KR102002457B1 - Automatic indoor water leak detecting method using statistical outlier detection - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법은, (a) 원격검침용 수도 미터에 의해 소정 시간마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터를 획득하는 단계; (b) 상기 소정 시간마다 측정된 물 사용량 데이터에 기반하여 옥내의 물 사용량 패턴이 비정상적인지를 판단하는 단계; (c) 물 사용량 패턴이 비정상적인 경우, 물 사용량 패턴이 비정상적인 날을 누수가 의심되는 날로 결정하고, 누수가 의심되는 날의 일간 사용량과 이전의 소정 일 동안의 일간 사용량을 획득하는 단계; (d) 상기 획득된 일간 사용량의 평균과 표준 편차를 계산하는 단계; (e) 누수가 의심되는 날의 물 사용량(A)에 대한 통계값(G)을 에 의해 계산하는 단계; (f) 임계값 테이블(critical value table)에서 데이터의 개수에 따른 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)을 획득하는 단계; 및 (g) 상기 통계값(G)이 상기 임계값(CV) 보다 큰 경우, 옥내 누수로 결정하는 단계를 포함한다.An automatic indoor leak detection method using a statistical outlier detection method according to an embodiment of the present invention includes: (a) acquiring indoors water usage data measured at predetermined time intervals by a water meter for remote meter reading; (b) determining whether the indoor water usage pattern is abnormal based on the water usage data measured every predetermined time; (c) if the water usage pattern is abnormal, determining that the water usage pattern is an abnormal day as a day when the water leakage is suspected, and obtaining the daily usage amount of the water leakage day and the daily usage amount for the predetermined days; (d) calculating an average and standard deviation of the obtained daily use amount; (e) Statistical value (G) for water use (A) on the day when water leakage is suspected ≪ / RTI > (f) obtaining a threshold value (CV) corresponding to a significance level of the upper 5% according to the number of data in a critical value table; And (g) if the statistical value (G) is greater than the threshold value (CV), determining the indoor leak.
Description
본 발명은 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic indoor leak detection method using a statistical outlier detection method.
옥내에서의 누수는 옥내 설치되어 있는 수도 배관의 터짐에 의한 누수, 수도꼭지를 잠그지 않음으로 인한 누수 또는 화장실의 양변기에서의 누수 등을 포함한다.The leakage in the indoor area includes leakage due to the breakdown of the water pipe installed in the house, leakage due to the faucet not being locked, or leakage from the toilet water in the toilet.
다양한 원인으로 인하여 옥내에서 누수가 발생하여 옥내의 물 사용량이 아주 과도하게 많아지더라도 일반적으로 사용자는 옥내의 누수를 인식하기 어렵다. 경우에 따라, 검침원이 수도 계량기를 검침하면서 급격한 사용량 증가가 있다고 판단되는 경우, 검침원이 사용자에게 옥내 누수가 의심된다고 알리고는 있지만, 실제로 옥내 누수가 발생한 것인지 아니면 물 사용량이 갑자기 많아져서 그런 것인지 사용자는 분간하기가 용이하지 않다.It is difficult for the user to recognize the leakage of the indoor water even if the indoor water use amount becomes extremely excessive due to various reasons. In some cases, if the metering probe detects a sudden increase in the volume while measuring the meter, the meter informs the user that the leak is indoors, but the user is indeed experiencing an indoor leak or suddenly increasing water usage. It is not easy to distinguish.
따라서 검침원이 방문하지 않고도 자동으로 물 사용량 데이터만으로 옥내에서 누수가 발생하였는지를 정확하게 탐지할 수 있는 옥내 누수 탐지 방법에 대한 요구가 존재한다.Accordingly, there is a need for an indoor leak detection method that can accurately detect whether indoor water leaks occur only by water usage data automatically without visiting a surveyor.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 검침원이 방문하지 않고도 물 사용량 데이터만으로 자동으로 옥내에서 누수가 발생하였는지를 정확하게 탐지할 수 있는 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide an automatic indoor leak detection method using a statistical anomaly detection method that can accurately detect whether indoor water leaks occur automatically only by using water usage data without visiting a surveyor.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법은,According to another aspect of the present invention, there is provided an automatic indoor leak detection method using a statistical outlier detection method,
(a) 원격검침용 수도 미터에 의해 소정 시간마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터를 획득하는 단계;(a) acquiring indoors water usage data measured by the remote meter reading water meter every predetermined time;
(b) 상기 소정 시간마다 측정된 물 사용량 데이터에 기반하여 옥내의 물 사용량 패턴이 비정상적인지를 판단하는 단계;(b) determining whether the indoor water usage pattern is abnormal based on the water usage data measured every predetermined time;
(c) 물 사용량 패턴이 비정상적인 경우, 물 사용량 패턴이 비정상적인 날을 누수가 의심되는 날로 결정하고, 누수가 의심되는 날의 일간 사용량과 이전의 소정 일 동안의 일간 사용량을 획득하는 단계;(c) if the water usage pattern is abnormal, determining that the water usage pattern is an abnormal day as a day when the water leakage is suspected, and obtaining the daily usage amount of the water leakage day and the daily usage amount for the predetermined days;
(d) 상기 획득된 일간 사용량의 평균과 표준 편차를 계산하는 단계;(d) calculating an average and standard deviation of the obtained daily use amount;
(e) 누수가 의심되는 날의 물 사용량(A)에 대한 통계값(G)을 에 의해 계산하는 단계;(e) Statistical value (G) for water use (A) on the day when water leakage is suspected ≪ / RTI >
(f) 임계값 테이블(critical value table)에서 데이터의 개수에 따른 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)을 획득하는 단계; 및(f) obtaining a threshold value (CV) corresponding to a significance level of the upper 5% according to the number of data in a critical value table; And
(g) 상기 통계값(G)이 상기 임계값(CV) 보다 큰 경우, 옥내 누수로 결정하는 단계를 포함한다.(g) if the statistical value (G) is greater than the threshold value (CV), determining as an indoor leak.
본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에 있어서, 상기 단계 (b)는, 상기 소정 시간마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터 중 물 사용량 최솟값이 0이 아닌 경우 옥내 물 사용량 패턴이 비정상적인 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In the automatic indoor leak detection method using the statistical abnormal value search method according to an embodiment of the present invention, the step (b) may include a step of, if indoor water consumption data measured at the predetermined time is not zero, And determining that the water usage pattern is abnormal.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에 있어서, 상기 임계값 테이블은 그럽스 방법(Grubbs' method)에서 사용되는 임계값 테이블을 포함할 수 있다.Also, in the automatic indoor leak detection method using the statistical outlier detection method according to an embodiment of the present invention, the threshold value table may include a threshold value table used in the Grubbs' method.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에 있어서, 상기 임계값 테이블은,In the automatic indoor leak detection method using the statistical outlier detection method according to an embodiment of the present invention,
을 포함할 수 있다. . ≪ / RTI >
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법은,According to another aspect of the present invention, there is provided an automatic indoor leak detection method using a statistical outlier detection method,
(a) 원격검침용 수도 미터에 의해 소정 시간마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터를 획득하는 단계;(a) acquiring indoors water usage data measured by the remote meter reading water meter every predetermined time;
(b) 상기 소정 시간마다 측정된 물 사용량 데이터에 기반하여 옥내의 물 사용량 패턴이 비정상적인지를 판단하는 단계;(b) determining whether the indoor water usage pattern is abnormal based on the water usage data measured every predetermined time;
(c) 물 사용량 패턴이 비정상적인 경우, 물 사용량 패턴이 비정상적인 날을 누수가 의심되는 날로 결정하고, 누수가 의심되는 날의 일간 및 주간 사용량과 이전의 소정 일 동안의 일간 및 주간 사용량을 획득하는 단계;(c) If the water usage pattern is abnormal, determine that the water usage pattern is abnormal on the day when the water leakage is suspected, and obtain the daily and weekly usage amount on the day when the water leakage is suspected and the daily and weekly usage amount for the previous predetermined days ;
(d) 상기 획득된 일간 및 주간 사용량의 2차원 데이터를 주성분 분석(PCA: Principal Component Analysis)을 사용하여 1차원 데이터로 변환하는 단계;(d) converting the two-dimensional data of the obtained daily and weekly usage amounts into one-dimensional data using principal component analysis (PCA);
(e) 상기 1차원 데이터로 변환된 데이터의 평균과 표준 편차를 계산하는 단계;(e) calculating an average and a standard deviation of the data converted into the one-dimensional data;
(f) 누수가 의심되는 날의 1차원 데이터(B)에 대한 통계값(G)을 에 의해 계산하는 단계;(f) The statistical value (G) for the one-dimensional data (B) ≪ / RTI >
(g) 임계값 테이블(critical value table)에서 데이터의 개수에 따른 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)을 획득하는 단계; 및(g) obtaining a threshold value (CV) corresponding to a significance level of the upper 5% according to the number of data in the critical value table; And
(h) 상기 통계값(G)이 상기 임계값(CV) 보다 큰 경우, 옥내 누수로 결정하는 단계를 포함한다.(h) if the statistical value (G) is greater than the threshold value (CV), determining as indoor leakage.
본 발명의 다른 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에 있어서, 상기 단계 (b)는, 상기 소정 시간마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터 중 물 사용량 최솟값이 0이 아닌 경우 옥내 물 사용량 패턴이 비정상적인 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In the indoor automatic water leakage detection method according to another embodiment of the present invention, in the step (b), when the water usage minimum value among the indoor water usage data measured at the predetermined time is not 0, And determining that the water usage pattern is abnormal.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에 있어서, 상기 임계값 테이블은 그럽스 방법(Grubbs' method)에서 사용되는 임계값 테이블을 포함할 수 있다.In the automatic indoor leak detection method using the statistical outlier detection method according to another embodiment of the present invention, the threshold value table may include a threshold value table used in the Grubbs' method.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에 있어서, 상기 임계값 테이블은,In the automatic indoor leak detection method using the statistical outlier detection method according to another embodiment of the present invention,
을 포함할 수 있다. . ≪ / RTI >
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에 있어서, 상기 단계 (d)는,In the automatic indoor leak detection method using the statistical outlier detection method according to another embodiment of the present invention, the step (d)
(d-1) 상기 획득된 일간 및 주간 사용량의 2차원 데이터에 대해 최대 분산을 갖는 축을 주성분 축으로서 결정하는 단계; 및(d-1) determining an axis having a maximum variance as the principal component axis for the obtained two-dimensional data of daily and weekly usage amounts; And
(d-2) 상기 획득된 일간 및 주간 사용량의 2차원 데이터를 상기 결정된 주성분 축에 사영(projection)시켜, 상기 획득된 일간 및 주간 사용량의 2차원 데이터를 1차원 데이터로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.(d-2) projecting the acquired two-dimensional data of the daily and weekly usage amounts onto the determined principal component axis, and converting the two-dimensional data of the obtained daily and weekly usage amounts into one-dimensional data .
본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에 의하면, 통계적인 이상치 탐지 방법을 이용하여 옥내 누수를 탐지하기 때문에, 검침원이 방문하지 않고도 물 사용량 데이터만으로 자동으로 옥내에서 누수가 발생하였는지를 정확하게 탐지할 수 있어 옥내 누수 탐지에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 옥내 누수로 인한 물의 낭비를 방지할 수 있으므로 수자원을 보호할 수 있다.According to the automatic indoor leak detection method using the statistical outlier detection method according to an embodiment of the present invention, since the indoor leak detection is detected using the statistical outlier detection method, It is possible to accurately detect the occurrence of leakage, thereby reducing the cost of detecting the leakage of indoor water and preventing the waste of water caused by indoor leakage, thereby protecting the water resources.
도 1은 원격검침용 수도 미터인 예시적인 초음파식 수도 미터를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법이 적용되는 시스템을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법의 흐름도.
도 4a는 옥내 누수가 발생한 수용가의 누수 데이터를 도시한 그래프.
도 4b는 정상적인 물 사용량 패턴을 도시한 그래프.
도 4c는 비정상적인 물 사용량 패턴을 도시한 그래프.
도 5는 예시적인 일간 물 사용량 데이터를 도시한 도면.
도 6은 그럽스 방법에서 사용되는 임계값 테이블을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법의 흐름도.
도 8은 예시적인 일간 및 주간 물 사용량 데이터를 도시한 도면.
도 9는 PCA를 사용하여 일간 물 사용량과 주간 물 사용량의 2차원 데이터를 주요 차원인 1차원 데이터로 변환하는 것을 설명하기 위한 도면.
도 10은 일간 물 사용량과 주간 물 사용량의 2차원 데이터 및 PCA를 사용하여 변환된 1차원 데이터를 도시한 도면.1 shows an exemplary ultrasonic water meter which is a water meter for remote meter reading.
FIG. 2 illustrates a system to which an automatic indoor leak detection method using a statistical outlier detection method according to an embodiment of the present invention is applied. FIG.
3 is a flowchart of an automatic indoor leak detection method using a statistical outlier detection method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a graph showing leakage data of a customer who has caused a leakage of indoor water. FIG.
Figure 4b is a graph showing a normal water usage pattern.
Figure 4c is a graph showing an abnormal water usage pattern.
FIG. 5 illustrates exemplary daily water usage data; FIG.
6 shows a threshold table used in the Grubsc method;
FIG. 7 is a flowchart of an automatic indoor leak detection method using a statistical outlier detection method according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 8 illustrates exemplary daily and weekly water usage data; FIG.
9 is a diagram for explaining conversion of two-dimensional data of daily water use and weekly water usage into one-dimensional data as a main dimension by using PCA;
10 is a view showing two-dimensional data of daily water consumption and weekly water consumption and one-dimensional data converted by using PCA.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention Should be construed in accordance with the principles and the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings.
또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.Also, the terms "first", "second", "one side", "other side", etc. are used to distinguish one element from another, It is not.
이하, 본 발명을 설명함에 있어, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, a detailed description of known arts which may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 원격검침용 수도 미터인 예시적인 초음파식 수도 미터를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법이 적용되는 시스템을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing an exemplary ultrasonic water meter as a water meter for remote meter reading. FIG. 2 is a view showing a system to which an automatic indoor water leak detection method using a statistical outlier detection method according to an embodiment of the present invention is applied to be.
본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에 있어서, 도 1 및 도 2에 도시된 원격검침용 수도 미터인 예시적인 초음파식 수도 미터(200)는 각 수용가에 설치되어 매시간 마다 옥내에서의 물 사용량을 자동으로 측정한 후 측정값을 하루에 한 번 통신망을 통해 데이터베이스 서버(201)로 전송한다. 초음파식 수도 미터(200)가 측정값을 측정할 때마다 전송하는 경우 수도 미터(200)의 배터리가 빨리 소모되기 때문에, 측정값을 하루에 한 번 데이터베이스 서버(201)로 전송하는 것이 바람직하다. In the automatic indoor leak detection method using the statistical outlier detection method according to an embodiment of the present invention, the exemplary
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법은 서버(202)에서 수행되는데, 구체적으로 서버(202)의 제어부(미도시)에서 수행된다.Referring to FIG. 2, an automatic indoor leak detection method using a statistical outlier detection method according to an exemplary embodiment of the present invention is performed in a
서버(202)는 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법에 따라 수도 미터(200)에 의해 측정된 옥내의 물 사용량에 기반하여 옥내 누수를 판단하고, 옥내 누수로 결정된 경우, 옥내 누수를 웹 서버(204)를 통해 해당 고객에게 통지한다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법의 흐름도로서, 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에서는 일간 물 사용량 데이터에 기반하여 옥내 누수를 탐지한다.FIG. 3 is a flowchart of an automatic indoor leak detection method using a statistical outlier detection method according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart illustrating an automatic indoor leak detection method using a statistical outlier detection method according to an embodiment of the present invention shown in FIG. Detects indoor leaks based on daily water usage data.
도 3을 참조하면, 단계 S300에서, 서버(202)가 원격검침용 수도 미터(200)에 의해 1시간 마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터를 획득한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에서, 물 사용량 측정 시간 간격은 1시간이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 서버(202)는 1시간보다 더 짧거나 더 긴 측정 시간 간격마다 물 사용량 데이터를 수도 미터(200)로부터 획득할 수도 있다.Referring to Fig. 3, in step S300, the
단계 S302에서, 서버(202)는 1시간마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터에 기반하여 옥내의 물 사용량 패턴이 비정상적인지를 판단한다.In step S302, the
즉, 서버(202)는 1시간마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터 중 물 사용량 최솟값이 0이 아닌 경우 해당 수용가의 옥내의 물 사용량 패턴이 비정상적인 것으로 판단한다.That is, the
도 4a는 6일째에 옥내 누수가 발생한 수용가의 8일간의 누수 데이터를 도시한 것으로, 참조번호 400은 1일의 정상 패턴을 확대한 것이고, 참조번호 402는 1일의 누수 패턴을 확대한 것이다.FIG. 4A shows leak data of an 8-day leaked water of a customer who has leaked indoors on the 6th day.
도 4b는 정상적인 물 사용량 패턴을 도시한 것으로, 물 사용량 패턴이 정상적인 경우 물 사용량 최솟값이 0이므로 물 사용량 패턴이 정상적이라고 판단한다.FIG. 4B shows a normal water usage pattern. When the water usage pattern is normal, it is determined that the water usage pattern is normal because the water usage minimum value is zero.
도 4c는 비정상적인 물 사용량 패턴을 도시한 것으로, 물 사용량 패턴이 비정상적인 경우 물 사용량 최솟값이 0이 아니므로 옥내 누수로 의심하여 이상치 탐색 알고리즘을 사용하여 옥내 누수 여부를 판별한다.FIG. 4C shows an abnormal water usage pattern. When the water usage pattern is abnormal, since the minimum value of the water usage is not 0, it is doubtful as the indoor water leakage and the indoor water leakage is determined using the outlier detection algorithm.
즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에서는, 수도 미터(200)가 물 사용량을 측정할 때마다 옥내 누수 를 탐지하는 것이 아니라, 서버(202)의 부담을 줄이기 위하여, 옥내 누수로 의심되는 경우에만 옥내 누수를 탐지한다.That is, in the automatic indoor leak detection method using the statistical outliers search method according to an embodiment of the present invention, when the
단계 S304에서, 물 사용량 패턴이 비정상적인 경우, 서버(202)는 물 사용량 패턴이 비정상적인 날을 누수가 의심되는 날로 결정하고, 누수가 의심되는 날의 일간 사용량(도 5의 500)과 이전의 소정 일, 예를 들어 20일 간의 일간 사용량(도 5의 502)을 획득한다.In step S304, when the water usage pattern is abnormal, the
참고로, 수도 미터(200)에 의해 주기적으로 측정되는 물 사용량 데이터는 데이터베이스 서버(201)에 저장되어 있다고 가정한다.For reference, it is assumed that the water usage data periodically measured by the
단계 S306에서, 서버(202)는 상기 획득한 총 21개의 일간 사용량의 평균과 표준 편차를 계산한다.In step S306, the
예시적으로, 도 5에 도시된 총 21개의 일간 사용량의 경우, 평균은 19.97이고, 표준편차는 11.23이다.Illustratively, for a total of 21 daily usage amounts shown in FIG. 5, the average is 19.97 and the standard deviation is 11.23.
단계 S308에서, 서버(202)는 누수가 의심되는 날의 물 사용량(A=64.57)에 대한 통계값(G)을 수학식 1에 따라 계산한다.In step S308, the
본 실시예에서 G=|64.57-19.97|/11.23=3.97이다.In the present embodiment, G = | 64.57-19.97 | /11.23=3.97.
단계 S310에서, 서버(202)는 도 6에 도시된 임계값 테이블(critical value table)에서 데이터의 개수(본 실시예에서 21개)에 따른 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)을 획득한다.In step S310, the
도 6에 도시된 임계값 테이블은 그럽스 방법(Grubbs' method)에서 사용되는 임계값 테이블의 일부이다.The threshold value table shown in FIG. 6 is a part of a threshold value table used in the Grubbs' method.
상기 임계값 테이블은 서버(202)의 메모리(미도시)에 저장되어 있는 것으로 가정한다. 서버(202)는 반드시 임계값 테이블 전체를 메모리에 저장하고 있을 필요는 없고, 경우에 따라 21개의 데이터의 개수에 따른 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)인 2.580 또는 31개의 데이터의 개수에 따른 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)인 2.759만을 메모리에 저장할 수도 있다.It is assumed that the threshold value table is stored in a memory (not shown) of the
본 실시예에서 데이터의 개수는 21개이므로, 도 6의 임계값 테이블에서 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)은 2.580이다.Since the number of data is 21 in this embodiment, the threshold value CV corresponding to the significance level of the upper 5% in the threshold value table of FIG. 6 is 2.580.
단계 S312에서, 서버(202)는 통계값(G)이 임계값(CV) 보다 큰 지를 판단한다.In step S312, the
본 실시예에서, 통계값(G)은 3.97이고, 임계값(CV)은 2.759이므로, 통계값(G)은 임계값(CV) 보다 크다.In this embodiment, the statistical value G is 3.97 and the threshold value CV is 2.759, so that the statistical value G is larger than the threshold value CV.
따라서, 단계 S314에서 서버(202)는 옥내 누수로 결정하고, 옥내 누수가 발생하였다는 것을 해당 고객에게 통지한다.Therefore, in step S314, the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법의 흐름도로서, 도 7에서는 보다 정확하게 옥내 누수를 탐지하기 위하여 일간 및 주간 물 사용량 데이터에 기반하여 옥내 누수를 탐지한다.7 is a flowchart of an automatic indoor leak detection method using a statistical outlier detection method according to another embodiment of the present invention. In FIG. 7, in order to more accurately detect indoor leakage, indoor leak detection is performed based on daily and weekly water usage data. do.
도 7을 참조하면, 단계 S700에서, 서버(202)는 원격검침용 수도 미터(200)에 의해 1시간 마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터를 획득한다. 본 발명의 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법에서, 물 사용량 측정 시간 간격은 1시간이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 서버(202)는 1시간보다 더 짧거나 더 긴 측정 시간 간격마다 물 사용량 데이터를 수도 미터(200)로부터 획득할 수도 있다.Referring to Fig. 7, in step S700, the
단계 S702에서, 서버(202)는 1시간마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터에 기반하여 물 사용량 패턴이 비정상적인지를 판단한다.In step S702, the
즉, 서버(202)는 1시간마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터 중 물 사용량 최솟값이 0이 아닌 경우 해당 수용가의 옥내 물 사용량 패턴이 비정상적인 것으로 판단한다.That is, the
도 4a는 6일째에 옥내 누수가 발생한 수용가의 8일간의 누수 데이터를 도시한 것으로, 참조번호 400은 1일의 정상 패턴을 확대한 것이고, 참조번호 402는 1일의 누수 패턴을 확대한 것이다.FIG. 4A shows leak data of an 8-day leaked water of a customer who has leaked indoors on the 6th day.
도 4b는 정상적인 물 사용량 패턴을 도시한 것으로, 물 사용량 패턴이 정상적인 경우 물 사용량 최솟값이 0이므로 물 사용량 패턴이 정상적이라고 판단한다.FIG. 4B shows a normal water usage pattern. When the water usage pattern is normal, it is determined that the water usage pattern is normal because the water usage minimum value is zero.
도 4c는 비정상적인 물 사용량 패턴을 도시한 것으로, 물 사용량 패턴이 비정상적인 경우 물 사용량 최솟값이 0이 아니므로 옥내 누수로 의심하여 이상치 탐색 알고리즘을 사용하여 옥내 누수 여부를 판별한다.FIG. 4C shows an abnormal water usage pattern. When the water usage pattern is abnormal, since the minimum value of the water usage is not 0, it is doubtful as the indoor water leakage and the indoor water leakage is determined using the outlier detection algorithm.
즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에서는, 수도 미터(200)가 물 사용량을 측정할 때마다 옥내 누수 를 탐지하는 것이 아니라, 서버(202)의 부담을 줄이기 위하여, 옥내 누수로 의심되는 경우에만 옥내 누수를 탐지한다.That is, in the automatic indoor leak detection method using the statistical outliers search method according to an embodiment of the present invention, when the
단계 S704에서, 물 사용량 패턴이 비정상적인 경우, 서버(202)는 물 사용량 패턴이 비정상적인 날을 누수가 의심되는 날로 결정하고, 누수가 의심되는 날의 일간 사용량(도 8의 800)과 주간 사용량(도 8의 802), 및 이전의 소정 일, 예를 들어 20일 간의 일간 사용량(도 8의 804)과 주간 사용량(도 8의 806)을 획득한다.In step S704, when the water usage pattern is abnormal, the
참고로, 수도 미터(200)에 의해 주기적으로 측정되는 물 사용량 데이터는 데이터베이스 서버(201)에 저장되어 있다고 가정한다.For reference, it is assumed that the water usage data periodically measured by the
단계 S706에서, 서버(202)는 상기 획득된 일간 사용량 및 주간 사용량의 2차원 데이터를 주성분 분석(PCA: Principal Component Analysis)을 사용하여 1차원 데이터로 변환한다.In step S706, the
구체적으로, 서버(202)는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 획득된 일간 사용량과 주간 사용량의 2차원 데이터에 대해 최대 분산을 갖는 축을 주성분 축(900)으로서 결정하고, 상기 획득된 일간 사용량과 주간 사용량의 2차원 데이터를 상기 결정된 주성분 축(900)에 사영(projection)시켜, 상기 획득된 일간 사용량과 주간 사용량의 2차원 데이터를 1차원 데이터로 변환한다.Specifically, as shown in FIG. 9, the
도 10은, PCA를 사용하여 일간 사용량과 주간 사용량의 2차원 데이터(1000)를 1차원 데이터(1002)로 변환하는 것을 나타낸 것이다.10 shows the conversion of the two-
단계 S708에서, 서버(202)는 상기 1차원 데이터로 변환된 총 21개의 데이터의 평균과 표준 편차를 계산한다.In step S708, the
예시적으로, 도 10에 도시된 총 21개의 데이터의 경우, 평균은 0이고, 표준편차는 19.37이다.Illustratively, for a total of 21 data shown in FIG. 10, the mean is zero and the standard deviation is 19.37.
단계 S710에서, 서버(202)는 누수가 의심되는 날의 1차원 데이터(B=79.76)에 대한 통계값(G)을 수학식 2에 따라 계산한다.In step S710, the
본 실시예에서 G=|79.76-0|/19.37=4.12이다.In the present embodiment, G = | 79.76-0 | /19.37=4.12.
단계 S712에서, 서버(202)는 도 6에 도시된 임계값 테이블(critical value table)에서 데이터의 개수(본 실시예에서 21개)에 따른 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)을 획득한다.In step S712, the
도 6에 도시된 임계값 테이블은 그럽스 방법(Grubbs' method)에서 사용되는 임계값 테이블의 일부이다.The threshold value table shown in FIG. 6 is a part of a threshold value table used in the Grubbs' method.
상기 임계값 테이블은 서버(202)의 메모리(미도시)에 저장되어 있는 것으로 가정한다. 서버(202)는 반드시 임계값 테이블 전체를 메모리에 저장하고 있을 필요는 없고, 경우에 따라 21개의 데이터의 개수에 따른 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)인 2.580 또는 31개의 데이터의 개수에 따른 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)인 2.759만을 메모리에 저장할 수도 있다.It is assumed that the threshold value table is stored in a memory (not shown) of the
본 실시예에서 데이터의 개수는 21개이므로, 도 6의 임계값 테이블에서 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)은 2.580이다.Since the number of data is 21 in this embodiment, the threshold value CV corresponding to the significance level of the upper 5% in the threshold value table of FIG. 6 is 2.580.
단계 S714에서, 서버(202)는 통계값(G)이 임계값(CV) 보다 큰 지를 판단한다.In step S714, the
본 실시예에서, 통계값(G)은 4.12이고, 임계값(CV)은 2.580이므로, 통계값(G)은 임계값보다 크다.In this embodiment, the statistical value G is 4.12, and the threshold value CV is 2.580, so that the statistical value G is larger than the threshold value.
따라서, 단계 S716에서 서버(202)는 옥내 누수로 결정하고, 옥내 누수가 발생하였다는 것을 해당 고객에게 통지한다.Accordingly, in step S716, the
본 발명의 일 실시예에 의한 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법에 의하면, 통계적인 이상치 탐지 방법을 이용하여 옥내 누수를 탐지하기 때문에, 검침원이 방문하지 않고도 물 사용량 데이터만으로 자동으로 옥내에서 누수가 발생하였는지를 정확하게 탐지할 수 있어 옥내 누수 탐지에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 옥내 누수로 인한 물의 낭비를 방지할 수 있으므로 수자원을 보호할 수 있다.According to the automatic indoor leak detection method using the statistical outlier detection method according to an embodiment of the present invention, since the indoor leak detection is detected using the statistical outlier detection method, It is possible to accurately detect the occurrence of leakage, thereby reducing the cost of detecting the leakage of indoor water and preventing the waste of water caused by indoor leakage, thereby protecting the water resources.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is clear that the present invention can be modified or improved.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
200 : 초음파식 수도 미터 201 : 데이터베이스 서버
202 : 서버 204 : 웹 서버
400 : 1일 정상 패턴 402 : 1일 누수 패턴
500 : 누수가 의심되는 날의 일간 사용량 데이터
502 : 20일 간의 일간 사용량 데이터
800 : 누수가 의심되는 날의 일간 사용량 데이터
802 : 누수가 의심되는 날의 주간 사용량 데이터
804 : 20일 간의 일간 사용량 데이터
806 : 20일 간의 주간 사용량 데이터
900 : 주성분 축
1000 : 일간 사용량과 주간 사용량의 2차원 데이터
1002 : 1차원 데이터200: Ultrasonic water meter 201: Database server
202: server 204: web server
400: one day normal pattern 402: one day leakage pattern
500: Daily usage data for a suspected leaky day
502: daily usage data for 20 days
800: daily usage data for suspected leak
802: Weekly usage data for suspected leak
804: daily usage data for 20 days
806: 20 day weekly usage data
900: main component axis
1000: Two-dimensional data of daily usage and weekly usage
1002: One-dimensional data
Claims (9)
(b) 상기 소정 시간마다 측정된 물 사용량 데이터에 기반하여 옥내의 물 사용량 패턴이 비정상적인지를 판단하는 단계;
(c) 물 사용량 패턴이 비정상적인 경우, 물 사용량 패턴이 비정상적인 날을 누수가 의심되는 날로 결정하고, 누수가 의심되는 경우에 대하여 상기 누수가 의심되는 날의 일간 및 주간 사용량과 이전의 소정 일 동안의 일간 및 주간 사용량을 획득하는 단계;
(d) 상기 획득된 일간 사용량 및 상기 주간 사용량의 2차원 데이터를 주성분 분석(PCA: Principal Component Analysis)을 사용하여 1차원 데이터로 변환하는 단계;
(e) 상기 1차원 데이터로 변환된 데이터의 평균과 표준 편차를 계산하는 단계;
(f) 누수가 의심되는 날의 1차원 데이터(B)에 대한 통계값(G)을 에 의해 계산하는 단계;
(g) 임계값 테이블(critical value table)에서 데이터의 개수에 따른 상위 5%의 유의수준(significance level)에 대응하는 임계값(CV)을 획득하는 단계; 및
(h) 상기 통계값(G)이 상기 임계값(CV) 보다 큰 경우, 옥내 누수로 결정하는 단계를 포함하고,
상기 단계 (d)는,
(d-1) 상기 일간 사용량을 제1축으로 하고 상기 주간 사용량을 제2축으로 하는 2차원 데이터에 대해 최대 분산을 갖는 축을 주성분 축으로서 결정하는 단계; 및
(d-2) 상기 일간 사용량 및 상기 주간 사용량의 2차원 데이터를 상기 주성분 축으로 사영(projection)시켜, 상기 일간 사용량 및 상기 주간 사용량의 2차원 데이터를 1차원 데이터로 변환하는 단계를 포함하는, 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법.(a) acquiring indoors water usage data measured by the remote meter reading water meter every predetermined time;
(b) determining whether the indoor water usage pattern is abnormal based on the water usage data measured every predetermined time;
(c) If the water usage pattern is abnormal, the water usage pattern is determined to be the day when the water leakage is suspected to be an abnormal day, and if the water usage pattern is suspected, the daily and weekly usage amount and the previous Obtaining daily and weekly usage amounts;
(d) converting the two-dimensional data of the obtained daily use amount and the weekly usage amount into one-dimensional data by using principal component analysis (PCA);
(e) calculating an average and a standard deviation of the data converted into the one-dimensional data;
(f) The statistical value (G) for the one-dimensional data (B) ≪ / RTI >
(g) obtaining a threshold value (CV) corresponding to a significance level of the upper 5% according to the number of data in the critical value table; And
(h) if the statistical value (G) is greater than the threshold value (CV), determining as an indoor leak,
The step (d)
(d-1) determining, as a principal component axis, an axis having a maximum dispersion with respect to two-dimensional data having the daily use amount as a first axis and the weekly usage amount as a second axis; And
(d-2) projecting two-dimensional data of the daily use amount and the weekly usage amount onto the principal component axis, and converting the two-dimensional data of the daily usage amount and the weekly usage amount into one- Automatic Indoor Leak Detection Using Statistical Outlier Detection Method.
상기 단계 (b)는,
상기 소정 시간마다 측정된 옥내의 물 사용량 데이터 중 물 사용량 최솟값이 0이 아닌 경우 옥내 물 사용량 패턴이 비정상적인 것으로 판단하는 단계를 포함하는, 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법.The method of claim 5,
The step (b)
And determining that the indoor water usage pattern is abnormal when the minimum water use amount among the indoor water usage data measured at the predetermined time is not zero.
상기 임계값 테이블은 그럽스 방법(Grubbs' method)에서 사용되는 임계값 테이블을 포함하는, 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법.The method of claim 5,
Wherein the threshold table includes a threshold table used in a Grubbs' method. ≪ Desc / Clms Page number 21 >
상기 임계값 테이블은,
을 포함하는, 통계적 이상치 탐색 방법을 이용한 자동 옥내 누수 탐지 방법.The method of claim 7,
Wherein the threshold value table comprises:
The method comprising the steps of:
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