상기 전류 파형 IW2를 뺀다. 상기 단계들 S1150~S1160은 이전 실시예에서 설 명되었으므로 이하에서 설명되지 않을 것이다. 제3 실시예가 앞의 제1, 제2 및 제3 실시예들과 도 8 및 15를 참조하여 더 설명될 것이다. 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 기구의 상태를 확인하기 위한 전력 모니터링 장치의 흐름도이다. 첫째, 단계 S1510에서, 상기 전력 모니터링 장치들(80-1~80-5)는 상기 전력 모니터링 시스템(800)에 설치된다. 본 발명의 실시예에서, 상기 전력 모니터링 장치들(80-1~80-5)은 대응하는 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 변화들을 생성하기 위하여 상기 주전원 장치 TP 및 제1, 제3, 제4, 및 제5 전원 장치들(P2~P5)의 전력 소비 특성들을 각각 샘플링 한다. 그런 다음, 단계 S1520에서, 상기 전력 모니터링 장치들(80-1~80-5)은 그 상대적인 위치를 얻고, 전기 계량기 토폴로지 네트워크를 구축하기 위하여, 서로 통신하기 위한 레벨 구성 단계를 수행한다. 도 9는 도 8에서 전기 계량기 토폴로지 네트워크의 도면이다. 이하, 상기 전력 모니터링 장치(80-1)는 제1 레벨 전력 모니터링 장치로 서 참조되고, 상기 전력 모니터링 장치(80-2~80-4)는 제2 레벨 전력 모니터링 장치로서 참조되고, 상기 전력 모 니터링 장치(80-5)는 제3 레벨 전력 모니터링 장치로서 참조된다. 단계 S1530에서, 대응하는 전기 기구 그룹의 상태를 얻고 모니터링하기 위하여, 하위 레벨에 있는 전력 모니터 링 장치는 상위 레벨에 있는 전력 모니터링 장치와 동기화되고, 상기 상위 레벨에 있는 전력 모니터링 장치에 대응하는 순량 전력 소비 특성 변화를 얻기 위하여, 상기 상위 레벨에 있는 전력 모니터링 장치는 상기 상위 레 벨에 있는 캘리브레이트된 전력 소비 특성의 변화로부터 상기 하위 레벨에 있는 전력 소비 특성의 변화를 뺀다. 예를 들면, 단계 S1530에서, 상기 제3 레벨 전력 모니터링 장치(80-5) 및 제2 레벨 전력 모니터링 장치(80-4)는 상기 제4 전원 장치 P4의 전력 소비 특성 변화(즉, 상기 제4 변화) 및 상기 제5 전원 장치 P5의 전력 소비 특성 변화(즉, 상기 제5 변화)를 캘리브레이트하기 위하여 서로 동기화한다. 게다가, 상기 제2 레벨 전력 모니터링 장치(80-4)는 상기 제3 레벨 전력 모니터링 장치(80-5)의 제5 변화를 수신하고, 전기 기구 그룹 G4에서 전기 기 구(110-4)의 순량 전력 소비 특성 변화를 생성하기 위하여 상기 캘리브레이트된 제4 변화로부터 상기 제5 변화 를 뺀다. 추가적으로, 상기 제2 레벨 전력 모니터링 장치들(80-2~80-4)은 또한 상기 제1 및 제4 변화를 캘리브레이트하기 위하여 상기 제1 레벨 전력 모니터링 장치(80-1)와 동기화한다. 게다가, 상기 제1 레벨 전력 모니터링 장치(80-1)는 먼저 상기 제2 레벨 전력 모니터링 장치들(80-2~80-4)로부터 상기 제2 변화, 제3 변화, 및 제4 변화를 수 - 20 -
신하고, 앞에서의 변화들을 추가한다. 그런 다음, 상기 제1 레벨 전력 모니터링 장치는 상기 전기 기구 그룹 G1 에서 전기 기구(110-1)의 순량 전력 소비 특성 변화(즉, 상기 제4 실시예에서 설명된 제1 전기 기구 변화)를 얻 기 위해, 상기 캘리브레이트된 제1 변화로부터 앞에서의 합을 뺀다. 그런 다음, 상기 전력 모니터링 장치들(80-2, 80-3, 및 80-5) 각각은 상기 제1 실시예 또는 제2 실시예에서 설명된 방법을 통해 상기 전기 기구 그룹들 (G2, G3 및 G5)에서 상기 기구들(110-2, 110-3, 및 110-5)의 전력 소비 특성 변화들을 얻는다. [0078] [0079] [0080] [0081] [0082] 그에 따라, 상기 전력 모니터링 장치들(80-1~80-5)는 상기 순량 전력 소비 특성 변화가 전력 소비 특성 문턱값 보다 큰 지를 결정(단계 S1540)한다. 단계 S1550에서, 상기 전력 모니터링 장치들(80-1~80-5)은 상기 전기 기구 그룹들(G1~G5)에서의 전기 기구들(110-1~110-5)의 상태들 또는 상기 전기 기구들(110-1~110-5)의 상태들의 조합 을 얻고 모니터링하기 위해 상기 순량 전력 소비 특성 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스를 검색한 다. 단계 S1540 및 단계 S1550은 도 11에서 단계 S1150 및 단계 S1160과 유사하므로 이하 설명되지 않을 것이다. 추가적으로, 본 발명의 실시예에 따라 다른 상세한 절차들이 앞의 실시예들에서 설명되었으므로, 역시 이하에서 설명되지 않을 것이다. 앞의 제3 및 제4 실시예들이 설명될 때, 전송 대역의 문제 때문에, 하위 레벨에서의 전력 모니터링 장치는 상기 감지된 전력 소비 특성 변화를 상위 레벨의 전력 모니터링 장치로 전송하는 외에 다른 전력 모니터링 동작들(예 컨대, 원격 검색 모듈을 사용함으로써 전기 기구의 상태를 확인하고, 상위 레벨에 있는 전력 모니터링 장치와 동기화)을 수행할 필요가 있다. 그러므로, 전력 소비 특성 변화는 시간 공유(time-sharing) 방법으로 전송될 수 있다. 바꾸어 말하면, 상기 하위 레벨에 있는 전력 모니터링 장치는 전력 소비 특성 변화의 섹션(예컨대, 전력 소비 특성 변화의 1 내지 2초)을 기록할 수 있으며, 그것을 각 기간(예컨대, 매 분)동안 상위 레벨로 전송하며, 그래서 앞의 제3 또는 제4 실시예에서의 분산된 전력 모니터링 시스템을 수행하게 된다. 각 기간의 나머지 시간 동안, 상기 하위 레벨에 있는 전력 모니터링 장치는 상기 대역폭을 사용함으로써 다른 전력 모니터링 동작들을 수행한다. 요약하면, 본 발명의 실시예에 따라, 전기 기구의 상태가 변할 때, 상기 전기 기구의 전력 소비 특성의 대응하 는 변화가 출력된다. 따라서, 전기 기구들 사이의 연관들, 전기기구들의 상태들, 및 전기 기구들의 전력 소비 특성들의 변화들(예컨대, 전기 기구 서명 데이터베이스)이 사용자 피드백들과 함께 설정된다. 그런 다음, 본 발 명의 실시예에 따라, 모니터링된 전원 장치들이 전기 전력을 공급함에 있어 전기 기구의 상태를 확인하기 위하 여, 모니터링된 전원 장치의 전력 소비 특성(예컨대, 전압, 전류, 전력, 전류의 고조파 정보, 및 전기 기구가 상태들을 스위칭할 때 출력되는 과도 전류 파형)의 변화에 따라 상기 전기 기구 서명 데이터베이스가 검색된다. 그에 의해, 각 전기 기구의 전력 소비가 상기 전기 기구의 상태의 변화에 따라 기록될 수 있으며, 따라서 사용 자는 편리하게 전력 소비 원인을 결정하고, 전력 소비를 줄일 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 대형 전기 기구 서명 데이터베이스 및 고 효율 데이터베이스 검색 능 력이 인터넷 및 클라우드 컴퓨팅 기술을 통해 제공되어, 사용자는 자신의 전기 기구들의 상표, 모델, 전력 소비 원인, 및 전력 절약 제안들을 상기 전기 기구 서명 데이터베이스에 기록할 수 있다. 따라서, 더 많은 상세한 전 력 절약 및 관리 계획, 자동화된 전력 소비 원인 판단, 전력 소비 분배 분석, 및 자동화된 전력 절약 제어와 같 은 기능들이 달성될 수 있다. 다른 한편으로, 각 레벨에 있는 전력 모니터링 장치들이 대응하는 전기 기구 그룹 을 모니터링할 수 있도록 다중 전력 모니터링 장치들을 사용함으로써 분산 또는 층이진 전력 모니터링 시스템이 구축될 수 있다. 그에 의해, 각 전력 모니터링 장치의 동작 부하가 분산될 수 있다. 본 발명의 범위 또는 사상으로부터 벗어남 없이 본 발명의 구성에 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있음 은 당업자들에게 명백할 것이다. 위에 언급한 관점에서, 본 발명은 다음의 청구항들 및 그들의 등가들의 범위 내에서 달성되는 한, 본 발명의 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 간주된다. - 21 -
도면 도면1 도면2-22 -
도면3-23 -
도면4 도면5a - 24 -
도면5b 도면6-25 -
도면7-26 -
도면8 도면9-27 -
도면10a 도면10b - 28 -
도면11 도면12-29 -
도면13 도면14-30 -
도면15-31 -