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KR102817561B1 - IoT SMART OVEN POWER CONSUMPTION MEASUREMENT AND RETAIL OVEN OPERATION CONTROL SYSTEM BASED ON POWER USAGE PATTERNS, AND METHOD THEREOF - Google Patents

IoT SMART OVEN POWER CONSUMPTION MEASUREMENT AND RETAIL OVEN OPERATION CONTROL SYSTEM BASED ON POWER USAGE PATTERNS, AND METHOD THEREOF Download PDF

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KR102817561B1
KR102817561B1 KR1020240182379A KR20240182379A KR102817561B1 KR 102817561 B1 KR102817561 B1 KR 102817561B1 KR 1020240182379 A KR1020240182379 A KR 1020240182379A KR 20240182379 A KR20240182379 A KR 20240182379A KR 102817561 B1 KR102817561 B1 KR 102817561B1
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South Korea
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oven
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iot smart
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temperature
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Korean (ko)
Inventor
정현주
Original Assignee
주식회사 인틴랩스
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Abstract

본 발명은 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템, 그리고 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 전력 소비 최적화와 불필요한 예열 방지를 위한 전력 사용량 관리로 인한 에너지 효율 향상과, 다중 오븐 제어를 통한 소매점 운영 효율화를 위한 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템, 그리고 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a retail oven operation control system using IoT smart oven power consumption measurement and power consumption pattern, and a method thereof, and more specifically, to a retail oven operation control system using IoT smart oven power consumption measurement and power consumption pattern for improving energy efficiency through power consumption management for power consumption optimization and prevention of unnecessary preheating, and for improving retail operation efficiency through multi-oven control, and a method thereof.

Description

IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템, 그리고 그 방법{IoT SMART OVEN POWER CONSUMPTION MEASUREMENT AND RETAIL OVEN OPERATION CONTROL SYSTEM BASED ON POWER USAGE PATTERNS, AND METHOD THEREOF} IoT SMART OVEN POWER CONSUMPTION MEASUREMENT AND RETAIL OVEN OPERATION CONTROL SYSTEM BASED ON POWER USAGE PATTERNS, AND METHOD THEREOF

본 발명은 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템, 그리고 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 전력 소비 최적화와 불필요한 예열 방지를 위한 전력 사용량 관리로 인한 에너지 효율 향상과, 다중 오븐 제어를 통한 소매점 운영 효율화를 위한 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템, 그리고 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a retail oven operation control system using IoT smart oven power consumption measurement and power consumption pattern, and a method thereof, and more specifically, to a retail oven operation control system using IoT smart oven power consumption measurement and power consumption pattern for improving energy efficiency through power consumption management for power consumption optimization and prevention of unnecessary preheating, and for improving retail operation efficiency through multi-oven control, and a method thereof.

종래의 소매점에서의 오븐 제어는 일반적으로 사용자가 수동으로 각 오븐의 온도 및 조리 모드를 설정하여 빵을 조리하는 방식이었다. Oven control in conventional retail stores typically involved users manually setting the temperature and cooking mode of each oven to cook bread.

이러한 주로 수동 조작에 의존하며, 주어진 조리 시간과 온도 설정에 따라 동작하는 오븐의 에너지 효율성을 고려하지 못하고, 최적의 조리 환경을 제공하기 어려운 문제점이 있었다.These mainly rely on manual operation, and there was a problem that it was difficult to provide an optimal cooking environment by not considering the energy efficiency of the oven that operates according to a given cooking time and temperature setting.

기존의 기술들은 또한 전력 소비량을 측정하거나, 전력 사용 패턴을 기반으로 조리 모드나 동작 시간을 자동으로 조정하는 기능을 제공하지 않았다. Existing technologies also did not provide the ability to measure power consumption or automatically adjust cooking modes or operating times based on power usage patterns.

즉, 대부분의 전통적인 소매점의 오븐 제어 방식은 단순히 설정된 온도와 시간에 따라 조리 과정이 자동으로 진행되었으며, 이로 인해 불필요한 에너지 낭비가 발생하거나, 조리 품질에 영향을 미칠 수 있다.In other words, most traditional retail stores' oven control methods simply automatically proceed with the cooking process according to the set temperature and time, which can result in unnecessary energy waste or affect cooking quality.

또한, 기존 시스템에서는 소매점 환경에서 여러 대의 오븐을 동시에 효율적으로 제어하는 기술이 부족했다. 다수의 오븐을 동시에 관리하려면 각 오븐의 동작 상태와 전력 소비량을 모니터링하고, 이에 따라 최적의 제어를 하는 방식이 필요하나 이에 대한 전체적인 관리 플랫폼을 제공하지 못하는 한계점이 있어 왔다. In addition, the existing system lacked the technology to efficiently control multiple ovens simultaneously in a retail environment. In order to manage multiple ovens simultaneously, it is necessary to monitor the operating status and power consumption of each oven and perform optimal control accordingly, but there has been a limitation in not being able to provide a comprehensive management platform for this.

이에 때라 해당 기술분야에 있어서는 전력 소비 최적화와 불필요한 예열 방지를 위한 전력 사용량 관리로 인한 에너지 효율 향상과, 다중 오븐 제어를 통한 소매점 운영 효율화를 위한 기술개발이 요구되고 있다. Accordingly, the technology field requires technology development to improve energy efficiency through power usage management to optimize power consumption and prevent unnecessary preheating, and to improve retail store operation efficiency through multi-oven control.

대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0082957호 "전력 사용량 예측 장치 및 방법(APPARATUS AND METHOD OF PREDICTING POWER USAGE)Republic of Korea Patent Application No. 10-2018-0082957 "APPARATUS AND METHOD OF PREDICTING POWER USAGE" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2019-0034396호 "전력 사용량을 이용한 히터 이상 여부 판단 장치 및 그 방법(APPARATUS FOR FAULT DIAGNOSIS OF HEATER USING POWER CONSUMPTION AND METHOD THEREOF)"Republic of Korea Patent Application No. 10-2019-0034396 "APPARATUS FOR FAULT DIAGNOSIS OF HEATER USING POWER CONSUMPTION AND METHOD THEREOF"

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전력 소비 최적화와 불필요한 예열 방지를 위한 전력 사용량 관리로 인한 에너지 효율 향상과, 다중 오븐 제어를 통한 소매점 운영 효율화를 위한 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템, 그리고 그 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is intended to solve the above problems, and to provide a retail store oven operation control system using IoT smart oven power usage measurement and power usage patterns for improving energy efficiency through power usage management for power consumption optimization and prevention of unnecessary preheating, and for improving retail store operation efficiency through multi-oven control, and a method therefor.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the purposes of the present invention are not limited to the purposes mentioned above, and other purposes not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템은, 복수의 IoT 스마트 오븐(100), 네트워크(200), 관리서버(300)를 포함하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템(1)에 있어서, 관리서버(300)는, 네트워크(200)를 통해 소매점에서 운영되는 각 IoT 스마트 오븐(100)으로부터 오븐 일련번호, 영상정보 및 센싱정보(전압, 전류, 역률, 온도 포함)를 미리 정해진 주기(예: n분 내지 m분 단위)로 수신한 뒤, 오븐 일련번호를 메타데이터로 영상정보 및 센싱정보를 데이터베이스(330) 상에 단위수집정보로 저장하는 정보수집모듈(321); 및 영상정보 및 센싱정보에 따라 IoT 스마트 오븐(100)의 동작을 인식한 뒤, 영상정보로부터 오븐 내에서 조리되는 빵 종류, 빵이 조리되는 동안의 IoT 스마트 오븐(100)의 전압, 전류, 역률, 온도를 측정한 센싱정보에 기반하여 오븐의 조리 모드 및 동작 시간에 대응하는 전력 사용량을 측정하는 분석모듈(322); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above purpose, the IoT smart oven power usage measurement and retail oven operation control system using power usage pattern according to an embodiment of the present invention comprises a plurality of IoT smart ovens (100), a network (200), and a management server (300). In the IoT smart oven power usage measurement and retail oven operation control system (1) using power usage pattern, the management server (300) receives oven serial numbers, image information, and sensing information (including voltage, current, power factor, and temperature) from each IoT smart oven (100) operated in a retail store through the network (200) at a predetermined cycle (e.g., in units of n to m minutes), and then stores the oven serial numbers as metadata and the image information and sensing information as unit collection information on a database (330). And it is characterized by including an analysis module (322) that recognizes the operation of the IoT smart oven (100) according to the image information and sensing information, and then measures the power usage corresponding to the cooking mode and operation time of the oven based on the sensing information that measures the type of bread cooked in the oven from the image information, and the voltage, current, power factor, and temperature of the IoT smart oven (100) while the bread is being cooked.

이때, IoT 스마트 오븐(100)은, IoT 스마트 오븐(100) 내부를 촬영하기 위한 오븐 내부에 내열 카메라(High-temperature Camera)로 형성되거나, IoT 스마트 오븐(100) 외부에서 내부를 촬영할 수 있는 하우징을 통해 별도로 장착한 형태로 형성되어, 오븐 내의 영상정보를 획득하는 카메라(110); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템을 제공할 수 있다.At this time, the IoT smart oven (100) is formed as a high-temperature camera inside the oven for photographing the inside of the IoT smart oven (100), or is formed as a separately mounted form through a housing that can photograph the inside from the outside of the IoT smart oven (100), and includes a camera (110); which obtains image information inside the oven; It is possible to provide an IoT smart oven power usage measurement and retail store oven operation control system using power usage patterns.

또한, IoT 스마트 오븐(100)은, 오븐 동작시, 빵이 조리되는 동안 IoT 스마트 오븐(100)에서의 전압, 전류, 역률, 온도를 포함하는 정보에 해당하는 센싱정보를 생성하기 위해 전압 센서(121), 전류 센서(122), 및 온도 센서(123)를 포함하는 센서모듈(120); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the IoT smart oven (100) can provide a retail oven operation control system using an IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern, characterized in that it includes a sensor module (120) including a voltage sensor (121), a current sensor (122), and a temperature sensor (123) to generate sensing information corresponding to information including voltage, current, power factor, and temperature in the IoT smart oven (100) while bread is being cooked during oven operation.

또한, 관리서버(300)는, 정보수집모듈(321)에 의해 각 IoT 스마트 오븐(100)으로부터 제공된 단위수집정보에 대해서 AI 모델을 이용하여 시간 흐름에 따른 오븐의 전력 사용 패턴을 학습하는 패턴학습모듈(323); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the management server (300) further includes a pattern learning module (323) that learns the power usage pattern of the oven over time using an AI model for the unit collection information provided from each IoT smart oven (100) by the information collection module (321); It is possible to provide an IoT smart oven power usage measurement and retail store oven operation control system using the power usage pattern.

또한, 관리서버(300)는, AI 모델을 이용한 전력 사용 패턴에 따라 IoT 스마트 오븐(100)을 미리 예열하거나 빵의 조리 순서, 조리 시간의 변경을 위한 추천 정보를 IoT 스마트 오븐(100) 또는 스마트단말(400)에 제공하는 정보제공모듈(324); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템을 제공할 수 있다. In addition, the management server (300) may provide an IoT smart oven power usage measurement and retail store oven operation control system using power usage patterns, characterized in that it further includes an information provision module (324) that preheats the IoT smart oven (100) according to the power usage pattern using an AI model or provides recommendation information for changing the cooking order or cooking time of bread to the IoT smart oven (100) or smart terminal (400).

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 방법은, 관리서버(300)가, 네트워크(200)를 통해 소매점에서 운영되는 각 IoT 스마트 오븐(100)으로부터 오븐 일련번호, 영상정보 및 센싱정보(전압, 전류, 역률, 온도 포함)를 실시간 정보로 수신한 뒤, 오븐 일련번호를 메타데이터로 영상정보 및 센싱정보를 데이터베이스(330) 상에 단위수집정보로 저장하는 제 1 단계; 및 관리서버(300)가, 영상정보 및 센싱정보에 따라 IoT 스마트 오븐(100)의 동작을 인식한 뒤, 영상정보로부터 오븐 내에서 조리되는 빵 종류, 빵이 조리되는 동안의 IoT 스마트 오븐(100)의 전압, 전류, 역률, 온도를 측정한 센싱정보에 기반하여 오븐의 조리 모드 및 동작 시간에 대응하는 전력 사용량을 측정하는 제 2 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above purpose, the method for measuring power usage of an IoT smart oven and controlling operation of a retail store oven using a power usage pattern according to an embodiment of the present invention is characterized by including a first step in which a management server (300) receives an oven serial number, image information, and sensing information (including voltage, current, power factor, and temperature) as real-time information from each IoT smart oven (100) operated in a retail store through a network (200), and then stores the oven serial number as metadata and the image information and the sensing information as unit collection information in a database (330); and a second step in which the management server (300) recognizes the operation of the IoT smart oven (100) according to the image information and the sensing information, and then measures power usage corresponding to the cooking mode and operation time of the oven based on the sensing information measuring the type of bread being cooked in the oven and the voltage, current, power factor, and temperature of the IoT smart oven (100) while the bread is being cooked from the image information.

이때, 상기 제 2 단계 이후, 관리서버(300)가, 상기 제 1 단계에 의해 각 IoT 스마트 오븐(100)으로부터 제공된 단위수집정보에 대해서 AI 모델을 이용하여 시간 흐름에 따른 오븐의 전력 사용 패턴을 학습하는 제 3 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 방법을 제공할 수 있다.At this time, after the second step, the management server (300) learns the power usage pattern of the oven over time using an AI model for the unit collection information provided from each IoT smart oven (100) by the first step; It is possible to provide a method for measuring IoT smart oven power usage and controlling the operation of a retail store oven using the power usage pattern, characterized in that it further includes a third step;

또한, 상기 제 3 단계 이후, 관리서버(300)가, AI 모델을 이용한 전력 사용 패턴에 따라 IoT 스마트 오븐(100)을 미리 예열하거나 빵의 조리 순서, 조리 시간의 변경을 위한 추천 정보를 IoT 스마트 오븐(100) 또는 스마트단말(400)에 제공하는 제 4 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 방법을 제공할 수 있다.In addition, after the third step, the management server (300) preheats the IoT smart oven (100) according to the power usage pattern using the AI model or provides the IoT smart oven (100) or the smart terminal (400) with recommended information for changing the cooking order or cooking time of bread. The present invention can provide a method for measuring power usage of an IoT smart oven and controlling operation of a retail store oven using a power usage pattern.

본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템, 그리고 그 방법은, 전력 소비 최적화와 불필요한 예열 방지를 위한 전력 사용량 관리로 인한 에너지 효율 향상과, 다중 오븐 제어를 통한 소매점 운영 효율화가 가능하도록 하는 효과를 제공한다. A retail store oven operation control system and method using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern according to an embodiment of the present invention provide the effects of improving energy efficiency through power usage management for power consumption optimization and prevention of unnecessary preheating, and enabling retail store operation efficiency through multi-oven control.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템(1)을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템(1) 중 IoT 스마트 오븐(100)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템(1) 중 IoT 스마트 오븐(100)의 센서모듈(120)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템(1) 중 관리서버(300)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
FIG. 1 is a diagram showing a retail store oven operation control system (1) using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing components of an IoT smart oven (100) among a retail store oven operation control system (1) using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing components of a sensor module (120) of an IoT smart oven (100) among a retail store oven operation control system (1) using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing components of a management server (300) in a retail store oven operation control system (1) using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for controlling operation of a retail oven using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, a detailed description of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.In this specification, when a component 'transmits' data or a signal to another component, it means that the component can transmit the data or signal directly to the other component, and can transmit the data or signal to the other component via at least one other component.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템(1)은 복수의 IoT 스마트 오븐(100), 네트워크(200), 관리서버(300) 및 복수의 스마트단말(400)을 포함할 수 있다.FIG. 1 is a diagram showing a retail oven operation control system (1) using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the retail oven operation control system (1) using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern may include a plurality of IoT smart ovens (100), a network (200), a management server (300), and a plurality of smart terminals (400).

네트워크(200)는 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선 망일 수 있다. 네트워크(200)가 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 네트워크(200)는 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3G LTE망, 4G망 그 밖의 5G 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 네트워크(200)는 복수의 IoT 스마트 오븐(100), 관리서버(300) 및 복수의 스마트단말(400), 그 밖의 시스템 상호 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다. The network (200) is a high-speed backbone network of a large-scale communication network capable of providing large-capacity, long-distance voice and data services, and may be a next-generation wired and wireless network for providing the Internet or high-speed multimedia services. If the network (200) is a mobile communication network, it may be a synchronous mobile communication network or an asynchronous mobile communication network. As an example of an asynchronous mobile communication network, a communication network using the WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) method may be mentioned. In this case, although not shown in the drawing, the network (200) may include an RNC (Radio Network Controller). Meanwhile, although the WCDMA network is mentioned as an example, it may be a 3G LTE network, a 4G network, a next-generation communication network such as another 5G network, or another IP network based on IP. The network (200) serves to mutually transmit signals and data between a plurality of IoT smart ovens (100), a management server (300), a plurality of smart terminals (400), and other systems.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템(1) 중 IoT 스마트 오븐(100)의 구성요소를 나타내는 블록도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템(1) 중 IoT 스마트 오븐(100)의 센서모듈(120)의 구성요소를 나타내는 블록도이다. 먼저, 도 2를 참조하면, IoT 스마트 오븐(100)은 카메라(110), 센서모듈(120), MPU(130) 및 통신모듈(140)을 포함할 수 있다.FIG. 2 is a block diagram showing components of an IoT smart oven (100) among a retail store oven operation control system (1) using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing components of a sensor module (120) of an IoT smart oven (100) among a retail store oven operation control system (1) using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern according to an embodiment of the present invention. First, referring to FIG. 2, the IoT smart oven (100) may include a camera (110), a sensor module (120), an MPU (130), and a communication module (140).

이러한 구성을 통해 IoT 스마트 오븐(100)은 일반 베이커리, 고급 베이커리, 제과점 등의 제빵 및 제과 제품 생산 업체, 제빵 조리 업체, 상업적 운영 업체 등의 빵 소매점 내에서 IoT 기반으로 오븐의 전력 사용량 측정을 기반으로 전력 사용 패턴을 이용하여 오븐의 동작을 제어할 수 있다.Through this configuration, the IoT smart oven (100) can control the operation of the oven by utilizing the power usage pattern based on the power usage measurement of the oven based on IoT within the bakery and pastry product manufacturing business such as general bakery, high-end bakery, confectionery, bakery, bakery, commercial operation business, etc.

카메라(110)는 IoT 스마트 오븐(100) 내부를 촬영하기 위한 오븐 내부에 내열 카메라(High-temperature Camera)로 형성되거나, IoT 스마트 오븐(100) 외부에서 내부를 촬영할 수 있는 하우징을 통해 별도로 장착한 형태로 형성됨으로써, 오븐 내의 영상정보를 획득할 수 있다. The camera (110) is formed as a high-temperature camera inside the oven for photographing the inside of the IoT smart oven (100), or is formed as a separately mounted form through a housing that can photograph the inside from the outside of the IoT smart oven (100), thereby enabling acquisition of image information inside the oven.

센서모듈(120)은 오븐 동작시, 빵이 조리되는 동안 IoT 스마트 오븐(100)에서의 전압, 전류, 역률, 온도에 대한 정보에 해당하는 센싱정보를 생성할 수 있으며, 이를 위해 도 3과 같이 전압 센서(121), 전류 센서(122), 및 온도 센서(123)를 포함할 수 있다. 전압 센서(121), 전류 센서(122)는 전력 데이터 수집 장비로 스마트 전력량계 모듈을 활용할 수 있다. The sensor module (120) can generate sensing information corresponding to information on voltage, current, power factor, and temperature in the IoT smart oven (100) while the oven is operating and bread is being cooked, and for this purpose, it can include a voltage sensor (121), a current sensor (122), and a temperature sensor (123) as shown in Fig. 3. The voltage sensor (121) and the current sensor (122) can utilize a smart power meter module as power data collection equipment.

전압 센서(121)로부터 제공된 전압정보는 오븐 내에 전기 공급이 정상적으로 이루어지는지를 분석할 수 있으며, IoT 스마트 오븐(100)에서 대부분 고정된 상태로 제공될 수 있다. Voltage information provided from the voltage sensor (121) can be analyzed to determine whether electricity is normally supplied within the oven, and can be provided in a mostly fixed state in the IoT smart oven (100).

전류 센서(122)로부터 제공된 전류정보는 오븐에서 소모되는 전류량을 측정하여 오븐의 부하 상태를 확인하되, 전류는 조리 모드에 따라 각각의 모드에서 소모되는 전류는 다를 수 있다.The current information provided from the current sensor (122) measures the amount of current consumed by the oven to check the load status of the oven. However, the current consumed in each mode may be different depending on the cooking mode.

전압정보 및 전류정보에 기반하여 산출된 역률정보는 전력 소비의 효율을 나타내며, 실제 사용되는 유효 전력과 공급된 전력 사이의 비율로, 오븐의 작동 상태와 조리 방식에 따라, 즉 조리 모드에 따라 전력 효율성이 달라지기 때문에 역률을 통해 조리 모드를 추정할 수 있다.The power factor information calculated based on voltage information and current information indicates the efficiency of power consumption, and is the ratio between the actual active power used and the power supplied. Since the power efficiency varies depending on the operating status and cooking method of the oven, that is, depending on the cooking mode, the cooking mode can be estimated through the power factor.

온도 센서(123)로부터 제공된 온도정보는 조리 모드와 직접적으로 관련이 있으며, 온도정보가 일정하게 유지되는지 온도 변화의 속도가 미리 설정된 각 임계치로 변화하는지 등에 따라 조리 모드를 추정할 수 있다. Temperature information provided from the temperature sensor (123) is directly related to the cooking mode, and the cooking mode can be estimated based on whether the temperature information is maintained constant or the speed of temperature change changes to each preset threshold.

MPU(130)는 도 1에서 네트워크(200) 및 관리서버(300) 없이 IoT 스마트 오븐(100)이 스탠드 얼론(stand-alone) 방식으로 동작하는 경우 NPU(Neural Processing Unit)로 대체될 수 있다.The MPU (130) can be replaced with an NPU (Neural Processing Unit) when the IoT smart oven (100) operates in a stand-alone manner without a network (200) and a management server (300) in Fig. 1.

통신모듈(140)은 네트워크(200)를 통해 다른 IoT 스마트 오븐(100), 그 밖의 관리서버(300) 등과 신호 및 데이터 송수신을 수행하기 위해 형성되며, MPU(130)가 NPU로 대체되는 경우 동일한 소매점에서 관리하는 각 IoT 스마트 오븐(100) 간의 근거리 무선통신이 가능한 통신모듈로 변형가능하다. The communication module (140) is formed to perform signal and data transmission and reception with other IoT smart ovens (100) and other management servers (300) through a network (200), and when the MPU (130) is replaced with an NPU, it can be transformed into a communication module capable of short-range wireless communication between each IoT smart oven (100) managed by the same retail store.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템(1) 중 관리서버(300)의 구성요소를 나타내는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 관리서버(300)는 송수신부(310), 제어부(320) 및 데이터베이스(330)를 포함하며, 제어부(320)는 정보수집모듈(321), 분석모듈(322), 패턴학습모듈(323) 및 정보제공모듈(324)을 포함할 수 있다.FIG. 4 is a block diagram showing components of a management server (300) in a retail store oven operation control system (1) using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the management server (300) includes a transceiver (310), a control unit (320), and a database (330), and the control unit (320) may include an information collection module (321), an analysis module (322), a pattern learning module (323), and an information provision module (324).

정보수집모듈(321)은 네트워크(200)를 통해 각 IoT 스마트 오븐(100)으로부터 오븐 일련번호, 영상정보 및 센싱정보(전압, 전류, 역률, 온도 등)를 미리 정해진 주기로 수신한 뒤, 오븐 일련번호를 메타데이터로 영상정보 및 센싱정보를 데이터베이스(330) 상에 단위수집정보로 저장할 수 있다.The information collection module (321) receives the oven serial number, image information, and sensing information (voltage, current, power factor, temperature, etc.) from each IoT smart oven (100) through the network (200) at a predetermined cycle, and then stores the oven serial number as metadata and the image information and sensing information as unit collection information in a database (330).

분석모듈(322)은 영상정보 및 센싱정보에 따라 IoT 스마트 오븐(100)의 동작을 인식한 뒤, 영상정보로부터 오븐 내에서 조리되는 빵 종류(식사용빵, 디저트빵, 발효빵 등)를 1차적으로 분석할 수 있다. The analysis module (322) recognizes the operation of the IoT smart oven (100) based on image information and sensing information, and can then primarily analyze the type of bread (meal bread, dessert bread, fermented bread, etc.) being cooked in the oven based on the image information.

즉, 분석모듈(322)은 카메라(210)로부터 제공된 영상정보에서 빵 종류를 분석할 수 있다. 이를 위해 데이터베이스(330) 상에는 빵 종류에 해당하는 다양한 빵 종류 패턴이 저장되어 있는데, 분석모듈(322)은 이러한 다양한 빵 종류 패턴 자체 정보 또는 빵 종류 패턴의 미리 설정된 각도로 기울어진 것, 역으로 된 것 등과 영상정보에 포함된 빵 영상정보 패턴을 비교하여 빵 영상정보 속의 빵 종류를 분석할 수 있다. That is, the analysis module (322) can analyze the type of bread from the image information provided from the camera (210). To this end, various bread type patterns corresponding to the types of bread are stored in the database (330), and the analysis module (322) can analyze the type of bread in the bread image information by comparing the bread image information patterns included in the image information with the information of the various bread type patterns themselves or the bread type patterns tilted at a preset angle, reversed, etc.

이후, 분석모듈(322)은 분석된 빵 종류에 해당하는 오븐 조리 모드 목록을 데이터베이스(330) 상에서 추출할 수 있다.Thereafter, the analysis module (322) can extract a list of oven cooking modes corresponding to the analyzed bread type from the database (330).

분석모듈(322)은 빵이 조리되는 동안의 IoT 스마트 오븐(100)의 전압, 전류, 역률, 온도 등을 측정한 센싱정보에 기반하여 오븐의 조리 모드 및 동작 시간에 대응하는 전력 사용량을 측정할 수 있다. The analysis module (322) can measure power usage corresponding to the cooking mode and operating time of the oven based on sensing information measuring voltage, current, power factor, temperature, etc. of the IoT smart oven (100) while the bread is being cooked.

또한, 분석모듈(322)은 전압정보, 전류정보, 역률정보, 온도정보에 따른 상하열(Top and Bottom Heat), 컨벡션 베이킹(Convection Bake), 스팀 베이킹(Steam Bake) 등을 포함하는 각 오븐 조리 모드를 추출하고, 추출된 각 오븐 조리 모드에 따라 동작하는 시간에 따른 전력 사용량을 생성할 수 있다. In addition, the analysis module (322) can extract each oven cooking mode including top and bottom heat, convection bake, steam bake, etc. according to voltage information, current information, power factor information, and temperature information, and generate power usage according to the operating time according to each extracted oven cooking mode.

보다 구체적으로, 분석모듈(322)은 분석된 각 빵 종류에 따른 가능한 조리 모드를 조리 모드 목록으로 추출한 뒤, 센싱정보에 포함된 각 전압정보, 전류정보, 역률정보, 온도정보 등에 해당하는 각 센싱 파라미터의 변화에 해당하는 제 1 센싱 파라미터 변화 정보와, 데이터베이스(330) 상에 저장된 각 조리 모드에 대한 센싱 파라미터 변화 정보인 제 2 센싱 파라미터 변화 정보의 매칭을 통해 현재 조리되고 있는 "대상 조리 모드"를 추출할 수 있다.More specifically, the analysis module (322) extracts a possible cooking mode according to each analyzed type of bread into a cooking mode list, and then matches the first sensing parameter change information corresponding to the change in each sensing parameter corresponding to each voltage information, current information, power factor information, temperature information, etc. included in the sensing information with the second sensing parameter change information, which is sensing parameter change information for each cooking mode stored in the database (330), to extract the “target cooking mode” currently being cooked.

분석모듈(322)은 대상 조리 모드 추출 이후, 추출된 대상 조리 모드에 대한 하기의 수학식 1에 의해 전압(V)과 전류(I)를 측정하여 유효 전력을 계산하되, 역률(Power Factor)을 적용하여 실제 전력량을 계산하는 것이다. The analysis module (322) calculates the effective power by measuring the voltage (V) and current (I) according to the following mathematical expression 1 for the extracted target cooking mode after extracting the target cooking mode, and calculates the actual power amount by applying the power factor.

이후, 분석모듈(322)은 온도 데이터를 보정 데이터로 활용해 오븐의 동작 상태에 따른 가중치로 전력량 소비에 반영하고, 시간에 따른 누적 전력량을 계산하여 전력 소비를 연산할 뿐만 아니라, 실제 전략량 측정을 위한 전압 센서(121), 전류 센서(122)로 이루어진 전력 데이터 수집 장비로 스마트 전력량계 모듈의 오류 및 장애 여부를 분석할 수 있다.Thereafter, the analysis module (322) uses the temperature data as correction data to reflect the power consumption with a weight according to the operating status of the oven, calculates the accumulated power amount over time to calculate the power consumption, and analyzes whether there is an error or failure in the smart power meter module using the power data collection equipment consisting of a voltage sensor (121) and a current sensor (122) for measuring the actual power amount.

즉, 온도 데이터를 보정 데이터로 활용해 오븐의 동작 상태에 따른 가중치로 전력량 소비에 반영시, 분석모듈(322)은 온도 상승시, 즉 온도가 상승하면 오븐 히터의 작동이 증가하며 전력 소비가 늘어나며, 이때 온도의 변화량에 비례하여 전력량 가중치인 정가중치로 미리 설정된 정량적 수치인 제 1 가중치를 연산된 전력량에 멀티플리케이션 연산을 하는 방식으로 가중치를 부여할 수 있다.That is, when temperature data is used as correction data and weighted according to the operating status of the oven is reflected in the power consumption, the analysis module (322) can assign weights by performing a multiplication operation on the calculated power amount with the first weight, which is a quantitative value preset as a fixed weight, which is a power amount weight in proportion to the change in temperature, when the temperature rises, i.e., the operation of the oven heater increases and the power consumption increases.

또한, 분석모듈(322)은 온도 안정화시, 즉 온도정보가 미리 설정된 온도에서 미리 설정된 시간 동안 정지된 상태로 도달하면, 온도를 유지하기 위한 오븐 히터의 작동 주기가 조절되며, 전력 소비가 점차 감소할 수 있다. 이때 온도의 변화가 적을수록 전력 소비의 가중치에 해당하는 역가중치로 미리 설정된 정량적 제 2 가중치를 연산된 전력량에 멀티플리케이션 연산을 하는 방식으로 가중치를 부여할 수 있다.In addition, when the analysis module (322) reaches a state where the temperature stabilizes, that is, when the temperature information reaches a state where it has been stopped for a preset time at a preset temperature, the operation cycle of the oven heater for maintaining the temperature is adjusted, and the power consumption can be gradually reduced. At this time, the smaller the change in temperature, the more the weight can be given by performing a multiplication operation on the calculated power amount with a quantitative second weight that is preset as an inverse weight corresponding to the weight of the power consumption.

한편, 오류 및 장애 여부 분석의 제 1 실시예로, 분석모듈(322)은 IoT 스마트 오븐(100)의 일련번호와 매칭되는 IoT 스마트 오븐(100)의 대상 조리 모드에 대한 시간 변화에 따른 전력량 정보를 데이터베이스(330) 상에서 추출하고, IoT 스마트 오븐(100)의 일련번호와 매칭되는 IoT 스마트 오븐(100)의 내부 체적 정보를 추출할 수 있다.Meanwhile, as a first embodiment of error and failure analysis, the analysis module (322) can extract power consumption information according to time change for the target cooking mode of the IoT smart oven (100) matching the serial number of the IoT smart oven (100) from the database (330) and extract internal volume information of the IoT smart oven (100) matching the serial number of the IoT smart oven (100).

이후, 분석모듈(322)은 IoT 스마트 오븐(100)의 일련번호와 매칭되는 동일한 모델명에 해당하여 동일한 내부 체적 정보를 갖고 있는 다른 IoT 스마트 오븐(100)을 추출한 뒤, 추출된 IoT 스마트 오븐(100)에서 동일한 대상 조리 모드로 동일한 빵 종류에 대한 조리시의 온도 차이 이상이 감지시, 즉 두 오븐의 온도 차이가 미리 정해진 범위를 벗어날 경우, 즉 정상적인 조리 범위에서 허용되는 온도 차이를 초과하면 장애로 분석할 수 있다. Thereafter, the analysis module (322) extracts another IoT smart oven (100) that has the same model name matching the serial number of the IoT smart oven (100) and has the same internal volume information, and then, when the temperature difference for cooking the same type of bread in the same target cooking mode in the extracted IoT smart oven (100) is detected to be abnormal, i.e., when the temperature difference between the two ovens is outside a predetermined range, i.e., when the temperature difference exceeds the temperature difference allowed in the normal cooking range, it can be analyzed as a failure.

또한, 제 1 실시예와 다른 오류 및 장애 여부 분석의 제 2 실시예로, 분석모듈(322)은 대상 조리 모드에 따른 미리 설정된 시간단위 별로 전력량 측정값이 측정값이 미리 설정된 임계치 이상으로 차이가 나는 경우, 동일한 방식으로 다른 IoT 스마트 오븐(100)에서 제공된 동일한 대상 조리 모드에 따른 동일한 시간 단위에서의 전력량 측정을 위한 센싱정보에 포함된 각 전압정보, 전류정보, 역률정보, 온도정보 등에 해당하는 각 센싱 파라미터의 변화에 해당하는 제 3 센싱 파라미터 변화 정보를 추출하여, 제 1 센싱 파라미터 변화 정보와 다시 비교하는 방식으로 n(n은 2 이상의 자연수)번 이상 미리 설정된 임계치 이상으로 차이가 나는 IoT 스마트 오븐(100)을 추출한 뒤, 추출된 IoT 스마트 오븐(100)의 일련번호와 매칭되는 관리자가 운영하는 스마트단말(400)로 네트워크(200)를 통해 장애 또는 오류 점검이 이루어지는 방식으로 각 IoT 스마트 오븐(100)에 대한 관리를 수행할 수 있다. In addition, as a second embodiment of the error and failure analysis different from the first embodiment, if the power measurement value for each preset time unit according to the target cooking mode differs by a preset threshold or more, the analysis module (322) extracts third sensing parameter change information corresponding to the change in each sensing parameter corresponding to each voltage information, current information, power factor information, temperature information, etc. included in the sensing information for power measurement in the same time unit according to the same target cooking mode provided from another IoT smart oven (100) in the same manner, and compares it again with the first sensing parameter change information, thereby extracting IoT smart ovens (100) that differ by a preset threshold or more n times (n is a natural number greater than or equal to 2), and then performing management of each IoT smart oven (100) by performing a failure or error check through the network (200) with a smart terminal (400) operated by a manager that matches the serial number of the extracted IoT smart oven (100).

패턴학습모듈(323)은 정보수집모듈(321)에 의해 각 IoT 스마트 오븐(100)으로부터 제공된 단위수집정보에 대해서 AI 모델을 이용하여 시간 흐름에 따른 오븐의 전력 사용 패턴을 학습할 수 있다. The pattern learning module (323) can learn the power usage pattern of the oven over time by using an AI model for the unit collection information provided from each IoT smart oven (100) by the information collection module (321).

즉, 패턴학습모듈(323)은 IoT 스마트 오븐(100)의 전력 사용 패턴 학습 시 단위수집정보로 수집한 데이터들인 영상정보를 통해 수집된 빵 종류, 오븐의 상태 관련 데이터인 센싱정보의 각 파라미터들, 분석된 대상 조리 모드, 동작 시간 등을 이용하여 AI 학습을 수행할 수 있다. That is, the pattern learning module (323) can perform AI learning by using the type of bread collected through image information, which is data collected as unit collection information when learning the power usage pattern of the IoT smart oven (100), each parameter of sensing information, which is data related to the status of the oven, analyzed target cooking mode, operation time, etc.

패턴학습모듈(323)은 AI 학습을 수행시 전처리로 빵 종류로 조리되는 빵 또는 음식의 종류를 구분하는데 이는 각 빵 종류 별로 조리 시간이 다르며, 전력 소비 패턴에도 차이를 보일 수 있기 때문이다. 또한, 패턴학습모듈(323)은 일련번호에 해당하는 각 IoT 스마트 오븐(100)의 모델별로 오븐의 온도, 팬 속도, 히터 상태 등에 해당하는 IoT 스마트 오븐(100)의 상태가 전력 소비에 미치는 영향을 학습하며, 전력 소비에 영향을 미치는 중요한 변수인 조리 모드 별로 오븐이 작동한 시간별로 즉, 조리 시간이 길이에 따른 전력 소비도 학습하며, 온도정보에 해당하는 IoT 스마트 오븐(100)의 내부 온도와 목표 온도에 대한 전력 소비도 학습할 수 있다. The pattern learning module (323) distinguishes the type of bread or food to be cooked by type of bread as a preprocessing when performing AI learning. This is because the cooking time is different for each type of bread and there may be differences in the power consumption pattern. In addition, the pattern learning module (323) learns the influence of the status of the IoT smart oven (100), such as the temperature of the oven, the fan speed, and the heater status, on the power consumption for each model of each IoT smart oven (100) corresponding to the serial number, and learns the power consumption according to the length of the cooking time, that is, the time the oven has been in operation for each cooking mode, which is an important variable affecting the power consumption, and can also learn the power consumption for the internal temperature and target temperature of the IoT smart oven (100) corresponding to the temperature information.

이러한 전처리 과정에 따라 패턴학습모듈(323)은 빵 종류, 오븐의 상태 관련 데이터, 조리 모드, 동작 시간에 따른 각 시점에서 실제로 소비된 전력량인 전력 소비량 데이터를 통해 전력 소비를 예측하는 모델을 학습할 수 있다. 즉, 패턴학습모듈(323)은 데이터를 수집하여 전처리 단계에서는 이상치를 제거하고, 각 변수들을 모델로 생성하는 것이다. According to this preprocessing process, the pattern learning module (323) can learn a model for predicting power consumption through power consumption data, which is the amount of power actually consumed at each point in time according to the type of bread, oven status-related data, cooking mode, and operating time. That is, the pattern learning module (323) collects data, removes outliers in the preprocessing stage, and creates a model for each variable.

패턴학습모듈(323)은 모델 선택 및 학습에 있어서, 선형 회귀(Linear Regression)을 수행할 수 있으며, 전력 소비와 여러 변수 간의 관계를 학습하는데, 빵 종류, 조리 모드, 동작 시간, 온도 등의 변수들을 독립 변수로 설정하고, 전력 소비를 종속 변수로 설정하여 모델을 학습할 수 있다. The pattern learning module (323) can perform linear regression for model selection and learning, and learn the relationship between power consumption and various variables. The model can be learned by setting variables such as bread type, cooking mode, operation time, and temperature as independent variables and setting power consumption as a dependent variable.

또한, 패턴학습모듈(323)은 모델 선택 및 학습에 있어서, 신경망(Neural Networks) 방식을 통해 수행할 수 있으며, 딥러닝 모델인 신경망은 복잡한 전력 소비 패턴을 학습하는데, 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP)이나 순환 신경망(RNN)을 활용하여 시간에 따른 전력 소비 패턴을 추적할 수 있다. In addition, the pattern learning module (323) can perform model selection and learning through a neural network method, and the neural network, which is a deep learning model, learns complex power consumption patterns, and can track power consumption patterns over time by utilizing a multi-layer perceptron (MLP) or a recurrent neural network (RNN).

정보제공모듈(324)은 패턴학습모듈(323)에 의해 빵 종류, 센싱정보의 각 파라미터들, 대상 조리 모드, 동작 시간 등에 따라 AI 모델을 이용해 학습된 전력 사용 패턴에 따라 오븐을 미리 예열하거나 빵의 조리 순서, 조리 시간 변경 정보를 생성하여 추천 정보로 네트워크(200)를 통해 각 IoT 스마트 오븐(100)의 일련번호로 데이터베이스(330)에 등록된 스마트단말(400)의 단말식별번호로 제공하거나, 직접 각 IoT 스마트 오븐(100)에 대한 네트워크(20)를 통한 원격 제어를 수행할 수 있다.The information provision module (324) preheats the oven in advance based on the learned power usage pattern using an AI model according to the type of bread, each parameter of sensing information, target cooking mode, operation time, etc. by the pattern learning module (323), or generates information on changing the cooking order and cooking time of the bread, and provides it as recommended information as the terminal identification number of the smart terminal (400) registered in the database (330) with the serial number of each IoT smart oven (100) through the network (200), or directly performs remote control of each IoT smart oven (100) through the network (20).

보다 구체적으로, 정보제공모듈(324)은 AI 모델 기반으로 예측된 전력 소비 패턴을 바탕으로 최적화된 조리 순서와 조리 시간을 제안하되, IoT 스마트 오븐(100)이 미리 설정된 온도에 도달해야 최적의 전력 소비를 하므로, 빵 종류와 조리 모드에 맞춰 미리 예열해야 할 시간을 추천할 수 있으며, 여러 종류의 빵을 동시에 조리하는 경우, 각 빵 종류에 맞는 적절한 조리 순서를 추천하여 전력 소비를 최소화하고, 조리 시간을 효율적으로 배분할 수 있다.More specifically, the information provision module (324) proposes an optimized cooking order and cooking time based on a power consumption pattern predicted based on an AI model, and since the IoT smart oven (100) consumes optimal power only when it reaches a preset temperature, it can recommend a time to preheat in advance according to the type of bread and cooking mode, and when cooking multiple types of bread simultaneously, it can recommend an appropriate cooking order for each type of bread to minimize power consumption and efficiently distribute the cooking time.

또한, 정보제공모듈(324)은 분산 파일 프로그램에 의해 각 IoT 스마트 오븐(100) 모델별로 데이터베이스(330) 상의 DCS DB별로 분산 저장된 수집 데이터를 머신러닝 알고리즘을 통해 분석하고 여러 종류의 빵을 동시에 조리하는 경우 각 빵 종류에 맞는 상태 관리 명령을 내릴 수 있다. 보다 구체적으로, 정보제공모듈(324)에서 사용되는 머신러닝 알고리즘은 결정 트리(DT, Decision Tree) 분류 알고리즘, 랜덤 포레스트 분류 알고리즘, SVM(Support Vector Machine) 분류 알고리즘 중 하나일 수 있다. In addition, the information provision module (324) analyzes the collected data distributed and stored by DCS DB on the database (330) for each IoT smart oven (100) model by the distributed file program through a machine learning algorithm, and when cooking multiple types of bread at the same time, it can issue a status management command suitable for each type of bread. More specifically, the machine learning algorithm used in the information provision module (324) may be one of a decision tree (DT) classification algorithm, a random forest classification algorithm, and a support vector machine (SVM) classification algorithm.

정보제공모듈(324)은 분산 파일 프로그램에 의해 DCS DB에 분산 저장된 수집 데이터를 분석하되 그 분석한 결과로 동시에 조리되는 빵 별로의 특징 정보(학습된 전력 사용 패턴에 따른 오븐을 미리 예열하는 방법, 빵의 조리 순서, 조리 시간 변경 정보 등)를 추출하고 추출된 특징 정보를 복수의 머신러닝 알고리즘 중 적어도 하나 이상을 이용하여 학습하여 학습한 결과로 각 빵 종류에 맞는 전력 소비 최소화를 위한 조리 순서 추천, 각 조리 모드에 대한 조리 시간 배분 정보를 추출할 수 있다. The information provision module (324) analyzes the collected data distributed and stored in the DCS DB by the distributed file program, and extracts characteristic information (method of preheating the oven according to learned power usage pattern, bread cooking order, cooking time change information, etc.) for each bread being cooked at the same time as the analyzed result, and learns the extracted characteristic information using at least one or more machine learning algorithms, and extracts cooking order recommendation for minimizing power consumption for each type of bread and cooking time distribution information for each cooking mode as a result of the learning.

즉, 정보제공모듈(324)은 정보 추출 결과의 정확도 향상을 위해 다수의 상호 보완적인 머신러닝 알고리즘들로 구성된 앙상블 구조를 적용할 수 있다. That is, the information provision module (324) can apply an ensemble structure composed of a number of complementary machine learning algorithms to improve the accuracy of the information extraction results.

결정 트리 분류 알고리즘은 트리 구조로 학습하여 결과를 도출하는 방식으로 결과 해석 및 이해가 용이하고, 데이터 처리 속도가 빠르며 탐색 트리 기반으로 룰 도출이 가능할 수 있다. DT의 낮은 분류 정확도를 개선하기 위한 방안으로 RF를 적용할 수 있다. 랜덤 포레스트 분류 알고리즘은 다수의 DT를 앙상블로 학습한 결과를 도축하는 방식으로, DT보다 결과 이해가 어려우나 DT보다 결과 정확도가 높을 수 있다. DT 또는 RF 학습을 통해 발생 가능한 과적합의 개선 방안으로 SVM을 적용할 수 있다. SVM 분류 알고리즘은 서로 다른 분류에 속한 데이터를 평면 기반으로 분류하는 방식으로, 일반적으로 높은 정확도를 갖고, 구조적으로 과적합(overfitting)에 낮은 민감도를 가질 수 있다.The decision tree classification algorithm is a method that learns in a tree structure and derives results, so the results are easy to interpret and understand, the data processing speed is fast, and rule derivation can be possible based on the search tree. RF can be applied as a way to improve the low classification accuracy of DT. The random forest classification algorithm is a method that slaughters the results of learning multiple DTs as an ensemble, so the results are more difficult to understand than DT, but the result accuracy can be higher than DT. SVM can be applied as a way to improve overfitting that may occur through DT or RF learning. The SVM classification algorithm is a method that classifies data belonging to different classes on a plane basis, so it generally has high accuracy and can have low sensitivity to structural overfitting.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 방법은 정보수집과정(S11), 분석과정(S12), 패턴학습과정(S13) 및 정보제공과정(S14)을 포함하며, 각 과정은 상술한 정보수집모듈(321), 분석모듈(322), 패턴학습모듈(323) 및 정보제공모듈(324)에 의해 수행되는 과정과 동일하므로 이에 대한 중복된 설명은 생략하도록 한다. FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for measuring IoT smart oven power usage and controlling operation of a retail oven using a power usage pattern according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the method for measuring IoT smart oven power usage and controlling operation of a retail oven using a power usage pattern includes an information collection process (S11), an analysis process (S12), a pattern learning process (S13), and an information provision process (S14). Since each process is the same as the process performed by the information collection module (321), the analysis module (322), the pattern learning module (323), and the information provision module (324) described above, a redundant description thereof will be omitted.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.The present invention can also be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. Examples of computer-readable storage media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and also those implemented in the form of carrier waves (e.g., transmission over the Internet).

또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.In addition, the computer-readable recording medium can be distributed across network-connected computer systems, so that the computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner. And functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention belongs.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.As described above, the present specification and drawings have disclosed preferred embodiments of the present invention, and although specific terms have been used, they have been used only in a general sense to easily explain the technical contents of the present invention and to help understand the invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

1 : IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템
100 : IoT 스마트 오븐
110 : 카메라
120 : 센서모듈
121 : 전압 센서
122 : 전류 센서
123 : 온도 센서
130 : MPU
140 : 통신모듈
200 : 네트워크
300 : 관리서버
310 : 송수신부
320 : 제어부
321 : 정보수집모듈
322 : 분석모듈
323 : 패턴학습모듈
324 : 정보제공모듈
330 : 데이터베이스
400 : 스마트단말
1: IoT Smart Oven Power Usage Measurement and Retail Store Oven Operation Control System Using Power Usage Patterns
100 : IoT Smart Oven
110 : Camera
120 : Sensor module
121 : Voltage sensor
122 : Current sensor
123 : Temperature sensor
130 : MPU
140 : Communication module
200 : Network
300 : Management Server
310: Transmitter and receiver
320 : Control Unit
321: Information gathering module
322: Analysis module
323: Pattern learning module
324: Information provision module
330 : Database
400 : Smart terminal

Claims (7)

복수의 IoT 스마트 오븐(100), 네트워크(200), 관리서버(300)를 포함하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템(1)에 있어서, 관리서버(300)는,
네트워크(200)를 통해 소매점에서 운영되는 각 IoT 스마트 오븐(100)으로부터 오븐 일련번호, 영상정보 및 센싱정보(전압, 전류, 역률, 온도 포함)를 미리 정해진 주기로 수신한 뒤, 오븐 일련번호를 메타데이터로 영상정보 및 센싱정보를 데이터베이스(330) 상에 단위수집정보로 저장하는 정보수집모듈(321);
영상정보 및 센싱정보에 따라 IoT 스마트 오븐(100)의 동작을 인식한 뒤, 영상정보로부터 오븐 내에서 조리되는 빵 종류, 빵이 조리되는 동안의 IoT 스마트 오븐(100)의 전압, 전류, 역률, 온도를 측정한 센싱정보에 기반하여 오븐의 조리 모드 및 동작 시간에 대응하는 전력 사용량을 측정하는 분석모듈(322); 및
상기 정보수집모듈(321)에 의해 각 IoT 스마트 오븐(100)으로부터 제공된 단위수집정보에 대해서AI 모델을 이용하여 시간 흐름에 따른 상기 각 IoT 스마트 오븐(100)의 전력 사용 패턴을 학습하는 패턴학습모듈(323)을 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 분석모듈(322)은,
분석된 각 빵 종류에 따른 가능한 조리 모드를 조리 모드 목록으로 추출한 뒤, 센싱정보에 포함된 각 전압정보, 전류정보, 역률정보, 및 온도정보에 해당하는 각 센싱 파라미터의 변화에 해당하는 제1 센싱 파라미터 변화 정보와, 상기 데이터베이스(330) 상에 저장된 각 조리 모드에 대한 센싱 파라미터 변화 정보인 제2 센싱 파라미터 변화 정보의 매칭을 통해 현재 조리되고 있는 대상 조리 모드를 추출하고,
상기 온도정보를 보정 데이터로서 상기 IoT 스마트 오븐(100)의 동작 상태에 따른 가중치로 전력량 소비에 반영하고, 시간에 따른 누적 전력량을 계산하여 전력 소비를 연산할 뿐만 아니라, 실제 전략량 측정을 위한 전압 센서(121), 전류 센서(122), 역률 센서(123)로 이루어진 전력 데이터 수집 장비로 스마트 전력량계 모듈의 오류 및 장애 여부를 분석하고,
상기 온도정보를 보정 데이터로서 상기 IoT 스마트 오븐(100)의 동작 상태에 따른 가중치로 전력량 소비에 반영할 때, 상기 분석모듈(322)은 상기 IoT 스마트 오븐(100)의 온도 상승시 온도의 변화량에 비례하여 전력량 가중치인 정가중치로 미리 설정된 정량적 수치인 제1 가중치를 연산된 전력량에 멀티플리케이션 연산을 하는 방식으로 가중치를 부여하고, 상기 온도정보가 미리 설정된 온도에서 미리 설정된 시간 동안 정지된 상태로 도달하면, 상기 온도정보가 유지되도록 전력 소비의 가중치에 해당하는 역가중치로 미리 설정된 정량적 제2 가중치를 연산된 전력량에 멀티플리케이션 연산을 하는 방식으로 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템.
In a retail store oven operation control system (1) using IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern including multiple IoT smart ovens (100), a network (200), and a management server (300), the management server (300)
An information collection module (321) that receives oven serial numbers, image information, and sensing information (including voltage, current, power factor, and temperature) from each IoT smart oven (100) operated in a retail store through a network (200) at a predetermined cycle, and then stores the oven serial numbers as metadata and the image information and sensing information as unit collection information in a database (330);
An analysis module (322) that recognizes the operation of an IoT smart oven (100) based on image information and sensing information, and then measures the power usage corresponding to the cooking mode and operating time of the oven based on sensing information that measures the type of bread being cooked in the oven from the image information and the voltage, current, power factor, and temperature of the IoT smart oven (100) while the bread is being cooked; and
It is characterized by including a pattern learning module (323) that learns the power usage pattern of each IoT smart oven (100) over time using an AI model for the unit collection information provided from each IoT smart oven (100) by the information collection module (321).
The above analysis module (322)
After extracting the possible cooking mode according to each analyzed type of bread into a cooking mode list, the target cooking mode currently being cooked is extracted through matching the first sensing parameter change information corresponding to the change in each sensing parameter corresponding to each voltage information, current information, power factor information, and temperature information included in the sensing information, and the second sensing parameter change information, which is the sensing parameter change information for each cooking mode stored in the database (330).
The temperature information is reflected as correction data in the power consumption with a weight according to the operating status of the IoT smart oven (100), and not only is the power consumption calculated by calculating the accumulated power amount over time, but also the smart power meter module is analyzed for errors and failures using power data collection equipment consisting of a voltage sensor (121), a current sensor (122), and a power factor sensor (123) for actual power measurement.
When the temperature information is reflected as correction data to the power consumption as a weight according to the operating state of the IoT smart oven (100), the analysis module (322) assigns weights by performing a multiplication operation on the calculated power amount with a first weight, which is a quantitative numerical value preset as a positive weight, which is a power amount weight in proportion to the amount of change in temperature when the temperature of the IoT smart oven (100) rises, and when the temperature information reaches a state of being stopped at a preset temperature for a preset time, the second weight, which is a quantitative value preset as an inverse weight corresponding to the weight of the power consumption so that the temperature information is maintained, is assigned weights by performing a multiplication operation on the calculated power amount. An IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern-based retail oven operation control system.
제1 항에 있어서, IoT 스마트 오븐(100)은,
IoT 스마트 오븐(100) 내부를 촬영하기 위한 오븐 내부에 내열 카메라(High-temperature Camera)로 형성되거나, IoT 스마트 오븐(100) 외부에서 내부를 촬영할 수 있는 하우징을 통해 별도로 장착한 형태로 형성되어, 오븐 내의 영상정보를 획득하는 카메라(110); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템.
In the first paragraph, the IoT smart oven (100)
A system for controlling the operation of a retail store oven using an IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern, characterized by including a camera (110) that obtains image information inside an oven, formed as a high-temperature camera inside an oven for photographing the inside of an IoT smart oven (100) or formed separately through a housing that can photograph the inside from the outside of the IoT smart oven (100);
제1 항에 있어서, IoT 스마트 오븐(100)은,
오븐 동작시, 빵이 조리되는 동안 IoT 스마트 오븐(100)에서의 전압, 전류, 역률, 온도를 포함하는 정보에 해당하는 센싱정보를 생성하기 위해 전압 센서(121), 전류 센서(122) 및 온도 센서(123)를 포함하는 센서모듈(120); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템.
In the first paragraph, the IoT smart oven (100)
A retail oven operation control system using an IoT smart oven power usage measurement and power usage pattern, characterized by including a sensor module (120) including a voltage sensor (121), a current sensor (122) and a temperature sensor (123) to generate sensing information corresponding to information including voltage, current, power factor and temperature in an IoT smart oven (100) while bread is being cooked during oven operation.
삭제delete 제1 항에 있어서, 관리서버(300)는,
AI 모델을 이용한 전력 사용 패턴에 따라 IoT 스마트 오븐(100)을 미리 예열하거나 빵의 조리 순서, 조리 시간의 변경을 위한 추천 정보를 IoT 스마트 오븐(100) 또는 스마트단말(400)에 제공하는 정보제공모듈(324); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 시스템.
In the first paragraph, the management server (300)
An IoT smart oven power usage measurement and retail store oven operation control system using power usage patterns, characterized by further including an information provision module (324) that preheats an IoT smart oven (100) or provides recommended information for changing the cooking order or cooking time of bread to an IoT smart oven (100) or a smart terminal (400) according to a power usage pattern using an AI model.
관리서버(300)가, 네트워크(200)를 통해 소매점에서 운영되는 각 IoT 스마트 오븐(100)으로부터 오븐 일련번호, 영상정보 및 센싱정보(전압, 전류, 역률, 온도 포함)를 미리 정해진 주기로 수신한 뒤, 오븐 일련번호를 메타데이터로 영상정보 및 센싱정보를 데이터베이스(330) 상에 단위수집정보로 저장하는 제 1 단계; 및
관리서버(300)가, 영상정보 및 센싱정보에 따라 IoT 스마트 오븐(100)의 동작을 인식한 뒤, 영상정보로부터 오븐 내에서 조리되는 빵 종류, 빵이 조리되는 동안의 IoT 스마트 오븐(100)의 전압, 전류, 역률, 온도를 측정한 센싱정보에 기반하여 오븐의 조리 모드 및 동작 시간에 대응하는 전력 사용량을 측정하는 제 2 단계;
관리서버(300)가, 각 IoT 스마트 오븐(100)으로부터 제공된 단위수집정보에 대해서AI 모델을 이용하여 시간 흐름에 따른 상기 각 IoT 스마트 오븐(100)의 전력 사용 패턴을 학습하는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 제 2 단계는,
분석된 각 빵 종류에 따른 가능한 조리 모드를 조리 모드 목록으로 추출한 뒤, 센싱정보에 포함된 각 전압정보, 전류정보, 역률정보, 및 온도정보에 해당하는 각 센싱 파라미터의 변화에 해당하는 제1 센싱 파라미터 변화 정보와, 상기 데이터베이스(330) 상에 저장된 각 조리 모드에 대한 센싱 파라미터 변화 정보인 제2 센싱 파라미터 변화 정보의 매칭을 통해 현재 조리되고 있는 대상 조리 모드를 추출하는 단계;
상기 온도정보를 보정 데이터로서 상기 IoT 스마트 오븐(100)의 동작 상태에 따른 가중치로 전력량 소비에 반영하고, 시간에 따른 누적 전력량을 계산하여 전력 소비를 연산할 뿐만 아니라, 실제 전략량 측정을 위한 전압 센서(121), 전류 센서(122), 역률 센서(123)로 이루어진 전력 데이터 수집 장비로 스마트 전력량계 모듈의 오류 및 장애 여부를 분석하는 단계; 및
상기 온도정보를 보정 데이터로서 상기 IoT 스마트 오븐(100)의 동작 상태에 따른 가중치로 전력량 소비에 반영할 때, 상기 IoT 스마트 오븐(100)의 온도 상승시 온도의 변화량에 비례하여 전력량 가중치인 정가중치로 미리 설정된 정량적 수치인 제1 가중치를 연산된 전력량에 멀티플리케이션 연산을 하는 방식으로 가중치를 부여하고, 상기 온도정보가 미리 설정된 온도에서 미리 설정된 시간 동안 정지된 상태로 도달하면, 상기 온도정보가 유지되도록 전력 소비의 가중치에 해당하는 역가중치로 미리 설정된 정량적 제2 가중치를 연산된 전력량에 멀티플리케이션 연산을 하는 방식으로 가중치를 부여하는 단계;를 포함하는 IoT 스마트 오븐 전력 사용량 측정 및 전력 사용 패턴을 이용한 소매점 오븐 동작 제어 방법.
The first step is that the management server (300) receives the oven serial number, image information, and sensing information (including voltage, current, power factor, and temperature) from each IoT smart oven (100) operated in a retail store through the network (200) at a predetermined cycle, and then stores the oven serial number as metadata and the image information and sensing information as unit collection information in a database (330); and
A second step in which the management server (300) recognizes the operation of the IoT smart oven (100) based on image information and sensing information, and then measures the power usage corresponding to the cooking mode and operating time of the oven based on sensing information measuring the type of bread being cooked in the oven from the image information and the voltage, current, power factor, and temperature of the IoT smart oven (100) while the bread is being cooked;
It is characterized by including a third step in which the management server (300) learns the power usage pattern of each IoT smart oven (100) over time using an AI model for the unit collection information provided from each IoT smart oven (100).
The second step above is,
A step of extracting a possible cooking mode according to each analyzed type of bread into a cooking mode list, and then extracting a target cooking mode currently being cooked through matching first sensing parameter change information corresponding to a change in each sensing parameter corresponding to each voltage information, current information, power factor information, and temperature information included in the sensing information, and second sensing parameter change information, which is sensing parameter change information for each cooking mode stored in the database (330);
A step of reflecting the temperature information as correction data to the power consumption with a weight according to the operating status of the IoT smart oven (100), calculating the accumulated power amount over time to calculate the power consumption, and analyzing whether there is an error or failure of the smart power meter module using a power data collection device consisting of a voltage sensor (121), a current sensor (122), and a power factor sensor (123) for measuring the actual power amount; and
A method for measuring power usage of an IoT smart oven and controlling operation of a retail store oven using a power usage pattern, comprising: a step of applying weights by performing a multiplication operation on the calculated power amount with a first weight, which is a quantitative numerical value preset as a positive weight, which is a power amount weight in proportion to the amount of change in temperature when the temperature of the IoT smart oven (100) rises, and when the temperature information reaches a state of being stopped at a preset temperature for a preset time, a second weight, which is a quantitative value preset as an inverse weight corresponding to the weight of power consumption so that the temperature information is maintained;
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대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0082957호 "전력 사용량 예측 장치 및 방법(APPARATUS AND METHOD OF PREDICTING POWER USAGE)
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2019-0034396호 "전력 사용량을 이용한 히터 이상 여부 판단 장치 및 그 방법(APPARATUS FOR FAULT DIAGNOSIS OF HEATER USING POWER CONSUMPTION AND METHOD THEREOF)"

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