KR20040002902A - 유틸리티 사용율 모니터 - Google Patents

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KR20040002902A
KR20040002902A KR10-2003-7013152A KR20037013152A KR20040002902A KR 20040002902 A KR20040002902 A KR 20040002902A KR 20037013152 A KR20037013152 A KR 20037013152A KR 20040002902 A KR20040002902 A KR 20040002902A
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KR10-2003-7013152A
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로스 하리웰
폴 그래드윈
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로스 하리웰
폴 그래드윈
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Abstract

유틸리티 사용율 모니터는 유틸리티 소비자가 그들의 현재의 유틸리티 서비스 소비율을 모니터링할 수 있게 한다. 상기 모니터는 소비율을 가령 유틸리티에 대한 지출 비용 또는 지출율이나 온실 가스 배출 감소율과 같은 소비자와 특별한 관련성이 있는 형태의 것으로 표시할 수 있다. 상기 모니터는 소비자에게 공급되고 있는 유틸리티의 공급율을 감지하는 트랜스듀서(1)를 구비한다. 상기 트랜스듀서는 신호를 발생시켜 이 신호를 전송 링크(16)를 거쳐 원격하게 배치된 소비자 인터페이스(15)로 보낸다. 유틸리티의 현재의 소비 수준과 관련된 지출 또는 온실 가스 배출을 아는 것은 소비자에게 그들의 소비 습관을 바꾸고 낭비를 최소화하도록 하는 동기를 부여할 수 있다.

Description

유틸리티 사용율 모니터{UTILITY USAGE RATE MONITOR}
본 명세서 전체에 걸친 종래 기술에 대한 어떠한 논의도 그러한 종래 기술이 당해 기술 분야에서 널리 알려져 있다거나 공통의 일반적인 지식의 일부를 형성한다고 하는 것을 시인하는 것으로는 결코 간주되지 말아야 한다.
선진국의 대부분의 가정 및 상업적인 시설은 수도, 천연 가스, 난방유, 지역 온수 및/또는 전기와 같은 유틸리티(utility)를 소비하고 있다. 대부분의 경우, 이러한 유틸리티는 유틸리티 서비스 공급업자가 유틸리티의 소비 수준을 주기적으로 읽고 측정할 수 있도록 하는 정밀한 수입 계량기(revenue meter)를 통해 각각의 개별적인 소비자(즉, 유틸리티 공급업자와 거래 관계에 있는 실체)에게 공급된다. 그 기간 동안의 총 소비량은 유틸리티 공급업자의 요금에 따른 가격으로 변환되어 소비자에게 청구된다.
소비자가 그들의 소비량을 평가하기 위하여 언제든지 계량기를 읽는 것이 가능하지만, 구형의 기계식 계량기의 대부분은 종종 읽기가 어렵거나 불편하다. 스마트한 전자식 소비 수입 계량기(consumption revenue meter)가 새롭게 출현하였지만, 그 초점은 소비자에게 적시에 편리한 정보를 제공한다기 보다는 상기 유틸리티에 편리한 데이터 획득 및 계산서 발행 수단을 마련하는 것이다. 소비자는 또한 그들이 사용한 어떤 특정 유틸리티의 금전적 가치를 계산하기 위하여 단위 소비량에 대한 비용을 알 필요가 있을 것이다. 이는 일반적으로 불편하고, 대부분의 소비자들은 오직 일정 기간, 대개는 약 3개월 후 유틸리티 공급업자가 비용을 청구하였을 때 그들의 소비 수준을 알게 될 뿐이다.
예시를 목적으로, 본 발명을 가정이나 상업적인 시설에 전기를 공급하는 경우를 특별히 참고로 설명하겠다. 그러나, 이는 단지 본 발명의 한 가지 예에 불과할 뿐이며, 결코 광범위한 본 발명의 개념을 한정하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 이해할 것이다.
전세계에 걸친 많은 선진국의 전력 공급은 그럭저럭 수요를 따라잡고 있다. 소비자들이 사용에 보다 신중을 기하도록 하기 위한 노력의 일환으로, 전기 에너지의 단가가 크게 인상되어 왔다. 24 시간 동안의 수요 수준의 변동을 완만하게 하기 위한 또 다른 노력의 일환으로, 일부 전력 공급 회사는 전통적인 비 피크 사용 시간대(off peak periods)의 전기료를 인하해 왔다.
화력 발전소로부터의 온실 가스 배출물의 영향 및 원자력 발전소로부터의 잠재적인 위험에 관한 환경적인 관심으로, 재생가능하고 지속가능한 대체 에너지원에 대한 범세계적인 연구가 이루어져 왔다.
정부 당국도, 온실 가스 배출물 및 연료비를 감소시키기 위하여 에너지 보존, 보다 효율적인 전기 기구 및 전력의 사용을 적극적으로 장려하고 있다. 불행히도, 대개의 경우 소비자들이 그들의 오랜 기간의 소비 습관을 바꾸지 못함에 따라, 이러한 조치는 제한적인 성공으로 만족해야만 했다. 전기료는 단지 전기 소매 회사가 사용하는 요금 청구 기간의 말에(대개 3개월 마다) 소비자의 관심을 불러일으킬 뿐이며, 청구서 발부 기간 사이에는 오랜 습관으로 복귀하려는 자연적인 성향이 존재한다. 또한, 전기를 소비하는 가정 또는 상업적인 시설 내의 개인들은 이러한 청구서에 대한 지불이 그들의 책임이 아니기 때문에 비용 또는 관련된 환경적 결과를 모를 수도 있다. 이러한 상황에서, 이들 개인들이 그들의 소비 습관을 바꾸거나 또는 소비와 보존 사이의 관계를 알 수 있게 하기 위한 동기 부여가 거의 없다.
본 발명은 도시 유틸리티 서비스(municipal utility service)의 소비에 관한 것으로, 특히 특정 유틸리티 소비자에 대한 유틸리티 서비스의 사용율 및 비용을 지속적으로 모니터링하는 것에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유틸리티 사용율 모니터의 개략도이다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점들 중 적어도 하나를 극복 또는 경감시키거나, 유용한 대안을 제공하는 데 있다.
제1 양태에 따르면, 본 발명은 소비자에게 공급되는 유틸리티 서비스의 소비율을 모니터링하기 위한 유틸리티 사용율 모니터로서,
소비자에 대한 유틸리티 서비스 공급율을 감지하고 감지된 공급율을 나타내는 신호를 발생시키게 되어 있는 트랜스듀서와,
상기 트랜스듀서로부터 신호를 수신하여 소비자에게 유틸리티 서비스의 소비율에 대한 대응하는 표시를 제공하게 되어 있는 인터페이스와,
상기 트랜스듀서로부터 상기 인터페이스로 신호를 전송하는 전송 링크를 포함하는 것인 유틸리티 사용율 모니터를 제공한다.
제2 양태에 따르면, 본 발명은 소비자에게 그들의 유틸리티 소비율 표시를 제공하는 유틸리티 사용율 모니터링 시스템에 사용되는 유틸리티 트랜스듀서로서,
소비자에 대한 유틸리티의 공급율을 감지하여 대응하는 신호를 발생시키는 센서를 포함하며, 상기 센서는 소비자에게 쉽게 이해될 수 있는 형태의 유틸리티 소비율 표시를 발생시키게 되어 있는 원격하게 위치한 인터페이스로 신호를 전송하도록 전송 링크(transmission link)에 신호를 공급하게 되어 있는 것인 유틸리티 트랜스듀서를 제공한다.
제3 양태에 따르면, 본 발명은 소비자에게 공급되는 유틸리티 소비율을 모니터링하는 방법으로서,
공급율을 나타내는 신호를 발생시키기 위하여 소비자에게 제공되는 유틸리티 서비스에 대한 유틸리티 소비율을 감지하는 단계와,
원격하게 배치된 소비자 인터페이스에 상기 신호를 전송하는 단계와,
상기 인터페이스를 거쳐 소비자에게 유틸리티 소비율의 표시를 제공하는 단계를 포함하는 것인 유틸리티 소비율 모니터링 방법을 제공한다.
다른 한 가지 양태에 따르면, 본 발명은 감지된 공급율에 대응하는 신호를 발생시키는 트랜스듀서를 사용하여 유틸리티 공급율을 감지하여 그 신호를 상기 트랜스듀서로부터 원격하게 위치한 인터페이스로 전송하기 위하여 전송 링크에 상기 신호를 공급하는 유틸리티 사용율 모니터링 시스템에 이용되는 유틸리티 소비자 인터페이스로서, 상기 전송 링크로부터의 상기 신호를 소비자에게 쉽게 이해될 수 있는 형태의 유틸리티 소비율 표시로 변환시키게 되어 있는 것인 유틸리티 소비자 인터페이스를 제공한다.
상기 소비율의 표시는 대략적인 지출율 또는 온실 가스 발생율의 형태일 수도 있고, 또한 소비율과 관련될 수 있는 어떤 다른 측정치일 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명은 유틸리티 소비자가 그들의 집에서 또는 작업장에서 주기적으로 또는 지속적으로 그들의 소비율을 모니터링하여 이를 그들의 소비 습관을 바꾸는 데에 즉시 이용할 수 있게 한다. 본 발명은 또한 소비자가 어떤 누설을 포함한 그들의 실제 소비율, 또는 부주의로 켜져 있거나 방치된 전기 기구들을 알게 함으로써 가정이나 상업적인 시설에 공급되는 어떤 유틸리티의 낭비를 제한하는 역할도 할 수 있다.
또한, 유틸리티 소비율을 참고하여 상기 누설이나 방치된 작동을 원격 감시할 수 있다면, 상기 전기 기구 또는 설비들의 전체적인 안전성도 또한 향상될 것이다.
상기 인터페이스는 유틸리티 소비율에 대응하는 신호를 유틸리티에 대한 금전적 지출율로 변환시키는 것이 바람직하다. 다른 한 가지 바람직한 형태에 있어서, 상기 인터페이스는 피크 사용 시간대 및 비 피크 사용 시간대와 관련된 어떤 비용 변동이나 소정 수준을 초과하는 수요 수준을 고려하여 유틸리티 공급업자가 징수하는 요금에 따라 금전적인 지출율을 계산한다.
본 발명의 몇 가지 형태에 있어서, 상기 인터페이스는 금전적인 지출율의 시각적인 표시 장치를 구비해도 좋다. 그러나, 그러한 표시를 음성의 형태로도 동일하게 제공할 수 있다. 예를 들면, 소정 최대 소비율이 초과되는 경우, 경보가 울린다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 공급율을 지속적으로 감지하여 지출율을 디스플레이할 수 있지만, 정규의 소정 간격으로, 또는 소비자가 요구했을 때도 마찬가지로 그 공급율을 편리하게 감지할 수 있다. 또한, 상기 인터페이스는 설정된 기간 동안의 총 소비량을 계산하고 그 표시를 디스플레이하게 되어 있는 것이 편리하다. 또, 상기 표시는 설정된 기간 동안 소비된 유틸리티 양의 대략적인 비용이거나 그 설정된 기간 동안 소비된 유틸리티 양과 관련되는 온실 가스 배출물의 질량이어도 좋다.
상기 전송 링크는 상기 트랜스듀서로부터 인터페이스 또는 트랜스듀서와 인터페이스에 각각 위치하는 무선 송신기와 수신기 세트 사이에서 연장하는 일정 길이의 전선일 수도 있다. 전송 링크는 또한 가정 또는 상업적인 시설 내의 소켓들에 대한 전기 배선일 수도 있는데, 이 경우 트랜스듀서는 전기 배선을 통해서 변조된 신호를 전송할 수 있다. 상기 전송 링크는 또한 인터넷을 사용할 수도 있는데, 이 경우 인터페이스는 원격하게 배치된 컴퓨터 단말기이다. 또한, 상기 전송 링크는 이동 전화 네트워크(cellular telephone network)를 사용할 수 있는데, 이 경우 인터페이스는 이동 전화이다.
본 발명의 몇 가지 실시예에 있어서, 유틸리티 공급이라 함은 가정이나 상업적인 시설에 대한 전력 공급을 말한다. 전기 계량기 또는 퓨즈는 대개 금속 박스 내에 내장되게 된다. 이들 실시예의 바람직한 형태에 있어서, 상기 트랜스듀서는유틸리티 공급업자가 사용하는 계량기 박스 또는 퓨즈 박스 이외에 외부에 장착되어 가정 또는 상업적인 시설에 대한 총 전력 소비량을 측정한다. 이는 대부분의 경우에 유리한데, 그 이유는 계량기 또는 퓨즈 박스가 무선 송신기를 방해할 수 있기 때문이다. 또 다른 바람직한 형태에 있어서, 상기 센서는 가정 또는 상업적인 시설에 전력 공급을 입력하는 각 전기 도체 외부에 설치되는 전류 트랜스듀서이다. 전형적으로, 상기 전류 트랜스듀서는 위상(phase)당 70 암페어까지의 전류를 감지할 수 있으며, 가장 일반적으로 사용되는 가정 및 경공업 전력 공급 전압 및 주파수에 적합할 수 있다.
특정의 바람직한 형태에 있어서, 상기 송신기는 배터리를 전원으로 하며, 원격하게 배치된 수신기에 신호를 3 초마다 100 밀리초 동안 송신할 수 있다.
전형적으로, 상기 트랜스듀서는 별도의 전류 트랜스듀서들을 매개로 3상까지의 입력 도체들을 통해서 전력 공급율을 감지하고, 개별적인 전류 트랜스듀서의 각 출력을 선형적으로 가산하여 송신기로 공급되는 신호를 제공한다. 신호는 역률(power factor), 전압 및 메인 주파수(mains frequecy)의 변동에 따라 통상 ±5%의 정밀도를 가질 것으로 예상된다. 바람직한 형태에 있어서, 상기 트랜스듀서는 입력 도체당 20W 내지 24kW 사이의 공급율을 측정할 수 있다. 통상, 상기 송신기는 40dBm 미만의 출력 전력으로 433MHz로 작동할 것이다. 또 다른 바람직한 형태에 있어서, 송신기는 수신기로 100m까지 신호를 전송하기 위하여 안테나(aerial)를 구비하게 된다. 또 다른 바람직한 형태는 송신기가 여전히 작동중이라고 하는 것을 소비자에게 표시하기 위하여 송신기가 신호를 송신할 때마다섬광을 내는 발광 다이오드를 제공한다. 특히 바람직한 형태에 있어서는, 상기 송신기가 배터리의 전력 수준을 모니터링하여 배터리 상태 정보를 인터페이스로 보내며, 이 인터페이스는 새로운 배터리가 필요한 시기를 소비자에게 경보하게 되어 있다.
본 발명의 한 가지 형태는 (알려져 있는 바 대로) "스마트(smart)" 계량기에 사용하기에 특히 적합하다. 스마트 전기 계량기는 전력 소비를 전자적으로 감지하여 소비 정보를 컴퓨터 칩에 저장한다. 유틸리티 공급업자는 휴대용 무선 판독기를 이용하거나 또는 인터넷 링크를 통해서 저장된 정보를 쉽게 호출할 수 있다. 이는 유틸리티 공급업자에게 통계적 분석을 위한 다른 정보는 물론 수입 데이터(revenue data)를 얻는 편리한 수단을 제공한다. 본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는, "스마트 계량기" 라고 하는 용어는 이러한 타입의 유틸리티 계량기를 지칭한다는 것이 이해될 것이다.
전술한 내용을 고려하여, 일부의 실시예에서는, 트랜스듀서가 스마트 계량기로부터 암페어 전류 신호를 수신하게 되어 있다. 스마트 계량기로부터의 신호가 디지털 또는 아날로그 형태로서, 전송 링크를 거쳐 인터페이스로 전송하기에 적합한 형태로 변환된다는 것을 이해할 것이다.
일부의 바람직한 실시예에서는, 상기 인터페이스가 휴대용이다. 또한, 상기 송신기와 수신기는 많은 소정 주파수로, 또한 심지어 확산 대역 방식(spread spectrum)으로 선택적으로 동작할 수도 있다. 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 시각적인 표시 장치는 시간당 99 달러 99 센트의 최대치가 디스플레이될 수 있도록지출율을 시간당 달러 및 센트로 보여주는 4 디짓 액정 표시 장치(LCD)이다. 또 다른 바람직한 형태에 있어서, 시각적인 표시 장치는 로우 배터리 전력 발광 다이오드(low battery power light emitting diode), 달러 및 센트 기호, 시간당 센트 기호, 단위(unit)당 센트 기호, 전송 범위 이탈 수신기 기호, 킬로와트 전력 신호, 암페어 전류 신호, 화씨 또는 섭씨 단위의 내부 주위 온도 및 상대 습도 기호, 및 화력 발전으로부터의 등가 온실 가스 배출 수준의 표시를 포함한다.
상기 인터베이스의 바람직한 실시예는 또한 소비자가 공급되는 전기 에너지의 단가를 조절할 수 있게 한다. 특히 바람직한 실시예에서는, 전기 에너지 공급 단가가 자동적으로 조절되어 피크 사용 시간대 및 비 피크 사용 시간대의 요금에 관한 전기 공급업자의 가격 구조를 반영한다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예들을, 단지 예로서 첨부 도면을 참고로 설명하겠다.
도 1에 도시된 유틸리티 사용율 모니터는 가정에 의한 전기 에너지 소비율을 모니터링하기 위하여 특별히 구성되어 있다. 그러나, 가스, 오일 또는 수도 공급업자에게 적합한 모니터를 구성하기 위하여 대응하는 구성 요소들을 교체할 수 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다. 전기 계량기 박스 또는 퓨즈 박스(2) 다음에 트랜스듀서(1)가 장착되며, 이에 따라 전류 트랜스듀서(3, 4, 5)는 수입계량기(revenue meters)(23, 24, 25)를 통과한 도체(6, 7, 8)와 결합된다. 이들 도체는 3상 전력 입력의 3개의 능동형 위상들(active phases)을 수반한다. 계량기 박스(2)에 대한 제4 인입 라인(9)은 중성 라인(neutral line)이다.
전기 사용율 모니터는, 소비자의 선호도에 따라, 단상, 2상 또는 3상 설비에, 또는 임의의 수의 위상에 접속된 하나 이상의 개별적인 회로상에서 사용하기에 적합하다. 실시상 본 발명의 바람직한 실시예는 3상으로 한정되어 있지만, 모니터링될 수 있는 회로의 수에 대한 이론적인 제한은 없다.
본 발명의 3상 변형례에 있어서, 전류 트랜스듀서(3, 4, 5)는 각 라인(6, 7, 8)을 통해서 공급되는 전기 에너지 공급율을 감지하여 전자 샘플링, 변환 및 가산 회로(13)로 개별적인 출력 신호(10, 11, 12)를 공급하며, 상기 회로(13)는 이들 출력 신호(10, 11, 12)를 가산하여 시설들(premises)에 공급되는 총 전류율의 실효치(RMS)에 대응하는 출력 신호(14)를 발생시킨다.
상기 출력 신호(14)는 전송 링크(16)를 거쳐 소비자 인터페이스(15)로 보내진다. 상기 전송 링크(16)는 무선 송신기(17) 및 수신기(18)이거나, 또는 대안으로 전기 도체(19)일 수도 있다. 상기 전송 링크는 또한 변조된 신호(22)일 수도 있는데, 이 변조된 신호는 상기 시설들에 인입되는 상도체 회로(live conductor circuit)를 거쳐, 파워 아웃렛 지점(power outlet point)(도시되지 않음)에 접속되어 있는 상기 수신기(18)로 전송된다.
상기 송신기(17) 및 수신기(18)의 경우, 상기 송신기는 용이한 설치를 위하여 계량기 박스 또는 퓨즈 박스(2) 외부에 장착되게 된다. 상기 계량기 박스 또는퓨즈 박스는 대개의 경우 금속으로 제작되며, 상기 송신기(17)를 외부에 장착하면, 금속이 무선 전송에 간섭하지 않는 것이 보장된다. 송신기를 외부에 장착하면, 배터리 교체를 위해서 용이하게 접근할 수 있다.
상기 전류 트랜스듀서(3, 4, 5)는 각 입력 라인(6, 7, 8)을 통해 70 암페어까지 측정할 수 있다. 상기 송신기(17)는 통상 수명이 약 2500mAhr인 2 x AA 알칼라인 배터리들(도시되지 않음)로 작동된다. 송신기(17)에 의하여 인출되는 전류는 150 x 10-6A 미만이며, 이에 따라 배터리 전력이 80%까지 소모되기 전까지 약 550 일의 배터리 수명이 부여된다. 이는 송신기가 3초마다 한 번씩 최대 100ms 동안 작동하고, 이 시간 동안 배터리가 15mA를 인출하는 한, 사용율 모니터에 약 1년의 동작으로 이어지는 6개월의 저장 수명(shelf life)을 부여한다.
트랜스듀서(1)는 역률과 메인 주파수 변동을 고려하지 않게 되며, 따라서 감지되는 전력 공급은 통상 ±5% 정도의 정밀도를 갖게 된다. 이는 임의의 주어진 순간에 가정으로 공급되는 전력에 대한 고도로 정밀한 판독치라기 보다는 임의의 특정 시간에 소비되는 전력의 표시를 제공하는 모니터의 의도와 일치한다. 장래의 실시예들은, 보다 정밀한 모니터링을 위한 실제의 실시간 전압 및 역률을 고려하도록 만들어질 수 있다. 통상, 트랜스듀서(1)는 입력 라인당 20W 내지 16.8kW까지의 입력 전력을 측정하게 된다. 송신기(17)는 4dBM 미만의 출력 전력으로 433.92MHz에서 작동하게 되는데, 그 이유는 이렇게 하면 송신기가 에어 밴드(air band)가 없는 상태로 되기 때문이다. 안테나(도시되지 않음)는, 외장, 필요 범위 및 비용에따라, 길이가 약 150mm인 단순한 와이어이거나 송신기 및 수신기 외부 또는 내부에 배치되는 피복된 코일 타입(enclosed coil type)일 수 있다.
상기 송신기(17)가 작동할 때마다 섬광을 내는 LED가, 송신기가 여전히 작동하고 있다는 표시를 제공한다. 상기 송신기는 또한 배터리 레벨을 모니터링하여 배터리 상태 데이터를 인터페이스(15)로 송신하는 회로를 포함한다.
상기 소비자 인터페이스(15)는 휴대용 유닛으로서, 그것이 편리하고 빈번하게 보일 수 있는 장소라면 어디에 배치해도 좋다. 물론, 보다 많은 거주자가 소비율을 보다 더 규칙적으로 보도록, 시설 주위에 복수 개의 인터페이스를 배치해도 된다. 이웃하는 시설들이 모두 본 발명에 따른 사용율 모니터를 구비한 경우, 송신기(17) 및 수신기(18)는 복수의 다른 사전 선택된 8 비트 이상의 롤링 코드(pre-selected at least 8 bit rolling codes) 중 임의의 것 및 랜덤 타이밍 시이퀀스(random timing sequences)로 동작하게 되어 있을 수 있다.
상기 인터페이스(15)는 수신기(18)로부터 전류 신호(14)의 RMS 값을 수신하여 그것을 RMS 전압 승산기(voltage multiplier)인 프로그램 가능한 컴퓨터 칩 회로(20)에 입력시키며, 이 회로(20)는 상기 신호를 전력 소비율로 변환한다. 설치 및 검정의 단순화를 위하여, 그리고 본 발명이 수입 계량의 정밀성을 갖도록 설계되는 것은 아니라고 하는 사실 때문에, 역률 보정의 효과는 무시된다. 이 회로에 탑재되는 소프트웨어도 또한 전기 공급업자가 청구하는 전기 에너지의 단가를 이용한 금전적 지출율 및/또는 등가의 온실 가스 소비율을 계산하는 데 사용된다.
인터페이스(15)는 소비자가 전기 에너지의 단가 또는 요율을 회로(20)를 작동시키는 소프트웨어 프로그램에 입력시킬 수 있게 하는 몇 개의 푸쉬 버튼을 구비한다. 본 발명에 대한 변형으로, 실시간 클록 회로를 합체시킴으로써 피크 사용 시간대와 비 피크 사용 시간대 요금과 관련된 단가의 변동에 따라 자동적으로 조정되도록 회로(20)를 프로그램하는 것도 또한 가능하다.
지출율은 크고 읽기 쉬운 시각적인 표시 장치(21)상에 표시된다. 4 디짓 커스텀 LCD(4-digit custom LCD)가 전력 사용을 최대 시간당 99 달러 99 센트까지의 시간당 달러 및 센트 값으로 보여준다. 이는 최대 요율이 각각 kWh당 99 센트인 70 암페어의 도체들(6, 7, 8)로부터 입력된 3상 240 볼트를 충분히 수용한다. 이러한 상황과 다른 경우에, 보여지는 지출율은 시간당 49.90 달러가 될 것이다.
또한, 시각적인 표시 장치(21)는 또한 배터리 상태, "전송 범위 이탈" 표시 및 적용 가능한 협정 요율과 관련된 기호들을 포함하게 된다. 인터페이스(15)도 또한 온도 및 습도 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 표시 장치(21)는 또한 현재의 주위 온도 및 상대 습도를 보여준다. 현재의 온도와 습도는 거주자들이 난방 또는 냉방 시스템을 갖춘 옥내에서 특정 실내 환경을 유지하는 데 필요한 지출 수준을 인식하게 하는 데 도움이 된다.
본 발명은 이른바 "스마트" 전기 계량기와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 스마트 계량기는 원격 데이터 획득을 위하여 소비 정보를 전송하기 위하여 이미 설치되어 있지만, 유틸리티 공급업자는 이를 오로지 수입 목적 및/또는 통계 분석을 위해서만 사용하고 있다. 본 발명의 트랜스듀서는 스마트 계량기로부터 암페어 전류 신호 또는 킬로와트 전력 신호를 아날로그나 디지털 형태로 수신하게 되어 있을수도 있다. 이 신호는 그 후에 인터페이스로 전송하기에 적합한 형태로 변환되어 인터페이스에서 표시 장치상에 표시된다. 본 발명의 이러한 변형은 기존의 스마트 계량기에 대한 설치가 용이한 개장물(改裝物) 또는 장래의 스마트 계량기를 위한 추가적인 특징부로서 마련될 수 있다. 이는, 본 발명이 이들 계량기로부터의 신속하고 원격한 데이터 획득을 가능하게 하기 위하여 사용되는 무선 기술 또는 유사한 수단에 매우 용이하게 맞춰질 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 유틸리티 사용율 모니터는 가정이나 점포에서 원하는 만큼 규칙적으로 현재의 유틸리티 소비율을 모니터링할 수 있게 한다. 소비율이 보다 높은 동안, 소비자에게는 그들의 사용을 절제하는 방법을 고려할 동기가 부여된다. 특히, 시설 내의 주위 온도 및 상대 습도를 모니터링하면, 소비자는 높은 부하의 전기 히터 또는 에어컨을 조정하여 개인의 안락함과 작동 비용을 균형적으로 최적화할 수 있다. 예를 들면, 거주자는 유틸리티 사용을 줄이기 위하여 덧옷을 입거나 또는 어떤 방에 대한 난방을 제한하는 것을 선택할 수도 있다. 또한, 소비율 모니터가 외부의 등(燈)이나 다른 방에 있는 전기 기구가 불필요하게 켜져 있다는 것을 소비자가 알수 있게 하기 전에는 소비자는 이러한 사실을 알 필요가 없다. 소비율을 금전적인 지출율 및/또는 온실 가스 발생율로 변환하면, 가정의 거주자가 사용 절제에 초점을 맞춰 사용 중간 중간에 전기 기구를 끄고 싶어하는 마음이 증대된다.
유틸리티 사용 비용 또는 유틸리티 사용의 환경적인 충격을 지속적으로 안다고 하는 것은 낭비적인 에너지 습관에 관심을 집중시키고, 보다 더 효율적인 소비 습관을 주입시키는 데 도움이 된다. 상기 회로(20)는 또한, 특히 피크 사용 시간에 단전을 겪고 있는 사회에서, 거주자들이 사용을 최소화하고 싶은 마음을 더 갖도록 하기 위하여, 에너지의 단가를 실제 비용보다 높은 수준으로 수동으로 조절할 수 있게 할 수도 있다.
유틸리티 공급업자가 비 피크 사용 시간대 동안의 단가를 낮추는 가격 구조를 가지고 있는 경우, 소비자는 자기 가정에 대해서 언제 비 피크 사용 시간대의 요율로 요금이 부과되는 지를 더욱 명심하게 될 것 같다. 이는 소비자가 대형 전기 기구를 피크 사용 시간 이외의 시간에 작동하게 하는 동기가 될 수 있다. 또한, 그것은 가정의 거주자가 짧은 시간 동안 비울 집을 떠나기 전에 모든 전기 기구나 등이 꺼졌는지를 편리하게 점검할 수 있게 하며, 따라서 시설의 안전 및 보안을 더욱 향상시킨다.
본 발명을 단지 예로서 설명하였다. 당업자들은 본 발명의 넓은 개념의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않는 많은 변형 및 수정예를 쉽게 인식할 것이다.

Claims (58)

  1. 소비자에게 공급되는 유틸리티 서비스의 소비율을 모니터링하기 위한 유틸리티 사용율 모니터로서,
    소비자에 대한 유틸리티 서비스 공급율을 감지하고 감지된 공급율을 나타내는 신호를 발생시키게 되어 있는 트랜스듀서와,
    상기 트랜스듀서로부터 신호를 수신하여 소비자에게 유틸리티 서비스의 소비율에 대응하는 표시를 제공하게 되어 있는 인터페이스와,
    상기 트랜스듀서로부터 상기 인터페이스로 신호를 전송하는 전송 링크
    를 포함하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인터페이스는 유틸리티 소비율에 대응하는 신호를 유틸리티에 대한 금전적인 지출율로 변환하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 인터페이스는 피크 사용 시간대 및 비 피크 사용 시간대와 관련된 어떤 비용 변동 또는 소정 수준을 초과하는 수요 수준을 고려하여 유틸리티 공급업자가 징수하는 요금에 따라 금전적인 지출율을 계산하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 인터페이스는 금전적인 지출율의 시각적인 표시 장치를 구비하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 인터페이스는 상기 표시를 음성 형태로 제공하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  6. 제1항에 있어서, 소정 최대 소비율이 초과되는 경우, 경보가 울리는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 모니터는 공급율을 지속적으로 모니터링하고 지출율을 디스플레이하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 모니터는 규칙적인 소정 간격으로 공급율을 감지하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 모니터는 소비자가 요구할 때 공급율을 감지하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 인터페이스는 설정된 시간 동안의 총 소비량을 계산하여 그 표시를 디스플레이하도록 되어 있는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 표시는 설정된 시간 동안 소비된 유틸리티의 양의 대략적인 비용인 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  12. 제10항에 있어서, 상기 표시는 설정 기간 동안 소비된 유틸리티의 양과 관련되는 온실 가스 배출물의 질량인 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  13. 제1항에 있어서, 상기 전송 링크는 상기 트랜스듀서로부터 상기 인터페이스까지 연장하는 일정 길이의 전선인 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  14. 제1항에 있어서, 상기 전송 링크는 상기 트랜스듀서와 상기 인터페이스에 각각 설치된 무선 송/수신기 세트인 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  15. 제1항에 있어서, 상기 전송 링크는 가정 또는 상업적인 시설 내의 소켓들에 대한 전기 배선이며, 상기 트랜스듀서는 상기 전기 배선을 통해서 변조된 신호를 보낼 수 있는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  16. 제1항에 있어서, 상기 전송 링크는 인터넷을 이용하며, 상기 인터페이스는 원격 배치된 컴퓨터 단말기인 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  17. 제1항에 있어서, 상기 전송 링크는 이동 전화 네트워크를 이용하며, 상기 인터페이스는 이동 전화인 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  18. 제1항에 있어서, 상기 유틸리티 공급은 가정이나 상업적인 시설에 대한 전력 공급인 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  19. 제18항에 있어서, 상기 트랜스듀서는 유틸리티 공급업자가 사용하는 계량기 박스 또는 퓨즈 박스 이외에 외부에 장착되어 가정 또는 상업적인 시설에 대한 총 전력 소비량을 측정하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  20. 제19항에 있어서, 상기 센서는 가정 또는 상업적인 시설에 전력 공급을 입력하는 각 전기 도체에 대하여 외부에 설치되는 전류 트랜스듀서인 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  21. 제19항에 있어서, 상기 전류 트랜스듀서는 위상당 70 암페어까지의 전류를 감지할 수 있으며, 가장 일반적으로 사용되는 가정 및 경공업 전력 공급 전압 및 주파수에 맞춰질 수 있는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  22. 제19항에 있어서, 상기 송신기는 배터리를 전원으로 하며, 신호를 원거리에 위치한 수신기에 3 초마다 100 밀리초 동안 신호를 전송할 수 있는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  23. 제20항에 있어서, 상기 트랜스듀서는 별도의 전류 트랜스듀서들을 매개로 3상까지의 입력 도체들을 통한 전력 공급율을 감지하고 개별적인 전류 트랜스듀서의 각 출력을 선형적으로 가산하여 송신기로 공급되는 신호를 제공하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  24. 제23항에 있어서, 상기 트랜스듀서는 입력 도체당 20W 내지 24kW 사이의 공급율을 측정할 수 있는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  25. 제22항에 있어서, 상기 송신기는 4dBm 미만의 출력 전력으로 433MHz로 작동하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  26. 제25항에 있어서, 상기 송신기는 수신기로 100m까지 신호를 전송하기 위하여 안테나(aerial)를 구비하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  27. 제26항에 있어서, 상기 송신기는 송신기가 여전히 작동함을 소비자에게 나타내기 위하여 송신기가 신호를 송신할 때마다 섬광을 내는 발광 다이오드를 구비하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  28. 제27항에 있어서, 상기 송신기는 배터리 전력 수준을 모니터링하여 배터리상태 정보를 상기 인터페이스로 보내며, 상기 인터페이스는 새로운 배터리가 필요한 시기를 소비자에게 경보하게 되어 있는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  29. 제1항에 있어서, 상기 트랜스듀서는 스마트 계량기로부터 암페어 전류 신호를 수신하게 되어 있는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  30. 제29항에 있어서, 상기 스마트 계량기로부터의 신호는 디지털 또는 아날로그 형태일 수 있고, 상기 신호는 상기 전송 링크를 거쳐 상기 인터페이스로 전송하기에 적합한 형태로 변환되는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  31. 제30항에 있어서, 상기 인터페이스는 휴대용인 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  32. 제31항에 있어서, 상기 송신기와 수신기는 복수의 소정 주파수로 또는 심지어 확산 대역 방식(spread spectrum)으로 선택적으로 작동하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  33. 제6항에 있어서, 상기 시각적인 표시 장치는 시간당 99 달러 99 센트의 최대치가 디스플레이되도록 지출율을 시간당 달러 및 센트 값으로 보여주는 4 디짓 액정 표시 장치(LCD)인 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  34. 제33항에 있어서, 상기 시각적인 표시 장치는 로우 배터리 전력 발광 다이오드(low battery power light emitting diode), 달러 및 센트 기호, 시간당 센트 기호, 단위(unit)당 센트 기호, 전송 범위 이탈 수신기 기호, 킬로와트 전력 신호, 암페어 전류 신호, 화씨 또는 섭씨 단위의 내부 주위 온도 및 상대 습도 기호, 및 화력 발전으로부터의 등가 온실 가스 배출 수준의 표시를 포함하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  35. 제34항에 있어서, 상기 인터페이스는 소비자가 공급되는 전기 에너지의 단가를 조절할 수 있게 하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  36. 제35항에 있어서, 상기 전기 에너지 공급 단가가 자동적으로 조절되어 피크 사용 시간대 및 비 피크 사용 시간대의 요금에 관한 전기 공급업자의 가격 구조를 반영하는 것인 유틸리티 사용율 모니터.
  37. 소비자에게 그들의 유틸리티 소비율 표시를 제공하는 유틸리티 사용율 모니터링 시스템에 사용되는 유틸리티 트랜스듀서로서,
    소비자에 대한 유틸리티의 공급율을 감지하여 대응하는 신호를 발생시키는 센서를 포함하며, 상기 센서는 소비자에게 쉽게 이해될 수 있는 형태의 유틸리티 소비율 표시를 발생시키게 되어 있는 원격 위치된 인터페이스로 상기 신호를 전송하도록 전송 링크에 상기 신호를 공급하게 되어 있는 것인 유틸리티 트랜스듀서.
  38. 제37항에 있어서, 상기 유틸리티 공급은 가정이나 상업적인 시설에 대한 전력 공급인 것인 유틸리티 트랜스듀서.
  39. 제38항에 있어서, 상기 트랜스듀서는 유틸리티 공급업자가 사용하는 계량기 박스 또는 퓨즈 박스 이외에 외부에 장착되어 가정 또는 상업적인 시설에 대한 총 전력 소비량을 측정하는 것인 유틸리티 트랜스듀서.
  40. 제39항에 있어서, 상기 센서는 가정 또는 상업적인 시설에 전력 공급을 입력하는 각 전기 도체에 대하여 외부에 설치되는 전류 트랜스듀서인 것인 유틸리티 트랜스듀서.
  41. 제40항에 있어서, 상기 전류 트랜스듀서는 위상당 70 암페어까지의 전류를 감지할 수 있으며, 가장 일반적으로 사용되는 가정 및 경공업 전력 공급 전압 및 주파수에 적합할 수 있는 것인 유틸리티 트랜스듀서.
  42. 제41항에 있어서, 상기 트랜스듀서는 별도의 전류 트랜스듀서들을 매개로 3상까지의 입력 도체들을 통한 전력 공급율을 감지하고 개별적인 전류 트랜스듀서의 각 출력을 선형적으로 가산하여 송신기로 공급되는 신호를 제공하는 것인 유틸리티트랜스듀서.
  43. 제42항에 있어서, 상기 트랜스듀서는 입력 도체당 20W 내지 24kW 사이의 공급율을 측정할 수 있는 것인 유틸리티 트랜스듀서.
  44. 제43항에 있어서, 상기 트랜스듀서는 스마트 계량기로부터 암페어 전류 신호를 수신하게 되어 있는 것인 유틸리티 트랜스듀서.
  45. 제44항에 있어서, 상기 스마트 계량기로부터의 신호는 디지털 또는 아날로그 형태일 수 있고, 상기 전송 링크를 거쳐 상기 인터페이스로 전송하기에 적합한 형태로 변환되는 것인 유틸리티 트랜스듀서.
  46. 감지된 공급율에 대응하는 신호를 발생시키는 트랜스듀서를 사용하여 유틸리티 공급율을 감지하여 상기 신호를 상기 트랜스듀서로부터 원격 위치한 인터페이스로 전송하도록 전송 링크에 상기 신호를 제공하는 유틸리티 사용율 모니터링 시스템에 이용되는 유틸리티 소비자 인터페이스로서,
    전송 링크로부터의 상기 신호를 소비자에게 쉽게 이해될 수 있는 형태의 유틸리티 소비율 표시로 변환시키게 되어 있는 것인 유틸리티 소비자 인터페이스.
  47. 제46항에 있어서, 상기 인터페이스는 유틸리티 소비율에 대응하는 신호를 유틸리티에 대한 금전적인 지출율로 변환하는 것인 유틸리티 소비자 인터페이스.
  48. 제47항에 있어서, 상기 인터페이스는 피크 사용 시간대 및 비 피크 사용 시간대와 관련된 어떤 비용 변동 또는 소정 수준을 초과하는 수요 수준을 고려하여 유틸리티 공급업자가 징수하는 요금에 따라 금전적인 지출율을 계산하는 것인 유틸리티 소비자 인터페이스.
  49. 제48항에 있어서, 상기 인터페이스는 금전적인 지출율의 시각적인 표시 장치를 구비하는 것인 유틸리티 소비자 인터페이스.
  50. 제49항에 있어서, 상기 인터페이스는 상기 표시를 음성 형태로 제공하는 것인 유틸리티 소비자 인터페이스.
  51. 제50항에 있어서, 소정 최대 소비율이 초과되는 경우, 경보가 울리는 것인 유틸리티 소비자 인터페이스.
  52. 제47항에 있어서, 상기 시각적인 표시 장치는 시간당 99 달러 99 센트의 최대치가 디스플레이되도록 지출율을 시간당 달러 및 센트 값으로 보여주는 4 디짓 액정 표시 장치(LCD)인 것인 유틸리티 소비자 인터페이스.
  53. 제52항에 있어서, 상기 시각적인 표시 장치는 로우 배터리 전력 발광 다이오드, 달러 및 센트 기호, 시간당 센트 기호, 단위(unit)당 센트 기호, 전송 범위 이탈 수신기 기호, 킬로와트 전력 신호, 암페어 전류 신호, 화씨 또는 섭씨 단위의 내부 주위 온도 및 상대 습도 기호, 및 화력 발전으로부터의 등가 온실 가스 발생율의 표시를 포함하는 것인 유틸리티 소비자 인터페이스.
  54. 제47항에 있어서, 상기 인터페이스는 소비자가 공급되는 전기 에너지의 단가를 조절할 수 있게 하는 것인 유틸리티 소비자 인터페이스.
  55. 소비자에게 공급되는 유틸리티 소비율을 모니터링하는 방법으로서,
    공급율을 나타내는 신호를 발생시키기 위하여 소비자에게 제공되는 유틸리티 서비스의 공급율을 감지하는 단계와,
    원격 배치된 소비자 인터페이스에 상기 신호를 전송하는 단계와,
    상기 인터페이스를 거쳐 소비자에게 유틸리티 소비율의 표시를 제공하는 단계
    를 포함하는 것인 유틸리티 소비율 모니터링 방법.
  56. 제55항에 있어서, 상기 표시는 소비자에게 쉽게 이해될 수 있는 형태로 제공되는 것인 유틸리티 소비율 모니터링 방법.
  57. 제56항에 있어서, 상기 유틸리티 서비스는 가정 또는 상업적인 시설에 대한 전력 공급이며, 상기 표시는 금전적인 지출율의 형태로 제공되는 것인 유틸리티 소비율 모니터링 방법.
  58. 제56항에 있어서, 상기 유틸리티 서비스는 가정 또는 상업적인 시설에 대한 전력 공급이며, 상기 표시는 화력 발전으로부터의 온실 가스 발생율로서 제공되는 것인 유틸리티 소비율 모니터링 방법.
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