KR101896002B1 - 실시간 공정 데이터를 효율적으로 압축 처리하기 위한 서버 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예는 순차적으로 입력되는 복수의 제1 데이터들, 및 각각의 상기 제1 데이터와 매핑되는 제2 데이터들을 압축하는 방법으로서, K 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 K+1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하여 제1 저장부에 임시 저장하는 단계; 상기 K 번째 이후의 L-1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 L 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량과 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량을 제2 저장부에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

실시간 공정 데이터를 효율적으로 압축 처리하기 위한 서버{SERVER FOR EFFICIENTLY COMPRESSING REAL TIME PROCESSING DATA}
본 발명의 실시 예는 데이터 압축에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속된 각 시간에 대응하는 공정 데이터를 압축하여 저장할 수 있는 실시간 공정 데이터를 효율적으로 압축 처리하기 위한 서버에 관한 것이다.
제품을 제조하는 생산 공정에서는 여러 가지 목적으로 공정상에서 발생하는 많은 양의 데이터를 수집하여 분석하여야 한다. 그러나, 실시간으로 계속해서 생성되는 데이터의 양이 상당히 많기 때문에, 공정 데이터를 저장할 수 있는 데이터 저장 공간이 부족할 수 있다.
이와 같이, 데이터 저장 공간의 크기의 제약과 처리 속도의 문제로 인하여 오라클(oracle), SQL 서버 등과 같은 기존의 인덱스 기반의 데이터 베이스 시스템에서는 제조 공정에서 발생되는 방대한 양의 실시간 데이터를 저장 및 처리하는 데 한계가 있다. 한편, 일본 공개특허공보 특개평10-143543호(1998.05.29)에는 시계열 데이터 저장 장치 및 기록 매체에 관한 것이 개시되어 있으며, 일본 공개특허공보 특개2012-198598호(2012.10.18.)에는 데이터 보존 장치 및 방법에 관한 것이 개시되어 있다.
그러나, 상기 인용 참증들을 포함하여 종래의 실시간 데이터 처리 방법들은 단순히 이전 데이터에 비해 현재 데이터의 변화량이 기준치를 초과하는 경우에만 저장하도록 설계되었기 때문에, 일정한 변화량으로 계속 변하는 시계열적 데이터를 압축하는 데에는 효율과 정확도가 낮아진다는 한계가 있다.
따라서, 제조 공정에서 발생되는 데이터를 수집하여 효율적으로 저장할 수 있는 공정 데이터의 압축 방법의 필요성이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시 예는 순차적으로 입력되는 복수의 시계열적 공정 데이터에서 각 데이터 간의 변화량(또는 기울기)을 산출하여 압축 저장함으로써 저장하는 데이터의 크기를 줄일 수 있는 시계열적 공정 데이터의 압축 장치, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예는 순차적으로 입력되는 복수의 시계열적 공정 데이터에서 각 데이터 간의 변화량(또는 기울기)을 산출하고, 데이터 간의 변화량이 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우에만 데이터를 저장함으로써 저장하는 데이터의 크기를 줄일 수 있는 시계열적 공정 데이터의 압축 장치, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 시계열적 공정 데이터의 압축 방법은, 순차적으로 입력되는 복수의 제1 데이터들, 및 각각의 상기 제1 데이터와 매핑되는 제2 데이터들을 압축하는 방법으로서, K 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 K+1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하여 제1 저장부에 임시 저장하는 단계; 상기 K 번째 이후의 L-1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 L 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량과 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량을 제2 저장부에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 임시 저장된 K+1번째 제2 데이터의 변화량을 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량으로 대체하여 임시 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 데이터는 시간 정보와 관련될 수 있다.
상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량과 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 L 번째 제1 데이터와 상기 조건이 만족된 이전 제1 데이터의 오프셋을 상기 제2 저장부에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 시계열적 공정 데이터의 압축 방법은, 순차적으로 입력되는 복수의 제1 데이터들, 및 각각의 상기 제1 데이터와 매핑되는 제2 데이터들을 압축하는 방법으로서, 첫 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 두 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하여 제1 저장부에 저장하는 단계; K 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 K+1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하여 제2 저장부에 임시 저장하는 단계; 상기 K 번째 이후의 L-1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 L 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량과 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량을 상기 제1 저장부에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 임시 저장된 K+1번째 제2 데이터의 변화량을 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량으로 대체하여 상기 제2 저장부에 임시 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 데이터는 시간 정보와 관련될 수 있다.
상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량과 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 L 번째 제1 데이터와 상기 조건이 만족된 이전 제1 데이터의 오프셋을 상기 제2 저장부에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 시계열적 공정 데이터의 압축 장치는, 순차적으로 입력되는 복수의 제1 데이터들, 및 각각의 상기 제1 데이터와 매핑되는 제2 데이터들을 압축하는 장치로서, K 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 K+1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하는 데이터 비교부; 상기 데이터 비교부에서 산출된 변화량을 임시 저장하는 버퍼; 상기 K 번째 이후의 L-1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 L 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하는 변화량 산출부; 및 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량과 상기 버퍼에 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량을 데이터베이스에 저장하는 변화량 비교부를 포함할 수 있다.
상기 변화량 비교부는, 상기 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 임시 저장된 K+1번째 제2 데이터의 변화량을 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량으로 대체하여 상기 버퍼에 임시 저장할 수 있다.
상기 제1 데이터는 시간 정보와 관련될 수 있다.
상기 변화량 비교부는, 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량과 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 L 번째 제1 데이터와 상기 조건이 만족된 이전 제1 데이터의 오프셋을 상기 데이터베이스에 저장할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 시계열적 공정 데이터의 압축 장치는, 순차적으로 입력되는 복수의 제1 데이터들, 및 각각의 상기 제1 데이터와 매핑되는 제2 데이터들을 압축하는 장치로서, K 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 K+1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하여 임시 저장하는 버퍼; 상기 K 번째 이후의 L-1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 L 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하는 데이터 비교부; 및 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량과 상기 버퍼에 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량을 데이터베이스에 저장하는 변화량 비교부를 포함할 수 있다.
상기 변화량 비교부는, 상기 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 임시 저장된 K+1번째 제2 데이터의 변화량을 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량으로 대체하여 상기 버퍼에 임시 저장할 수 있다.
상기 제1 데이터는 시간 정보와 관련될 수 있다.
상기 변화량 비교부는, 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량과 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 L 번째 제1 데이터와 상기 조건이 만족된 이전 제1 데이터의 오프셋을 상기 데이터베이스에 저장할 수 있다.
한편, 상기 시계열적 공정 데이터의 압축 방법에 대한 정보는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있도록 프로그램 및 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록매체를 포함한다. 그 예로는, 롬(Read Only Memory), 램(Random Access Memory), CD(Compact Disk), DVD(Digital Video Disk)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치, 임베디드 멀티미디어 카드(eMMC) 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한, 이러한 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 시계열적 공정 데이터를 저장함에 있어 시계열적 공정 데이터의 특성을 이용하여 원본 데이터가 손상되지 않으면서도 큰 압축률로 압축시켜 저장할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 순차적으로 입력되는 복수의 시계열적 공정 데이터에서 각 데이터 간의 변화량(또는 기울기)을 산출하여 압축 저장함으로써 저장하는 데이터의 크기를 효과적으로 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 압축 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 복원 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 압축 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 압축된 시계열적 공정 데이터의 복원 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 상세 압축 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 압축 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 압축된 시계열적 공정 데이터의 복원 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 압축의 개념을 나타내는 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
한편, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 발명에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
본 발명의 실시 예는 연속된 각 시간에 대응하는 공정 데이터를 압축하여 저장할 수 있는 시계열적 공정 데이터의 압축 및 복원 장치, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 개시한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따라 압축하고자 하는 공정 데이터는 시간과 관련된 제1 데이터와 각각의 제1 데이터에 매핑되는 제2 데이터로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예의 공정 데이터는 시간 데이터와 해당 시간에서의 공정 데이터가 매핑되어 구성될 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 데이터와 제2 데이터를 공정 데이터의 특성을 이용하여 압축하고, 상기 압축된 방법에 따라 압축된 데이터를 복원시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예들에 따른 압축 방법에 적용될 수 있는 데이터는 상기 공정 데이터에만 한정되는 것은 아니며, 시계열적인 순서에 따라 생성되는 어떠한 데이터에도 적용될 수 있다. 이하, 설명에서는 공정 데이터를 압축 및 복원하는 실시 예들을 일 예로서 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예는 순차적으로 입력되는 복수의 시계열적 공정 데이터에서 각 데이터 간의 변화량(또는 기울기)을 산출하고, 데이터 간의 변화량이 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우에만 데이터를 저장함으로써 저장되는 데이터의 크기를 줄일 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 실시 예에 따른 공정 데이터 저장 방법은 수집된 데이터 자체를 저장하지 않고 본 발명의 실시 예들에 따른 다양한 압축 방법을 통하여 압축하여 저장함으로써 저장 공간의 제약을 해결할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들에서는 수집된 데이터를 기울기 형태의 데이터로 변환하여 기울기의 변화가 있는 데이터의 기울기 값(또는 변화량)을 저장하는 방식으로 데이터 저장 공간에 대한 제약을 해결할 수 있다. 또한, 압축 해제 시에는 저장된 기울기와 시작 값을 직선 방정식에 대입하여 저장되지 않았던 값을 계산함으로써 원래의 압축 전 원본 데이터를 복원할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 압축 장치를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 압축 장치는 제1 버퍼(110), 제2 버퍼(120), 데이터 비교부(130), 변화량 비교부(140), 헤더 정보 생성부(160) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 원본 데이터는 상술한 바와 같이 시간 정보와 관련된 제1 데이터와 해당 시간에서의 공정 데이터를 나타내는 제2 데이터가 매핑되어 구성된다. 따라서, 상기 원본 데이터는 각각의 제1 데이터에 대해 매핑된 제2 데이터가 함께 입력되어 처리될 수 있다.
따라서, 원본 데이터에서 각 제1 데이터 및 제2 데이터의 쌍은 제1 버퍼(110) 및 데이터 비교부(130)로 제공된다. 제1 버퍼(110)에서는 상기 입력된 특정 시점의 데이터(즉, 특정 제1 데이터 및 제2 데이터)가 임시 저장된 후, 데이터 비교부(130)로 제공된다.
이에 따라, 데이터 비교부(130)에서는 현재 시점의 데이터와 제1 버퍼(110)에 임시 저장된 이전 시점의 데이터가 입력되며, 상기 입력된 현재 시점(ti)의 데이터(yi)와 이전 시점(ti - 1)의 데이터(yi - 1)를 비교하여 변화량(또는 기울기)을 산출한다. 이때, 상기 변화량(△yi)의 산출은 예컨대 하기 <수학식 1>에 따라 산출될 수 있다.
Figure 112015099567769-pat00001
이때, 상기 원본 데이터가 일정 시간 간격으로 생성된 데이터일 경우에는 상기 산출된 변화량이 제2 버퍼에 저장될 수 있다. 한편, 상기 원본 데이터가 일정 시간 간격으로 생성된 데이터이거나 일정 시간 간격으로 생성된 데이터가 아닐 경우 단위 시간에 따른 상기 변화량을 산출하여 저장할 수 있다. 이하, 본 발명에서는 상기 단위 시간에 따른 데이터(즉, 제2 데이터)의 변화량을 '기울기'라 칭하기로 한다.
따라서, 상기 기울기(f'(ti))는 하기 <수학식 2>에 따라 산출될 수 있다.
Figure 112015099567769-pat00002
이와 같이, 제2 버퍼(120)에는 각 시점에서의 데이터로부터 산출된 변화량 또는 기울기가 저장될 수 있다.
한편, 현재 산출된 변화량(또는 기울기)은 변화량 비교부(140)로 제공되며, 변화량 비교부(140)에서는 상기 데이터 비교부(130)로부터 제공된 현재 시점의 산출된 변화량(또는 기울기)을 제2 버퍼(120)에 임시 저장된 이전 시점의 산출된 변화량(또는 기울기)과 비교한다.
이에 따라, 상기 변화량 비교부(140)에서는 상기 비교 결과 변화량(또는 기울기)의 차가 미리 설정된 임계값을 초과하지 않을 경우, 해당 데이터에 대한 저장을 하지 않는다. 반면, 상기 비교 결과 변화량(또는 기울기)의 차가 미리 설정된 임계값을 초과할 경우, 압축 데이터 데이터베이스(150)에 해당 데이터에 대한 정보를 저장한다. 예컨대, 본 발명의 실시 예에 따라 현재 시점의 변화량(또는 기울기)을 저장할 수도 있으며, 이전 시점의 변화량(또는 기울기)을 저장할 수도 있다. 이때, 상기 변화량(또는 기울기)이 저장되는 시점의 제1 데이터(예컨대, 시간 관련 데이터)를 함께 매핑하여 저장할 수도 있으며, 상기 압축 데이터 데이터베이스(150)에 이전 저장된 제1 데이터와 현재 저장되는 제1 데이터와의 차이값(이하, '오프셋(offset)'이라고 한다.)을 저장할 수도 있다.
헤더 정보 생성부(160)에서는 상기와 같이 압축되어 압축 데이터 데이터베이스(150)에 저장된 압축 데이터를 정상적으로 복원할 수 있도록 적어도 하나의 정보를 포함하는 헤더 정보를 생성한다. 예컨대, 상기 헤더 정보로는, 데이터명, 시작 시간(tstart), 종료 시간(tend), 초기 데이터(y0), 데이터수(m) 등이 될 수 있다.
이와 같이, 헤더 정보 생성부(160)에서 생성된 헤더 정보는 도 6 및 도 7에도 도시된 바와 같이 상기 변화량 비교부(140)를 통해 저장된 데이터들과 함께 전체 압축 데이터를 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 복원 장치를 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 복원 장치는 헤더 정보 추출부(210), 데이터 추출부(220), 제1 데이터 복원부(230), 제2 데이터 복원부(240) 및 원본 데이터 복원부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 도 1에서와 같이 원본 데이터로부터 압축되어 압축 데이터 데이터베이스(150)에 저장된 압축 데이터는 상술한 압축 방식에 대응되는 방식으로 복원할 수 있다.
먼저, 헤더 정보 추출부(210)에서는 상기 압축 데이터 데이터베이스(150)에 저장된 전체 압축 데이터 중에서 헤더 정보를 추출한다. 데이터 추출부(220)에서는 상기 전체 압축 데이터 중에서 압축된 데이터로서 변화량(또는 기울기) 데이터를 추출한다.
제1 데이터 복원부(230)에서는 상기 헤더 정보 추출부(210)로부터 제1 데이터의 시작 시간 정보를 제공받고, 데이터 추출부(220)로부터 시간 오프셋(Oi) 값을 제공받아, 원본 데이터 중 제1 데이터를 복원시킨다.
제2 데이터 복원부(240)에서는 상기 헤더 정보 추출부(210)로부터 제2 데이터의 시작값(y0)(예컨대, 최초 공정 데이터)을 제공받고, 데이터 추출부(220)로부터 각 변화량(또는 기울기(f'(ti))) 값을 제공받아, 원본 데이터 중 제2 데이터를 복원시킨다.
원본 데이터 복원부(250)에서는 상기 제1 데이터 복원부(230) 및 제2 데이터 복원부(240)로부터 각각 복원된 제1 데이터 및 복원된 제2 데이터를 제공받아 서로 매핑시킴으로써 원본 데이터를 복원시킨다.
한편, 상기 도 1 및 도 2에서 상술한 시계열적 공정 데이터의 압축 장치 및 복원 장치의 각각의 구성요소들은 기능 및 논리적으로 분리될 수 있음을 나타나기 위해 별도로 도면에 표시한 것이며, 물리적으로 반드시 별도의 구성요소이거나 별도의 코드로 구현되는 것을 의미하는 것은 아니다.
그리고 본 명세서에서 각 기능부라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 각 기능부는 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 따른 장치의 세부 구성에 대해 상세히 설명하였다. 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 압축 및 복원 절차를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 압축 절차를 나타내는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 원본 데이터(예컨대, 시계열적 공정 데이터)를 순차적으로 입력(S301)한다. 그런 다음, 각 시점의 데이터(예컨대, 공정 데이터)에서 이전 데이터에 대한 변화량(예컨대, <수학식 1>)(또는 기울기(예컨대, <수학식 2>))을 산출(S302)한다.
다음으로, 상기 산출된 해당 시점의 변화량(또는 기울기)을 이전 시점의 변화량(또는 기울기)과 비교(S303)한다. 상기 비교 결과, 변화량의 차이가 미리 설정된 임계값을 초과하면(S304-Y), 해당 데이터의 변화량(또는 기울기)을 데이터베이스에 저장한다. 반면, 상기 비교 결과, 변화량의 차이가 미리 설정된 임계값을 초과하지 않으면(S304-N), 해당 데이터에 대해서는 데이터베이스에 저장하지 않는다.
이와 같이, 데이터의 변화량이 이전 시점에 비해 임계값을 초과하는 경우에만 데이터를 저장함으로써 원본 데이터와 큰 차이가 없으면서 높은 압축률로 데이터를 압축시킬 수 있다.
이때, 상기 임계값을 조절함으로써 압축률과 복원률을 조절할 수 있다. 예컨대, 임계값을 작게 설정할 경우, 변화량(또는 기울기)의 변화가 상대적으로 크지 않을 경우에도 데이터를 자주 저장하게 되므로 압축률은 낮아지나, 복원률은 높아져서 원본 데이터에 더 근접한 결과로 복원시킬 수가 있다. 반면, 임계값을 크게 설정할 경우, 변화량(또는 기울기)의 변화가 상대적으로 클 경우에만 데이터를 저장하게 되므로 압축률은 높아지나, 복원률은 상대적으로 낮아지게 된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 압축된 시계열적 공정 데이터의 복원 절차를 나타내는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 상술한 도 3에 따라 압축된 데이터를 상기 압축 방식에 대응하여 복원시킬 수가 있다.
먼저, 압축 데이터로부터 헤더 정보를 추출(S401)하고, 상기 압축 데이터로부터 압축된 데이터 정보를 추출(S402)한다. 다음으로, 도 2에서 상술한 바와 같이 상기 추출된 헤더 정보 및 데이터 정보로부터 제1 데이터와 제2 데이터를 각각 복원(S403, S404)시킨다.
마지막으로, 상기 복원된 제1 데이터 및 제2 데이터로 원본 데이터를 복원(S405)시킨다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 상세 압축 절차를 나타내는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 시계열적 공정 데이터를 압축시킬 수 있다.
먼저, 헤더 정보를 생성(S501)한다. 이때, 상기 생성된 헤더 정보는, 상술한 바와 같이 데이터명, 시작 시간(tstart), 종료 시간(tend), 초기 데이터(y0), 데이터수(m) 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 순차적으로 데이터를 제1 버퍼에 임시 저장(S502)하고, 데이터가 입력되는 현재 시점의 데이터와 제1 버퍼에 임시 저장된 이전 시점의 데이터를 비교한다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 비교 결과 데이터의 변화량이 미리 설정된 제1 임계값(k1) 미만일 경우, 데이터를 저장하지 않고 다음 데이터에 대해 상기 S502 단계를 진행한다. 반면, 상기 비교 결과 데이터의 변화량이 미리 설정된 제1 임계값(k1) 이상일 경우, 상기 입력된 현재 시점(ti)의 데이터(yi)와 이전 시점(ti-1)의 데이터(yi - 1)를 비교하여 상기 <수학식 2>에 따라 기울기(f'(ti))를 산출한다.
그런 다음, 상기 산출된 현재 시점의 기울기를 제2 버퍼에 기저장된 이전 시점의 기울기(f'(ti -1))와 비교한다. 이때, 상술한 바와 같이, 제2 버퍼에는 각 시점에서의 데이터로부터 산출된 기울기가 저장될 수 있다.
상기 비교 결과, 상기 산출된 현재 시점의 기울기와 제2 버퍼에 저장된 이전 시점의 기울기의 차가 미리 설정된 제2 임계값(k2) 미만인 경우, 해당 데이터에 대한 저장을 하지 않는다. 반면, 상기 비교 결과 기울기의 차가 미리 설정된 제2 임계값(k2) 이상인 경우, 상기 제2 버퍼에 저장된 이전 시점의 기울기 값과 오프셋 시간(즉, 이전 데이터 저장 시점과 현재 시점의 차)를 저장부(예컨대, 압축 데이터 데이터베이스)에 저장한다.
그런 다음, 현재 시점의 기울기 값을 제2 버퍼에 임시 저장함으로써, 이전 시점의 기울기 값을 현재 시점의 기울기 값으로 대체한다.
상기 절차를 마지막 데이터까지 반복 수행(S510)함으로써 최종적으로 압축된 데이터가 생성된다.
한편, 상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 압축 방법 및 복원 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따라 실제 공정 데이터에 본 발명이 적용된 예를 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 시계열적 공정 데이터의 압축 예를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 수집된 공정 데이터의 원본 데이터는 도시된 바와 같이 시간 데이터(t)(상술한 설명에서 제1 데이터에 해당)와 해당 시간의 공정 데이터(y)(상술한 설명에서 제2 데이터에 해당)가 매핑되어 저장될 수 있다.
한편, 상기 공정 데이터는 도시된 바와 같이 시간과 데이터가 매핑된 연속적인 형태로 이루어져 있으며 수집된 시간 순서대로 제1 버퍼에 임시 저장된다.
이때, 임시 저장된 제2 데이터(이전 시간의 제2 데이터)와 현재 시간의 제2 데이터를 비교하여 허용된 범위 내의 변화가 있을 경우 기울기 값을 계산하여 계산된 기울기 값을 제2 버퍼에 임시 저장한다.
그런 다음, 상술한 바와 같이 새로운 현재 계산된 기울기 값과 제2 버퍼에 임시 저장된 이전에 계산된 기울기 값을 비교하여 설정된 허용범위를 벗어날 경우 이전에 저장된 기울기 값과 오프셋 시간(초기 작업 시각과의 변화된 초당 변화 량)을 압축 데이터로 저장한다. 한편, 상기 기울기 값의 비교 결과 미리 설정된 허용된 범위 내에 있을 경우 상기와 같은 압축 데이터 저장 과정은 생략되며 현재의 기울기 값을 다음 비교계산에 사용하기 위하여 제2 버퍼에 저장된 이전 기울기 값을 현재의 기울기 값으로 대체시킨다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 조건에 부합할 경우 상기 수집된 데이터 값의 변화량을 저장할 수도 있으며, 기울기를 저장할 수도 있다. 이때, 공정에서 수집된 데이터의 경우 일반적으로 일정한 패턴을 가지고 변화하는 경우가 많아 동일한 기울기 값이 나올 확률이 높기 때문에, 본 발명의 실시 예에 따라 기울기를 저장하면 동일한 기울기 값을 가지는 데이터가 제거되므로, 압축률을 보다 높일 수 있다.
또한, 압축 데이터의 복원 시에도 저장된 기울기 값과 최초의 값을 도 7에 도시된 바와 같이 직선 방정식에 대입하여 산출함으로써 수집된 데이터와 허용오차 범위 내의 근사값을 계산할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 압축된 시계열적 공정 데이터의 복원 예를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 상기 도 6의 데이터 압축 과정을 통해 저장된 데이터는 도시된 바와 같이 시작 시간(t_start), 종료 시간(t_end), 초기값(y0), 데이터 개수, 연속된 기울기 및 오프셋 데이터 등을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기와 같이 압축된 데이터를 복원하고자 할 경우, 데이터베이스에 저장된 압축 데이터에서 각각의 압축 데이터를 추출하여 도시된 바와 같이 기울기 데이터와 시간 데이터를 각각 분리하여 처리한다.
이에 따라, 기울기 데이터로부터 하기 <수학식 3>에 의해 압축 전의 공정 데이터(제2 데이터)로 복원할 수 있다.
Figure 112015099567769-pat00003
또한, 상기 시간 데이터로부터 하기 <수학식 4>에 의해 각 복원된 공정 데이터에 대한 시간 데이터(제1 데이터)를 복원할 수 있다.
Figure 112015099567769-pat00004
상기 <수학식 4>에서 Oi는 i시점에서의 오프셋(offset) 값이다.
이와 같이, 상기 <수학식 3> 및 <수학식 4>에 의해 원래의 시간 데이터(제1 데이터)및 공정 데이터(제2 데이터)가 복원되면, 각 시간 데이터에 해당 공정 데이터를 매핑하여 저장함으로써 압축 전의 원본 데이터를 복원할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 압축의 개념을 나타내는 그래프이다. 도 8을 참조하면, 압축 저장하고자 하는 공정 데이터가 하기 <표 1>과 같을 경우 본 발명의 실시 예에 따라 압축된 데이터를 생성할 수 있다.
Figure 112015099567769-pat00005
상기 <표 1>을 참조하면, 0부터 83까지 1 단위 시간마다 측정된 공정 데이터에 대해 기울기를 산출하고, 기울기의 변화가 발생한(예컨대, 기울기의 변화가 미리 설정된 임계값 이상인) 데이터에 대해서만 저장함으로써, 원래의 데이터를 복원시킬 수 있다.
따라서, 상기 <표 1>에서는 기울기의 변화가 발생한, 20, 28, 35, 40, 45, 50, 54, 58, 62, 66, 69, 73, 76, 79, 83번째 데이터에 대해서만 데이터를 저장한다. 이때, 데이터를 저장하지 않은 데이터들에 대해서는 기울기의 변화가 없으므로 직선 방정식을 이용하여 복원시킬 수 있다. 따라서, 이에 따라 복원된 데이터는 도 8과 같이 원본 데이터인 곡선에 거의 근사한 값으로 복원될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110 : 제1 버퍼 120 : 제2 버퍼
130 : 데이터 비교부 140 : 변화량 비교부
150 : 압축 데이터 DB 160 : 헤더 정보 생성부
210 : 헤더 정보 추출부 220 : 데이터 추출부
230 : 제1 데이터 복원부 240 : 제2 데이터 복원부
250 : 원본 데이터 복원부

Claims (2)

  1. 순차적으로 입력되는 복수의 제1 데이터들, 및 각각의 상기 제1 데이터와 매핑되는 제2 데이터들을 압축하는 서버에 있어서,
    데이터명, 상기 순차적으로 입력되는 상기 제1 데이터들의 시작 시간 및 종료 시간, 상기 제2 데이터의 초기 데이터, 및 데이터 수를 포함하는 헤더 정보를 생성하는 헤더 정보 생성부;
    K 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 K+1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하여 임시 저장하는 제1 저장부;
    상기 K 번째 이후의 L-1 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터에 대한 L 번째 제1 데이터에 매핑된 제2 데이터의 변화량을 산출하는 변화량 비교부; 및
    상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량과 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량을 저장하는 제2 저장부;를 포함하며,
    상기 제1 데이터는 시간 정보와 관련되며, 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량과 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 L 번째 제1 데이터와 상기 조건이 만족된 이전 제1 데이터의 오프셋을 상기 제2 저장부에 저장하며,
    상기 제2 저장부는 상기 헤더 정보를 저장하는 헤더 정보 영역 및 압축된 데이터를 저장하는 데이터 영역을 포함하며, 상기 데이터 영역에는 상기 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우 저장하는 상기 오프셋과 상기 임시 저장된 K+1 번째 제2 데이터의 변화량을 일대일 매핑하여 순차적으로 저장하며,
    상기 오프셋은 상기 L 번째 제1 데이터의 시간과 상기 조건이 만족된 이전 제1 데이터의 시간 간의 차이값을 의미하는 것을 특징으로 하며,
    상기 순차적으로 입력되는 복수의 제1 데이터들은 상기 제2 저장부에 저장된 상기 오프셋으로부터 직선 방정식을 이용하여 복원되는 것을 특징으로 하는, 실시간 공정 데이터를 효율적으로 압축 처리하기 위한 서버.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변화량 비교부는,
    상기 변화량의 차가 미리 설정된 허용 범위를 초과할 경우, 상기 임시 저장된 K+1번째 제2 데이터의 변화량을 상기 산출된 L 번째 제2 데이터의 변화량으로 대체하여 임시 저장하는 것을 특징으로 하는, 실시간 공정 데이터를 효율적으로 압축 처리하기 위한 서버.
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