KR102020339B1 - Method and apparatus for modelling random network with characteristics of water distribution system - Google Patents

Method and apparatus for modelling random network with characteristics of water distribution system Download PDF

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KR102020339B1
KR102020339B1 KR1020190053005A KR20190053005A KR102020339B1 KR 102020339 B1 KR102020339 B1 KR 102020339B1 KR 1020190053005 A KR1020190053005 A KR 1020190053005A KR 20190053005 A KR20190053005 A KR 20190053005A KR 102020339 B1 KR102020339 B1 KR 102020339B1
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박제량
손재우
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홍익대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a random network modeling method reflecting water supply network characteristics, and to an apparatus thereof. The random network modeling method reflecting water supply network characteristics comprises the steps of: generating an initial grid network including a node including a supply source and a demand source and an edge connecting the node; and adjusting the edge to change an initial grid network into a grid network corresponding to a given grid ratio.

Description

상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MODELLING RANDOM NETWORK WITH CHARACTERISTICS OF WATER DISTRIBUTION SYSTEM}Random Network Modeling Method and Apparatus Reflecting Water Supply Network Characteristics METHOD AND APPARATUS FOR MODELLING RANDOM NETWORK WITH CHARACTERISTICS OF WATER DISTRIBUTION SYSTEM}

본원은 수도관망 특성을 반영하여 무작위로 네트워크 모델을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for randomly generating a network model by reflecting water pipe network characteristics.

상수도관망은 인간 생존에 필수적인 중요핵심기반시설(critical infrastructure)로서 자연재해 및 인적 재난 등으로부터 피해를 최소화하고 피해 발생 시 회복을 용이하게 하여 본래의 기능을 최대한 유지시키는 것이 무엇보다 중요하다.Water supply network is a critical infrastructure essential for human survival. It is most important to minimize the damage from natural disasters and human disasters, and to facilitate the recovery in the event of damage, to maintain the original function as much as possible.

기존 관망 시스템은 경제성에 기반한 효율적 자원 수송만을 위해 설계되어, 기후변화로 인한 외부충격의 빈도와 강도가 증가하는 상황에서 기후 변화 등의 외부충격에 따른 피해 저감 및 회복탄력성의 고려가 없었다.Existing pipe network system is designed only for efficient resource transportation based on economics, and there is no consideration of damage reduction and resilience due to external shock such as climate change in the situation that the frequency and intensity of external shock due to climate change increase.

이러한 문제를 해결하기 위해, 관망 특성을 분석하기 위한 여러 모델 및 지표들이 개발되어왔다.To solve this problem, several models and indicators have been developed to analyze the network characteristics.

하지만, 현재까지 제안된 모델들은 상수도관망의 특성을 온전히 반영하지 못했을 뿐만 아니라, 상수도관망 시스템의 주요 변인들을 고려하지 못했기 때문에 통계적 분석에 있어서 상수도관망의 대조군으로서 적절하지 않다는 한계가 존재한다.However, there are limitations that the models proposed to date do not fully reflect the characteristics of the water supply network and are not suitable as a control of the water supply network in statistical analysis because they do not consider the major variables of the water supply network system.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제 10-1512080호에 개시되어 있다.The background technology of the present application is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1512080.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상수도관망의 기능성 및 취약성을 파악하는 데에 용이하게 활용할 수 있는 상수도관망의 주요 변인들을 변수화하고 적용하여, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델을 생성하는 방법 및 장치를 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, by varying and applying the main variables of the water supply network that can be easily used to identify the functionality and vulnerability of the water supply network, random network model reflecting the characteristics of the water supply network It is an object to provide a method and apparatus for generating.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 회복탄력적인 상수도관망 시스템을 구축하기 위해 상수도관망의 주요 변인들을 조정한 결과를 분석할 수 있는, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델을 생성하는 방법 및 장치를 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, to generate a random network model reflecting the characteristics of the water supply network, which can analyze the results of the adjustment of the major variables of the water supply network to build a more resilient water supply network system It is an object to provide a method and apparatus.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the embodiments of the present application is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법은, (a) 공급원과 수요원을 포함하는 노드와 상기 노드를 연결하는 엣지를 포함하는 초기 격자 네트워크를 생성하는 단계; 및 (b) 상기 엣지를 조절하여 상기 초기 격자 네트워크를 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 단계를 포함할 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, a random network modeling method reflecting the characteristics of the water supply network according to an embodiment of the present application, (a) a node including a supply source and demand source and the edge connecting the node Generating an initial grid network; And (b) adjusting the edge to change the initial grid network to a grid network corresponding to a given grid ratio.

또한, 상기 (a) 단계는, (a1) 상기 공급원과 상기 수요원을 포함하는 전체 노드의 개수, 상기 전체 노드에서 상기 공급원의 개수 및 상기 수요원의 개수에 기초하여 상기 공급원과 상기 수요원을 제외한 노드를 포함 가능한 크기의 제 1 격자 네트워크를 생성하는 단계; (a2) 상기 제 1 격자 네트워크의 노드 개수가 상기 전체 노드의 개수에서 상기 공급원의 개수와 상기 수요원의 개수를 뺀 노드 개수보다 커서 여분 노드가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 제 1 격자 네트워크에서 상기 여분 노드의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 삭제하여 제 2 격자 네트워크를 생성하는 단계; 및 (a3) 상기 공급원의 개수 및 상기 수요원의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 상기 제 2 격자 네트워크에 무작위로 연결하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step (a), (a1) the source and the demand source based on the number of all nodes including the supply source and the demand source, the number of the supply source in the total node and the number of the demand source. Generating a first lattice network of a size that can include the excluded node; (a2) when the number of nodes of the first grid network is greater than the number of nodes obtained by subtracting the number of the supply sources and the number of the demand sources from the total number of nodes, it is determined that an extra node exists. Creating a second grid network by deleting as many nodes as the number of spare nodes; And (a3) randomly connecting as many nodes as the number of supply sources and the number of demand sources to the second grid network.

또한, 상기 (a1) 단계에서, 상기 제 1 격자 네트워크는 정방형의 격자 네트워크로 생성될 수 있다.In addition, in the step (a1), the first grid network may be generated as a square grid network.

또한, 상기 (a1) 단계의 상기 정방형의 격자 네트워크는 하기의 식 1 및 식 2를 만족하고,Further, the square lattice network of step (a1) satisfies Equations 1 and 2 below,

[식 1][Equation 1]

α×α (β=0일 때) α × α (when β = 0)

[식 2][Equation 2]

(α+1)×(α+1) (0<β<1일 때)( α +1) × ( α +1) (When 0 < β <1)

여기에서, un-(sd)이고,

Figure 112019046355759-pat00001
(α는 정수, β는 소수)이고, n은 상기 공급원과 상기 수요원을 포함하는 전체 노드 개수이고, s는 상기 공급원 개수이고, d는 상기 수요원의 개수일 수 있다.Where u = n- ( s + d ),
Figure 112019046355759-pat00001
( α is an integer, β is a prime number), n is the total number of nodes including the supply source and the demand source, s is the number of the supply source, d may be the number of the demand source.

또한, 상기 (a2) 단계는, 상기 (a1) 단계의 제 1 격자 네트워크에서 가장자리에 대응하는 노드 중 적어도 일부를 삭제하여 제2 격자 네트워크를 생성할 수 있다.In addition, in step (a2), the second grid network may be generated by deleting at least some of the nodes corresponding to the edges in the first grid network of step (a1).

또한, 상기 가장자리에 대응하는 노드는 연결 중심도가 3 이하인 노드일 수 있다.Also, the node corresponding to the edge may be a node having a connection center of 3 or less.

또한, 상기 (a2) 단계에서 삭제되는 노드가 복수개인 경우, 상기 삭제되는 복수개의 노드는 가장자리를 따라 연속적으로 상호 이웃하게 배열되는 노드일 수 있다.In addition, when there are a plurality of nodes to be deleted in the step (a2), the plurality of nodes to be deleted may be nodes arranged adjacent to each other continuously along the edge.

또한, 상기 (a3) 단계에서, 상기 무작위의 연결은 상기 제 2 격자 네트워크에 무작위로 연결되는 노드가 연결 중심도가 1이 되는 무작위의 연결일 수 있다.In addition, in the step (a3), the random connection may be a random connection in which a node randomly connected to the second grid network has a connection center degree of 1.

또한, 상기 (b) 단계는 상기 초기 격자 네트워크에서 무작위로 엣지를 삭제하되, 삭제되는 엣지의 총 개수는 하기의 식 4이고,In addition, in step (b), the edges are randomly deleted from the initial grid network, and the total number of edges deleted is Equation 4 below.

[식 4][Equation 4]

Figure 112019046355759-pat00002
Figure 112019046355759-pat00002

여기에서, m(p)는 상기 초기 격자 네트워크에서 삭제되는 엣지의 총 개수이고,

Figure 112019046355759-pat00003
은 상기 초기 격자 네트워크의 엣지 개수이고, p는 상기 격자비율이고, (n-1)은 완전한 수지선 네트워크의 엣지 개수이고, n은 상기 공급원과 상기 수요원을 포함하는 전체 노드 개수일 수 있다.Where m ( p ) is the total number of edges removed from the initial grid network,
Figure 112019046355759-pat00003
Is the number of edges of the initial grid network, p is the grid ratio, ( n -1) is the number of edges of the complete resin network, n is the total number of nodes including the supply source and the demand source.

또한, 상기 (b) 단계에서, 상기 격자비율은 하기의 식 5에 따라 계산될 수 있다.In addition, in the step (b), the lattice ratio may be calculated according to Equation 5 below.

[식 5][Equation 5]

Figure 112019046355759-pat00004
Figure 112019046355759-pat00004

또한, 상기 (b) 단계는, 단계 수행 중에 네트워크 모델이 둘 이상으로 분리된 경우, 상기 분리된 네트워크 모델을 분리 전 상태로 복구하고 상기 네트워크 모델의 분리를 유발한 엣지와는 다른 엣지를 조절하여, 네트워크 모델이 1개로 유지되도록 제어할 수 있다.In addition, in the step (b), if the network model is separated into two or more during the execution of the step, the separated network model is restored to its pre-separation state and an edge different from the edge causing the separation of the network model is adjusted. For example, it can be controlled to maintain one network model.

또한, 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법은, (c) 상기 (b) 단계 수행 중 또는 수행 이후에, 연결 중심도가 1인 노드의 개수가 변경되는 경우, 상기 연결 중심도가 1인 노드의 개수를 상기 공급원의 개수와 상기 수요원의 개수의 합에 대응되도록 노드의 연결을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the random network modeling method reflecting the characteristics of the water supply network according to an embodiment of the present application, (c) when the number of nodes having a connection center of 1 is changed during or after performing step (b), The method may further include adjusting the connection of the nodes so that the number of nodes having a connection center degree 1 corresponds to the sum of the number of supply sources and the number of demand sources.

또한, 상기 (c) 단계는, 상기 연결 중심도가 1인 노드 중 상기 공급원과 상기 수요원을 제외한 오류 노드를 상기 공급원 중 임의의 공급원 또는 상기 수요원 중 임의의 수요원에 연결 중심도가 1이 되도록 연결하고, 상기 임의의 공급원을 상기 공급원에서 또는 상기 임의의 수요원을 상기 수요원에서 제외하고, 상기 임의의 공급원 또는 상기 임의의 수요원에 연결 중심도가 1이 되도록 연결된 오류 노드를 상기 공급원 또는 상기 수요원에 포함시킬 수 있다.In addition, in the step (c), the error center except for the supply source and the demand source among the nodes having the connection center degree 1 is connected to any supply source among the supply sources or any demand source among the demand sources. The faulty node connected to any of the sources of supply or any of the sources of demand, excluding any of the sources of supply or any of the sources of demand from the sources of supply; It can be included in the supply source or the demand source.

한편, 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 장치는, 공급원과 수요원을 포함하는 노드와 상기 노드를 연결하는 엣지를 포함하는 초기 격자 네트워크를 생성하는 네트워크 생성부; 및 상기 엣지를 조절하여 상기 초기 격자 네트워크를 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 네트워크 변환부를 포함할 수 있다.On the other hand, the random network modeling apparatus reflecting the characteristics of the water supply network according to an embodiment of the present application, the network generation unit for generating an initial grid network including a node including a supply source and demand source and the edge connecting the node; And a network converter for adjusting the edge to change the initial grid network into a grid network corresponding to a given grid ratio.

또한, 상기 네트워크 생성부는, 상기 공급원과 상기 수요원을 포함하는 전체 노드의 개수, 상기 공급원의 개수 및 상기 수요원의 개수에 기초하여 상기 전체 노드에서 상기 공급원과 상기 수요원을 제외한 노드를 포함 가능한 크기의 제 1 격자 네트워크를 생성하고, 상기 제 1 격자 네트워크에서 상기 공급원과 상기 수요원을 제외한 노드 외의 여분 노드가 존재하는 경우, 상기 제 1 격자 네트워크에서 상기 여분 노드의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 삭제하여 제 2 격자 네트워크를 생성하고, 상기 공급원의 개수 및 상기 수요원의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 상기 제 2 격자 네트워크에 무작위로 연결할 수 있다.The network generation unit may include a node excluding the supply source and the demand source in the entire node based on the number of all nodes including the supply source and the demand source, the number of the supply sources, and the number of the demand sources. When a first grid network having a size is created, and there are redundant nodes other than the node except for the supply source and the demand source in the first grid network, the number corresponding to the number of the redundant nodes in the first grid network The second grid network may be created by deleting nodes, and as many nodes as the number of the supply sources and the number corresponding to the demand sources may be randomly connected to the second grid network.

또한, 상기 네트워크 생성부는, 상기 제 1 격자 네트워크로 정방형의 격자 네트워크를 생성할 수 있다.The network generator may generate a square grid network as the first grid network.

또한, 상기 네트워크 생성부가 생성하는 상기 정방형의 격자 네트워크는 하기의 식 1 및 식 2를 만족하고,The square grid network generated by the network generator satisfies Equations 1 and 2 below,

[식 1][Equation 1]

α×α (β=0일 때) α × α (when β = 0)

[식 2][Equation 2]

(α+1)×(α+1) (0<β<1일 때)( α +1) × ( α +1) (When 0 < β <1)

여기에서, un-(sd)이고,

Figure 112019046355759-pat00005
(α는 정수, β는 소수)이고, n은 상기 공급원과 상기 수요원을 포함하는 전체 노드 개수이고, s는 상기 공급원 개수이고, d는 상기 수요원의 개수일 수 있다.Where u = n- ( s + d ),
Figure 112019046355759-pat00005
( α is an integer, β is a prime number), n is the total number of nodes including the supply source and the demand source, s is the number of the supply source, d may be the number of the demand source.

또한, 상기 네트워크 생성부는, 상기 제 1 격자 네트워크에서 가장자리에 대응하는 노드 중 적어도 일부를 삭제하여 제2 격자 네트워크를 생성할 수 있다.The network generator may generate a second grid network by deleting at least some of nodes corresponding to edges in the first grid network.

또한, 상기 가장자리에 대응하는 노드는 연결 중심도가 3 이하인 노드일 수 있다.Also, the node corresponding to the edge may be a node having a connection center of 3 or less.

또한, 상기 네트워크 생성부가 삭제하는 노드가 복수개인 경우, 상기 삭제되는 복수개의 노드는 가장자리를 따라 연속적으로 상호 이웃하게 배열되는 노드일 수 있다.In addition, when there are a plurality of nodes deleted by the network generation unit, the plurality of deleted nodes may be nodes that are continuously arranged next to each other along an edge.

또한, 상기 네트워크 변환부는, 상기 공급원의 개수 및 상기 수요원의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 연결중심도가 1이 되도록 상기 제 2 격자 네트워크에 무작위로 연결할 수 있다.The network converter may randomly connect the number of nodes corresponding to the number of the supply sources and the number of the demand sources to the second grid network such that the connection center is one.

또한, 상기 네트워크 변환부는, 상기 초기 격자 네트워크에서 무작위로 엣지를 삭제하되, 삭제되는 엣지의 총 개수는 하기의 식 4이고,The network converter may randomly delete edges from the initial grid network, and the total number of edges deleted is Equation 4 below.

[식 4][Equation 4]

Figure 112019046355759-pat00006
Figure 112019046355759-pat00006

여기에서, m(p)는 상기 초기 격자 네트워크에서 삭제되는 엣지의 총 개수이고,

Figure 112019046355759-pat00007
은 상기 초기 격자 네트워크의 엣지 개수이고, p는 상기 격자비율이고, (n-1)은 완전한 수지선 네트워크의 엣지 개수이고, n은 상기 공급원과 상기 수요원을 포함하는 전체 노드 개수일 수 있다.Where m ( p ) is the total number of edges removed from the initial grid network,
Figure 112019046355759-pat00007
Is the number of edges of the initial grid network, p is the grid ratio, ( n -1) is the number of edges of the complete resin network, n is the total number of nodes including the supply source and the demand source.

또한, 상기 격자비율은 하기의 식 5에 따라 계산될 수 있다.In addition, the lattice ratio may be calculated according to Equation 5 below.

[식 5][Equation 5]

Figure 112019046355759-pat00008
Figure 112019046355759-pat00008

또한, 상기 네트워크 변환부는, 네트워크를 변화시키는 과정 중에 네트워크 모델이 둘 이상으로 분리된 경우, 상기 분리된 네트워크 모델을 분리 전 상태로 복구하고 상기 네트워크 모델의 분리를 유발한 엣지와는 다른 엣지를 조절하여, 네트워크 모델이 1개로 유지되도록 제어할 수 있다.In addition, when the network model is separated into two or more during the process of changing the network, the network converter restores the separated network model to a state before separation and adjusts an edge different from the edge that caused the separation of the network model. Thus, the network model can be controlled to be kept as one.

또한, 상기 네트워크 변환부는, 네트워크를 변화시키던 도중 또는 변화시킨 이후에, 연결 중심도가 1인 노드의 개수가 변경되는 경우, 상기 연결 중심도가 1인 노드의 개수를 상기 공급원의 개수와 상기 수요원의 개수의 합에 대응되도록 노드의 연결을 조절할 수 있다.In addition, when the number of nodes having a connection center degree of 1 is changed during or after changing the network, the network converter determines the number of nodes having the connection center degree of 1 as the number of supply sources and the demand. The connection of nodes can be adjusted to correspond to the sum of the number of circles.

또한, 상기 네트워크 변환부는, 상기 연결 중심도가 1인 노드 중 상기 공급원과 상기 수요원을 제외한 오류 노드를 상기 공급원 중 임의의 공급원 또는 상기 수요원 중 임의의 수요원에 연결 중심도가 1이 되도록 연결하고, 상기 임의의 공급원을 상기 공급원에서 또는 상기 임의의 수요원을 상기 수요원에서 제외하고, 상기 임의의 공급원 또는 상기 임의의 수요원에 연결 중심도가 1이 되도록 연결된 오류 노드를 상기 공급원 또는 상기 수요원에 포함시킬 수 있다.The network converting unit may be configured such that an error node excluding the supply source and the demand source among the nodes having the connection center degree 1 is connected to any supply source of the supply source or any demand source of the demand source. A fault node connected to any of the sources or any of the sources of demand, wherein the source of the source or It can be included in the demand source.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-mentioned means for solving the problems are merely exemplary and should not be construed as limiting the present application. In addition to the above-described exemplary embodiments, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 공급원, 수요원 등 상수도관망의 제원들을 변수로 하여 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델을 생성함으로써, 이러한 무작위 네트워크 모델을 활용하여 보다 회복탄력적인 상수도관망 시스템을 구축하기 위해 상수도관망의 주요 변인들을 조정한 결과를 보다 효과적이고 용이하게 분석할 수 있다. 이를테면 이러한 무작위 네트워크 모델을 통계적 기법으로 분석하여 해당 상수도관망의 기능성 및 취약성을 파악할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present invention, by generating a random network model reflecting the characteristics of the water supply network by using the parameters of the water supply network, such as the source of supply, demand source as a variable, a more resilient water supply network system by utilizing such a random network model The results of adjusting key variables of the water supply network to construct can be analyzed more effectively and easily. For example, these random network models can be analyzed by statistical techniques to identify the functionality and vulnerability of the waterworks network.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 격자비율 및 공급원 개수 등을 조정한 결과를 분석할 수 있는 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델을 생성함으로써, 기후변화 등으로 인한 외부충격의 빈도와 강도가 증가하는 상황에서 이에 따른 피해를 사전 예방 및 최소화할 수 있으며, 재난 비용의 저감 및 인간에게 필수적인 물의 안정적으로 공급할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present invention, by generating a random network model reflecting the water supply network characteristics that can analyze the results of adjusting the grid ratio, the number of sources, etc., the frequency and intensity of external shocks due to climate change, etc. increases. In this situation, damages can be prevented and minimized in advance, and disaster costs can be reduced, and water necessary for humans can be stably supplied.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 상수도관망 특성을 반영한 시스템 모델링을 함으로써, 격자비율 및 공급원 개수 조정 등의 분석결과를 통해 보다 회복탄력적인 상수도관망 디자인을 제시할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, by modeling the system reflecting the characteristics of the water supply network, it is possible to present a more resilient water supply network design through the analysis results such as adjusting the grid ratio and the number of sources.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects obtainable herein are not limited to the effects as described above, and other effects may exist.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 흐름도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 초기 격자 네트워크 생성 과정의 일 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 과정의 일 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 네트워크를 변화시키는 단계 수행 중 또는 수행 이후에, 공급원 또는 수요원이 아님에도 불구하고 연결 중심도가 1이 되는 오류를 해결하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 전체 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 결과로서 생성된 네트워크 모델을 나타내는 개념도이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 장치의 블록도이다.
1 is a flowchart of a random network modeling method reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present application.
2 is a conceptual diagram illustrating an example of an initial grid network generation process of a random network modeling method reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present application.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of a process of changing a grid network corresponding to a given grid ratio of a random network modeling method reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 4 illustrates an error in which the connection centrality is 1 even when the network is not a supply source or a demand source during or after changing a network of a random network modeling method reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present application. It is a conceptual diagram for explaining an example of a solution process.
5 is a flowchart illustrating an entire algorithm of a random network modeling method reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present application.
6 is a conceptual diagram illustrating a network model generated as a result of a random network modeling method reflecting characteristics of a water supply network according to an embodiment of the present application.
7 is a block diagram of a random network modeling apparatus reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present application.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present disclosure. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is "connected" to another part, it is not only "directly connected" but also "electrically connected" or "indirectly connected" with another element in between. "Includes the case.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located on another member "on", "upper", "top", "bottom", "bottom", "bottom", this means that any member This includes not only the contact but also the presence of another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding the other components unless specifically stated otherwise.

이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법(이하 '본 네트워크 모델링 방법'이라 함) 및 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 장치(이하 '본 네트워크 모델링 장치'라 함)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a random network modeling method reflecting the characteristics of the water supply network according to an embodiment of the present application (hereinafter referred to as 'the present network modeling method') and a random network modeling apparatus reflecting the characteristic of the water supply network according to an embodiment of the present application (hereinafter referred to as Network modeling device ').

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 흐름도이다.1 is a flowchart of a random network modeling method reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present application.

도 1을 참조하면, 본 네트워크 모델링 방법은, 공급원과 수요원을 포함하는 노드와 노드를 연결하는 엣지를 포함하는 초기 격자 네트워크를 생성하는 단계(S100)를 포함할 수 있다. 또한, 본 네트워크 모델링 방법은 엣지를 조절하여 초기 격자 네트워크를 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 단계(S200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the present network modeling method may include generating an initial grid network including a node including a supply source and a demand source and an edge connecting the nodes (S100). In addition, the network modeling method may include changing the initial grid network to a grid network corresponding to a given grid ratio by adjusting an edge (S200).

네트워크는 개체를 나타내는 노드와 노드들의 연결관계를 나타내는 엣지를 포함하는 구조를 의미할 수 있다. 상수도관망에 네트워크 이론을 적용하는 경우, 공급원(source), 수요원(demand) 및 교차점(intersection)은 노드가 될 수 있고, 파이프는 엣지가 될 수 있다. 여기에서 교차점은, 공급원 또는 수요원이 아니면서 파이프로 연결되어 있는 지점을 의미한다(이하 전체 노드에서 공급원과 수요원을 제외한 노드를 '교차점'이라 함). 연결 중심도 측면에서 교차점은 연결 중심도가 2 이상인 노드를 지칭하는 것일 수 있다. 또한, 격자 네트워크란 노드와 엣지가 반복적으로 배열되어 적어도 일부 영역이 격자를 이루는 네트워크를 의미할 수 있다.The network may mean a structure including a node representing an entity and an edge representing a connection relationship between the nodes. When applying network theory to a water supply network, sources, demands, and intersections can be nodes, and pipes can be edges. In this case, the intersection means a point connected by a pipe rather than a supply source or a demand source (hereinafter, a node except a supply source and a demand source is called an 'intersection point'). An intersection point in terms of connection center view may refer to a node having a connection center degree of 2 or more. In addition, the grid network may refer to a network in which nodes and edges are repeatedly arranged to form at least a portion of the grid.

상수도관망은 2차원 평면상에 수지선(tree) 및 격자(grid)망이 혼재되어 있고, 일반적으로 공급원에서 수요원으로 중요 자원을 운송한다. 관망 내 격자비율(이하 '격자비율'이라 함)은 전체 상수도관망의 기능성 및 강건성에 영향을 주는 주요 요인으로 판단된다. 격자비율에 따라, 본 네트워크 모델링 방법에 의해 생성된 네트워크는 교차점이 전부 격자로 이루어진 네트워크와, 공급원으로부터 수요원까지 완전한 수지선으로 이루어진 네트워크 사이에서 조정될 수 있다.The water supply network has a mixture of tree and grid networks on a two-dimensional plane, and generally transports important resources from a supply source to a demand source. The grid ratio (hereinafter referred to as 'grid ratio') in the pipe network is considered to be a major factor affecting the functionality and robustness of the entire water supply network. According to the grid ratio, the network generated by the present network modeling method can be adjusted between a network whose intersection is a grid entirely and a network composed of complete resin wires from a source to a demand source.

S100 단계는 공급원과 수요원을 포함하는 노드와 노드를 연결하는 엣지를 포함하는 초기 격자 네트워크를 생성하는 단계이다.In step S100, an initial grid network including a node including a supply source and a demand source and an edge connecting the node is generated.

S100 단계는 교차점, 공급원 및 수요원의 개수와 격자비율을 변수로 지정하여 무작위로 네트워크를 생성할 수 있다. 이 때, 생성된 네트워크는 방향성이 없는 일원화 무방향 네트워크(primal undirected network)일 수 있다.In step S100, a network may be randomly generated by designating the number and intersection ratios of grids, supply sources, and demand sources as variables. In this case, the generated network may be a primary undirected network without directivity.

S200 단계는 엣지를 조절하여 초기 격자 네트워크를 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 단계이다.In step S200, the edge is adjusted to change the initial grid network into a grid network corresponding to a given grid ratio.

S200 단계에서, 엣지를 조절한다는 것은, 엣지의 개수를 증가시키거나 감소시키는 것을 의미할 수 있다.In step S200, adjusting the edge may mean increasing or decreasing the number of edges.

도 2는 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 초기 격자 네트워크 생성 과정의 일 예를 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating an example of an initial grid network generation process of a random network modeling method reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present application.

S100 단계는 공급원과 수요원을 포함하는 전체 노드의 개수, 공급원의 개수 및 수요원의 개수에 기초하여 전체 노드에서 상기 공급원과 수요원을 제외한 노드를 포함 가능한 크기의 제 1 격자 네트워크를 생성하는 단계(S110)를 포함할 수 있다.Step S100 is a step of generating a first grid network having a size that can include nodes excluding the supply source and the demand source from all nodes based on the total number of nodes including the source and the demand source, the number of the source and the demand source. It may include (S110).

S110 단계에서, 전체 노드에서 공급원과 수요원을 제외한 노드는 교차점을 의미한다. 도 2에서 도면부호 S110으로 지칭된 네트워크를 참조하면, 공급원과 수요원을 제외한 노드를 포함 가능한 크기의 제 1 격자 네트워크를 생성한다는 것은, 가로 노드 개수 m(예를 들면 8), 세로 노드 개수 n(예를 들면 8)인 직사각형의 2차원 격자 네트워크를 생성함에 있어서 공급원과 수요원을 제외한 노드(교차점)를 모두 포함할 수 있는 크기로 m, n 값을 설정하는 것을 의미할 수 있다. 예시적으로, 제1 격자 네트워크는 교차점을 모두 포함할 수 있는 크기를 갖는 정방형의 2차원 격자 네트워크로 생성될 수 있다. 이에 대해서는 수학식 등을 통해 보다 구체적으로 후술하기로 한다.In step S110, the nodes except for the supply source and the demand source in the total node means the intersection. Referring to the network denoted by reference numeral S110 in FIG. 2, generating a first grid network having a size capable of including a node excluding a supply source and a demand source may include a horizontal node number m (eg, 8) and a vertical node number n. In generating a rectangular two-dimensional grid network (for example, 8), it may mean that m and n values are set to a size that can include both nodes (intersection points) except for a supply source and a demand source. In an exemplary embodiment, the first lattice network may be generated as a square two-dimensional lattice network having a size that may include all intersections. This will be described later in more detail through equations.

또한, S100 단계는 제 1 격자 네트워크의 노드 개수가 전체 노드의 개수에서 공급원의 개수와 수요원의 개수를 뺀 노드 개수보다 커서 여분 노드가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 제 1 격자 네트워크에서 여분 노드의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 삭제하여 제 2 격자 네트워크를 생성하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.In operation S100, when the number of nodes in the first grid network is greater than the number of nodes obtained by subtracting the number of supply sources and the number of demand sources from the total number of nodes, it is determined that an extra node exists. In operation S120, a second grid network may be generated by deleting as many nodes as the number of nodes.

S120 단계에서, 여분 노드가 존재하는 것으로 판단되는 경우는, 제 1 격자 네트워크가 교차점의 개수보다 큰 노드 개수를 갖도록 생성된 경우를 의미할 수 있다. 즉, 제 1 격자 네트워크에서 여분 노드의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 삭제하여 제 2 격자 네트워크를 생성한다는 것은, 교차점을 모두 포함 가능한 크기로 생성되었던 제1 격자 네트워크를 교차점(전체 노드에서 공급원과 수요원을 뺀 노드)의 개수에 정확히 대응하는 격자 네트워크로 변경하여 생성한다는 것을 의미할 수 있다.In operation S120, when it is determined that the spare node exists, it may mean that the first grid network is generated to have a number of nodes larger than the number of intersections. That is, creating a second grid network by deleting as many nodes as the number of spare nodes in the first grid network means that the first grid network that has been created to have a size that can include all the intersections is a point of intersection (the source of supply at all nodes). It can mean that it is generated by changing to a grid network that exactly corresponds to the number of nodes minus the demand source.

또한, S100 단계는 공급원의 개수 및 수요원의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 제 2 격자 네트워크에 무작위로 연결하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.In addition, step S100 may include a step (S130) of connecting at least as many nodes corresponding to the number of sources and the number of demand sources to the second grid network (S130).

S130 단계에서 공급원의 개수에 대응하는 개수만큼 무작위로 연결된 노드는 공급원으로 모델링될 수 있고, 수요원의 개수에 대응하는 개수만큼 무작위로 연결된 노드는 수요원으로 모델링될 수 있다.In operation S130, nodes randomly connected to the number corresponding to the number of supply sources may be modeled as supply sources, and nodes randomly connected to the number corresponding to the number of demand sources may be modeled as demand sources.

이상과 같이 S110 내지 S130 단계를 수행하면, S100 단계의 초기 격자 네트워크가 생성될 수 있다.By performing the steps S110 to S130 as described above, an initial grid network of the step S100 may be generated.

이하에서는 본원과 관련된 구성들에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter will be described in more detail with respect to the configuration associated with the present application.

도 2를 참조하면, S110 단계에서, 제 1 격자 네트워크는 정방형의 격자 네트워크로 생성될 수 있다. 정방형의 격자 네트워크는 가로와 세로의 길이가 같은 사각형의 구조를 가진 2차원의 네트워크를 의미한다.Referring to FIG. 2, in step S110, the first grid network may be generated as a square grid network. The square grid network refers to a two-dimensional network having a rectangular structure having the same length and width.

S110 단계의 정방형의 격자 네트워크는 하기의 식 1 및 식 2를 만족하고,The square lattice network of step S110 satisfies Equations 1 and 2 below,

[식 1][Equation 1]

α×α (β=0일 때) α × α (when β = 0)

[식 2][Equation 2]

(α+1)×(α+1) (0<β<1일 때)( α +1) × ( α +1) (When 0 < β <1)

여기에서, un-(sd)이고,

Figure 112019046355759-pat00009
(α는 정수, β는 소수)이고, n은 공급원과 수요원을 포함하는 전체 노드 개수이고, s는 공급원 개수이고, d는 수요원의 개수인 것일 수 있다.Where u = n- ( s + d ),
Figure 112019046355759-pat00009
( α is an integer, β is a prime number), n is the total number of nodes including the source and the demand source, s is the number of sources, d may be the number of demand sources.

이 때, u는 교차점의 개수를 의미할 수 있다. β=0일 때, 제 1 격자 네트워크의 노드의 개수는 교차점의 개수와 같고, 0<β<1일 때, 제 1 격자 네트워크의 노드의 개수는 교차점의 개수보다 크며, 여분 노드가 존재할 수 있다. 따라서, 0<β<1일 때 S120 단계가 수행될 수 있다.In this case, u may mean the number of intersections. When β = 0, the number of nodes of the first lattice network is equal to the number of intersections, and when 0 < β <1, the number of nodes of the first lattice network is larger than the number of intersections, and there may be extra nodes. . Therefore, step S120 may be performed when 0 < β <1.

예를 들어 도 2를 참조하면, 전체 노드 개수(n) 100, 공급원 개수(s) 1, 수요원 개수(d) 40, 격자비율(p) 0인 입력값이 주어지는 경우, 초기 격자 네트워크는 상기 식 1 및 식 2에 따라 다음과 같이 생성될 수 있다.For example, referring to FIG. 2, when an input value of the total number of nodes n 100, the number of supply sources s 1, the number of demand sources d 40, and the grid ratio p p 0 is given, the initial grid network is the above. According to Equation 1 and 2 can be generated as follows.

우선, u=100-(1+40)=59이고,

Figure 112019046355759-pat00010
=7+β (0<β<1)이다. 이 때, α는 7이다. 따라서, S110 단계에서는 (α+1)×(α+1)=(7+1)×(7+1) 즉, 8×8인 2차원의 제1 격자 네트워크를 생성할 수 있다(도 2의 S110 참조). 그런데 현재 교차점의 개수(u)는 59이므로, 8×8=64의 노드를 갖는 제1 격자 네트워크에는 5개만큼의 여분 노드가 포함된 것으로 볼 수 있다. 따라서, S120단계는 (α+1)×(α+1)-u=(7+1)×(7+1)-59=5만큼의 여분 노드를 삭제함으로써, 전체 노드에서 공급원과 수요원을 제외한 노드인 교차점에 정확하게 대응하도록 노드를 조절하여 제 2 격자 네트워크를 생성할 수 있다(도 2의 S120 참조). 이 때, 제 2 격자 네트워크는 노드의 개수가 u=59인 k×l 격자 네트워크를 생성할 수 있다. 이 때, k는 격자 네트워크의 가로 노드 개수일 수 있고, l은 격자 네트워크의 세로 노드 개수일 수 있다. 도 2의 S130을 참조하면, S130 단계는 (sd)개의 공급원과 수요원에 해당하는 노드를 생성 후 무작위로 상기 제 2 격자 네트워크의 절점에 연결할 수 있다.First, u = 100-(1 + 40) = 59,
Figure 112019046355759-pat00010
= 7 + β (0 < β <1). ( Alpha) is 7 at this time. Therefore, in the step S110 (α +1) × (α +1) = (7 + 1) × (7 + 1) That is, it is possible to generate an 8 × 8 of the first grid network of a two-dimensional (S110, see the Fig. 2 ). However, since the number of current intersection points u is 59, it can be seen that the first grid network having nodes of 8x8 = 64 includes as many as 5 spare nodes. Thus, step S120 (α +1) × (α +1 ) - u = (7 + 1) × (7 + 1) -59 = node except the source and the demand source by deleting redundant nodes in a 5 by, in the entire node The second grid network may be generated by adjusting nodes to accurately correspond to phosphorus intersection points (see S120 of FIG. 2). In this case, the second lattice network may generate a k × l lattice network in which the number of nodes is u = 59. In this case, k may be the number of horizontal nodes of the grid network, l may be the number of vertical nodes of the grid network. Referring to S130 of FIG. 2, in step S130, nodes corresponding to ( s + d ) supply sources and demand sources may be randomly connected to nodes of the second grid network.

도 2를 참조하면, S120 단계는, S110 단계의 제 1 격자 네트워크에서 가장자리(테두리)에 대응하는 노드 중 적어도 일부를 삭제하여 제2 격자 네트워크를 생성할 수 있다. 이 경우, 제 1 격자 네트워크의 전체에서 무작위로 노드를 삭제할 때와 달리, 초기 격자비율을 유지할 수 있다.Referring to FIG. 2, in operation S120, a second grid network may be generated by deleting at least some of the nodes corresponding to the edges (borders) in the first grid network in step S110. In this case, unlike when randomly deleting nodes in the entire first grid network, the initial grid ratio can be maintained.

이 때, 가장자리에 대응하는 노드는 연결 중심도가 3 이하인 노드일 수 있다. 또한, 가장자리에 대응하는 노드는 연결 중심도가 2 이상인 노드일 수 있다. 연결 중심도(degree centrality)란 하나의 노드가 갖는 엣지의 개수를 의미한다. 따라서, 공급원과 수요원에 해당하는 노드는 연결 중심도가 1이고, 교차점에 해당하는 노드는 연결 중심도가 2 이상일 수 있다. 다만 교차점에 해당하는 노드 중 제1 격자 네트워크의 가장자리에 위치하는 노드들(교차점들)은 연결 중심도가 3 이하이면서 2 이상일 수 있다. 반면에 제1 격자 네트워크에서 가장자리 보다 내부에 위치하는 노드들(교차점들)은 연결 중심도가 4일 수 있다. 따라서, 연결 중심도가 2 이상이고 3 이하인 노드를 제거하면 제1 격자 네트워크에서 가장자리에 대응하는 노드들이 제거될 수 있다.In this case, the node corresponding to the edge may be a node having a connection center of 3 or less. Also, the node corresponding to the edge may be a node having a connection center degree of 2 or more. Degree centrality means the number of edges of a node. Therefore, the nodes corresponding to the supply source and the demand source may have a connection center degree of 1, and a node corresponding to an intersection may have a connection center degree of 2 or more. However, nodes (intersections) positioned at the edge of the first grid network among the nodes corresponding to the intersection may have two or more connection centers of three or less. On the other hand, nodes (intersections) located inside the edge of the first lattice network may have a connection center degree of four. Thus, when nodes having a connection center of 2 or more and 3 or less are removed, nodes corresponding to edges in the first grid network may be removed.

예시적으로 도 2를 참조하면, S120 단계에서 삭제되는 노드가 복수개인 경우, 삭제되는 복수개의 노드는 가장자리를 따라 연속적으로 상호 이웃하게 배열되는 노드인 것일 수 있다.For example, referring to FIG. 2, when there are a plurality of nodes to be deleted in step S120, the plurality of nodes to be deleted may be nodes that are consecutively arranged next to each other along an edge.

또한, 도 2를 참조하면, S130 단계에서, 공급원과 수요원에 대응하는 노드의 무작위의 연결은 제 2 격자 네트워크에 무작위로 연결되는 노드가 연결 중심도가 1이 되는 무작위의 연결인 것일 수 있다. 전술한 바와 같이, 연결 중심도가 2 이상인 노드는 교차점에 해당하고 연결 중심도가 1인 노드가 수지선과 연결되는 공급원 또는 수요원일 수 있다.In addition, referring to FIG. 2, in step S130, the random connection of the nodes corresponding to the supply source and the demand source may be a random connection in which a node randomly connected to the second grid network has a connection center degree of 1. . As described above, a node having a connection center degree of 2 or more may be a supply source or a demand source in which a node corresponding to an intersection point and a node having a connection center degree of 1 are connected to a resin wire.

참고로, 임의의 실제 상수도관망과 비교분석을 위해 모델링을 할 경우 노드, 공급원, 수요원의 개수 정보가 필요하며, 이를 바탕으로 공급원과 수요원에 해당하는 노드는 연결 중심도 1을 만족하게끔 생성될 수 있다.For reference, when modeling for comparative analysis with any actual water supply network, information on the number of nodes, sources, and demand sources is required. Based on this, nodes corresponding to the sources and demand sources are created to satisfy the connection center diagram 1. Can be.

도 3은 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 과정의 일 예를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of a process of changing a grid network corresponding to a given grid ratio of a random network modeling method reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present disclosure.

본 네트워크 모델링 방법의 S200 단계는 초기 격자 네트워크에서 무작위로 엣지를 삭제하되, 삭제되는 엣지의 총 개수는 하기의 식 4일 수 있다.In step S200 of the network modeling method, edges are randomly deleted from the initial grid network, and the total number of edges deleted may be Equation 4 below.

[식 4][Equation 4]

Figure 112019046355759-pat00011
Figure 112019046355759-pat00011

여기에서, m(p)는 초기 격자 네트워크에서 삭제되는 엣지의 총 개수이고,

Figure 112019046355759-pat00012
은 초기 격자 네트워크의 엣지 개수이고, p는 격자비율이고, (n-1)은 완전한 수지선 네트워크의 엣지 개수이고, n은 공급원과 수요원을 포함하는 전체 노드 개수일 수 있다. 이 때, 초기 격자 네트워크는 S100 단계에 의해 생성된 네트워크를 의미할 수 있다.Where m ( p ) is the total number of edges removed from the initial grid network,
Figure 112019046355759-pat00012
Is the number of edges of the initial grid network, p is the grid ratio, ( n -1) is the number of edges of the complete resin network, and n can be the total number of nodes including the source and demand source. At this time, the initial grid network may mean a network generated by the step S100.

도 3을 참조하면, 격자비율에 따라 삭제되는 총 엣지의 개수가 조절될 수 있다. 격자비율은 0이상 1이하이며, 격자비율이 0인 경우 초기 격자 네트워크를 의미하고, 격자비율이 1인 경우 완전한 수지선 네트워크를 의미할 수 있다.Referring to FIG. 3, the total number of edges deleted according to the grid ratio may be adjusted. The lattice ratio may be 0 or more and 1 or less, and when the lattice ratio is 0, it may mean an initial lattice network.

초기 격자 네트워크의 엣지의 개수인

Figure 112019046355759-pat00013
는,
Figure 112019046355759-pat00014
로 나타낼 수 있다. S120 단계의 제 2 격자 네트워크가 k×l일 때, 제 2 격자 네트워크의 엣지의 개수는 (k-1)·l+(l-1)·k일 수 있다. 따라서, 제 2 격자 네트워크에 공급원의 개수와 수요원의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 연결한 초기 격자 네트워크는 (k-1)·l+(l-1)·k+(sd)일 수 있다. 완전한 수지선 네트워크의 엣지의 개수인
Figure 112019046355759-pat00015
는,
Figure 112019046355759-pat00016
로 나타낼 수 있다. 이 때, S200 단계에서 임의의 격자비율을 갖는 네트워크 엣지 개수는
Figure 112019046355759-pat00017
를 만족한다. 초기 격자 네트워크가 p=0인 상태로 생성되면 S200 단계는 엣지를 삭제하는 단계가 되는데, 이때 노드의 개수는 변화가 없으므로 특정 격자 비율에 대응하는 격자 네트워크의 노드의 개수인 n(p)는,
Figure 112019046355759-pat00018
와 같이 격자비율과 무관하게 모두 동일한 것으로 나타낼 수 있다. 여기에서,
Figure 112019046355759-pat00019
는 초기 격자 네트워크의 노드의 개수이고,
Figure 112019046355759-pat00020
는 완전한 수지선 네트워크의 노드의 개수이다. 예를 들어, p=1인 완전한 수지선 네트워크의 엣지의 개수는 전체 노드의 개수보다 1개 적다(아래 표 1 참조).The number of edges in the initial grid network
Figure 112019046355759-pat00013
Is,
Figure 112019046355759-pat00014
It can be represented as. When the second lattice network in step S120 is k × l , the number of edges of the second lattice network may be ( k −1) · l + ( l −1) · k . Therefore, an initial grid network in which the number of nodes corresponding to the number of supply sources and the number of demand sources is connected to the second grid network is ( k −1) · l + ( l −1) · k + ( s + d ). Can be. The number of edges in the complete resin network
Figure 112019046355759-pat00015
Is,
Figure 112019046355759-pat00016
It can be represented as. At this time, the number of network edges having an arbitrary grid ratio in step S200
Figure 112019046355759-pat00017
Satisfies. When the initial grid network is created with p = 0, the step S200 is to delete the edge. Since the number of nodes is not changed, n ( p ), which is the number of nodes of the grid network corresponding to a specific grid ratio,
Figure 112019046355759-pat00018
It can be expressed as the same regardless of the lattice ratio. From here,
Figure 112019046355759-pat00019
Is the number of nodes in the initial grid network,
Figure 112019046355759-pat00020
Is the number of nodes in the complete resin network. For example, the number of edges of a complete resin network of p = 1 is one less than the total number of nodes (see Table 1 below).

이 때, 격자비율은 하기의 식 5에 따라 계산되는 것일 수 있다.In this case, the lattice ratio may be calculated according to Equation 5 below.

[식 5][Equation 5]

Figure 112019046355759-pat00021
Figure 112019046355759-pat00021

도 3과 하기 표 1은 격자비율(p)의 변화에 따른 엣지의 감소 및 네트워크의 변화 양상을 나타내고 있다. 표 1에서 p는 격자비율, n은 노드의 개수, m은 특정 격자비율에 대응하는 격자 네트워크의 엣지의 개수를 의미한다. 격자비율이 0에서 1로 가까워질수록 관망 내 격자가 감소하고, 완전한 수지선 네트워크에 가까워짐을 확인할 수 있다.3 and Table 1 below show the change of the edge and the change of the network according to the change of the grid ratio p . In Table 1, p is a grid ratio, n is the number of nodes, and m is the number of edges of the grid network corresponding to a specific grid ratio. As the lattice ratio approaches 0 to 1, it can be seen that the lattice in the network decreases and the closer to the complete resin wire network.

[표 1]TABLE 1

Figure 112019046355759-pat00022
Figure 112019046355759-pat00022

S200 단계는, 단계 수행 중에 네트워크 모델이 둘 이상으로 분리된 경우, 분리된 네트워크 모델을 분리 전 상태로 복구하고 네트워크 모델의 분리를 유발한 엣지와는 다른 엣지를 조절하여, 네트워크 모델이 1개로 유지되도록 제어할 수 있다. 즉, S200 단계는 네트워크의 구성(component)이 1개로 유지되는 조건을 만족하는 범위 내에서 엣지를 무작위로 삭제할 수 있다.In step S200, when two or more network models are separated during the execution of the step, the separated network model is restored to its pre-separation state and the edges different from the edges causing the separation of the network models are maintained so that the network model remains one. Can be controlled. That is, in step S200, an edge may be deleted at random within a range that satisfies a condition in which one component of a network is maintained.

분리된 네트워크 모델을 분리 전 상태로 복구한다는 것은, 네트워크의 분리를 유발한 엣지를 분리 전 상태로 되돌림을 의미할 수 있다. 예를 들어, 어떤 2개의 노드 사이의 엣지를 삭제하였을 때 네트워크가 분리된 경우, 해당 노드들 사이를 다시 엣지로 연결하는 것을 의미할 수 있다.Restoring a detached network model to its pre-separation state may mean returning the edge that caused the detachment to the pre-separation state. For example, when a network is separated when an edge between two nodes is deleted, this may mean that the nodes are connected to the edge again.

도 4는 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 네트워크를 변화시키는 단계 수행 중 또는 수행 이후에, 공급원 또는 수요원이 아님에도 불구하고 연결 중심도가 1이 되는 오류를 해결하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 4 illustrates an error in which the connection centrality is 1 even when the network is not a supply source or a demand source during or after changing a network of a random network modeling method reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present application. It is a conceptual diagram for explaining an example of a solution process.

본 네트워크 모델링 방법은, S200 단계 수행 중 또는 수행 이후에, 연결 중심도가 1인 노드의 개수가 변경되는 경우, 연결 중심도가 1인 노드의 개수를 공급원의 개수와 수요원의 개수의 합에 대응되도록 노드의 연결을 조절하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.In the network modeling method, when the number of nodes having a connection center degree of 1 is changed during or after performing step S200, the number of nodes having a connection center degree of 1 is equal to the sum of the number of supply sources and the number of demand sources. Adjusting the connection of the node to correspond (S300).

S200 단계 수행 전에는, 연결 중심도가 1인 노드의 개수는 공급원의 개수와 수요원의 개수를 합한 개수에 대응될 수 있다. 따라서, 연결 중심도가 1인 노드의 개수가 변경됨은, S200 단계의 엣지를 조절하는 과정에서 공급원 또는 수요원이 아님에도 불구하고 연결 중심도가 1인 노드가 발생함을 의미할 수 있다. 이는 교차점이 연결 중심도가 1이 되는 경우를 의미할 수 있다.Before performing step S200, the number of nodes having a connection center degree of 1 may correspond to the sum of the number of supply sources and the number of demand sources. Therefore, the change in the number of nodes having a connection center degree of 1 may mean that a node having a connection center degree of 1 occurs in the process of adjusting the edge of step S200 even though it is not a supply source or a demand source. This may mean a case where the intersection point becomes 1.

S300 단계는, 연결 중심도가 1인 노드 중 공급원과 수요원을 제외한 오류 노드를 공급원 중 임의의 공급원 또는 수요원 중 임의의 수요원에 연결 중심도가 1이 되도록 연결하고, 임의의 공급원을 공급원에서 또는 임의의 수요원을 수요원에서 제외하고, 임의의 공급원 또는 임의의 수요원에 연결 중심도가 1이 되도록 연결된 오류 노드를 공급원 또는 수요원에 포함시킬 수 있다. In step S300, the error node excluding the supply source and the demand source among the nodes having the connection center degree 1 is connected to any supply source of the supply source or any demand source of the demand source so that the connection center degree is 1, and the supply source is any source. An error node connected to any source or any source can be included in the source or source, excluding at or any source of demand from the source.

연결 중심도가 1인 노드 중 공급원과 수요원을 제외한 오류 노드는, S200 단계의 엣지를 삭제하는 과정에서 연결 중심도가 1이 된 교차점을 의미할 수 있다. S300 단계는 이러한 오류 노드를 공급원 중 어느 하나 또는 수요원 중 어느 하나에 연결되도록 이동시키게 되는데, 이러한 과정에서, 해당 오류 노드가 연결된 해당 공급원 또는 해당 수요원은 연결 중심도가 더 이상 1이 아니게 될 수 있다. 따라서, S300 단계는 상술한 바와 같이 연결 중심도가 1이 아니게 된 상기 해당 공급원 또는 상기 해당 수요원은 공급원 또는 수요원에서 제외하고, 대신에 상기 해당 공급원 또는 상기 해당 수요원에 새롭게 연결된 오류 노드를 공급원 또는 수요원에 포함시킬 수 있다. 이러한 오류 노드의 이동에 따라, S300 단계에서 네트워크의 공급원 또는 수요원이 재정의될 수 있다. 즉, 오류 노드는 새로운 공급원 또는 수요원이 될 수 있다.The error node excluding the supply source and the demand source among the nodes having the connection center degree 1 may mean an intersection point at which the connection center degree is 1 in the process of deleting an edge in step S200. In step S300, such an error node is moved to be connected to any one of the sources or any one of the demand sources. In this process, the corresponding source or the demand source to which the error node is connected will no longer be 1 in the connection center. Can be. Therefore, in step S300, the corresponding supply source or the corresponding demand source whose connection center degree is not 1 as described above is excluded from the supply source or demand source, and instead, the error node newly connected to the corresponding supply source or the corresponding demand source is replaced. It can be included in the source or demand source. As the error node moves, the source or demand source of the network may be redefined in step S300. That is, the faulty node can be a new source or demand source.

예를 들어, 도 4의 좌측 네트워크는, 공급원이 7번, 수요원이 5번 및 6번일 수 있다. 도 4의 가운데 네트워크는, 노드 1과 노드 4를 연결하는 엣지가 삭제된 경우, 노드 4가 공급원 또는 수요원이 아님에도 불구하고 연결 중심도가 1이 될 수 있다. 이 때, 노드 4를 오류 노드라고 할 수 있다. 도 4의 우측 네트워크에서, 오류 노드인 노드 4는 수요원 6에 연결 중심도가 1이 되도록 연결될 수 있다. 이 때, 노드 6을 수요원에서 제외하고, 노드 4를 수요원으로 재정의할 수 있다.For example, in the left network of FIG. 4, the source may be 7 times and the demand sources 5 and 6. In the middle network of FIG. 4, when the edge connecting the node 1 and the node 4 is deleted, the connection center diagram may be 1 even though the node 4 is not a supply source or a demand source. At this time, node 4 may be referred to as an error node. In the right network of Fig. 4, node 4, which is an error node, may be connected to the demand source 6 such that the connection center degree is 1. At this time, node 6 may be excluded from the demand source, and node 4 may be redefined as the demand source.

상술한 설명에서, 단계 S100 내지 S200은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수 있다.In the above description, steps S100 to S200 may be further divided into additional steps, or combined into fewer steps, according to embodiments herein. In addition, some steps may be omitted as necessary.

도 5는 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 전체 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an entire algorithm of a random network modeling method reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present application.

도 5를 참조하면, S100 단계는, 전체 노드의 개수, 공급원의 개수, 수요원의 개수 및 격자비율을 입력 받아, 전체 노드의 개수에서 공급원의 개수와 수요원의 개수를 뺀 노드 개수(이하 '교차점의 개수'라 함)만큼의 노드로 이루어진 격자 네트워크를 생성하고, 교차점의 개수가 공급원의 개수와 수요원의 개수를 합한 개수보다 작은 경우에는 전체 노드의 개수, 공급원의 개수, 수요원의 개수 및 격자비율을 다시 입력 받고, 교차점의 개수가 공급원의 개수와 수요원의 개수를 합한 개수 이상인 경우에는 전체 노드를 무작위로 소팅하고, 소팅된 순서대로 노드를 추가하고, 엣지를 연결하고, 추가된 노드의 개수가 공급원의 개수와 수요원의 개수를 합한 개수에 대응되는 경우에는 초기 격자 네트워크가 생성되고, 추가된 노드의 개수가 공급원의 개수와 수요원의 개수를 합한 개수에 대응되지 않는 경우에는 소팅된 순서에 따라 다시 노드를 추가하고, 엣지를 연결하는 과정을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, in step S100, the number of total nodes, the number of supply sources, the number of demand sources, and the grid ratio are input, and the number of nodes obtained by subtracting the number of supply sources and the number of demand sources from the total number of nodes (hereinafter, ' Create a grid network of nodes), and if the number of intersections is less than the sum of the number of sources and demand sources, then the total number of nodes, the number of sources, and the number of sources And inputting the grid ratio again, and if the number of intersections is equal to or greater than the sum of the number of supply sources and the demand source, randomly sort all nodes, add nodes in the sorted order, connect edges, If the number of nodes corresponds to the sum of the number of sources and the number of demand sources, an initial grid network is created, and the number of nodes added is the number of sources and demand If the number of circles does not correspond to the sum of the numbers, it may include adding nodes again in the sorted order and connecting edges.

S200 단계는, 입력 받은 격자비율에 따라 정해진 삭제되어야 하는 엣지의 총 개수가 0인 경우에는 바로 결과물이 얻어지고, 삭제되는 엣지의 총 개수가 0보다 큰 경우에는 모든 엣지를 무작위로 소팅하고, 소팅된 순서에 따라 엣지를 삭제하고, 네트워크 모델이 2개 이상으로 분리된 경우에는 분리된 네트워크 모델을 분리 전 상태로 복구하고, 그 엣지를 지나쳐서 다시 소팅된 순서에 따라 엣지를 삭제하고, 네트워크 모델이 1개로 유지되는 경우에는 삭제된 엣지의 총 개수가 입력 받은 격자비율에 따라 정해진 삭제되어야 하는 엣지의 총 개수에 대응되지 않는 경우에는 다시 소팅된 순서에 따라 엣지를 삭제하고, 삭제된 엣지의 총 개수가 입력 받은 격자비율에 따라 정해진 삭제되어야 하는 엣지의 총 개수에 대응되는 경우에는 S300 단계로 넘어가는 과정을 포함할 수 있다.In step S200, if the total number of edges to be deleted according to the input grid ratio is 0, the result is immediately obtained. If the total number of edges to be deleted is larger than 0, all edges are sorted randomly and sorted. Delete the edges in the same order, if the network model is separated into two or more, restore the separated network model to its pre-detachment state, delete the edges in the sorted order after passing the edges, If it is maintained as one, if the total number of deleted edges does not correspond to the total number of edges to be deleted according to the input grid ratio, the edges are deleted in the sorted order again, and the total number of edges deleted. If S corresponds to the total number of edges to be deleted according to the input grid ratio, the process goes to step S300. It may include.

S300 단계는, 공급원 또는 수요원이 아니면서 연결 중심도가 1인 노드(이하 '교차점이면서 연결 중심도가 1인 노드'라 함)의 개수가 0인 경우에는 바로 결과물을 얻고, 교차점이면서 연결 중심도가 1인 노드의 개수가 0보다 큰 경우에는 모든 수요원을 무작위로 소팅하고, 교차점이면서 연결 중심도가 1인 노드 세트를 소팅된 순서에 따라 연결 중심도가 1이 되도록 수요원의 뒤로 이동시키고, 그 수요원을 이동된 노드로 대체시키고, 교차점이면서 연결 중심도가 1인 노드의 개수가 0이 될 때까지 반복하는 과정을 포함할 수 있다.In the step S300, when the number of nodes having a connection center of 1 (hereinafter referred to as 'intersection and a node having a connection center of 1') of 0 is not a supply source or a demand source, the result is immediately obtained, and the intersection and connection center are obtained. If the number of nodes with a degree of 1 is greater than 0, then all the sources of demand are sorted randomly, and the set of nodes with intersections and connection centers of 1 is moved back to the demand source so that the connection centers are 1 in the sorted order. And replacing the demand source with the moved node, and repeating until the number of nodes having the intersection point and the connection center degree becomes 0.

도 5를 참조하면, 본 네트워크 모델링 방법에 의해 얻어진 결과물은 2차원의 네트워크일 수 있다.Referring to FIG. 5, the result obtained by the network modeling method may be a two-dimensional network.

도 6은 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법의 결과로서 생성된 네트워크 모델을 나타내는 개념도이다.6 is a conceptual diagram illustrating a network model generated as a result of a random network modeling method reflecting characteristics of a water supply network according to an embodiment of the present application.

도 6에서 좌측 네트워크는 전체 노드의 개수에서 공급원의 개수와 수요원의 개수를 뺀 노드 개수만큼의 노드로 이루어진 네트워크를 나타낼 수 있고, 이는 S120 단계의 제 2 격자 네트워크일 수 있다(도 2 참조). 또한, 가운데 네트워크들은 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 과정을 나타내는 것일 수 있다. p=0일 때는, S200 단계의 초기 격자 네트워크를 나타낼 수 있고, p=0.5일 때는, 격자비율 0.5에 대응하는 격자 네트워크를 나타낼 수 있고, p=1일 때는, 완전한 수지선 네트워크를 나타낼 수 있다.In FIG. 6, the left network may represent a network composed of as many nodes as the number of nodes minus the number of supply sources and the number of demand sources, which may be the second grid network in step S120 (see FIG. 2). . In addition, the middle networks may represent a process of changing to a grid network corresponding to a given grid ratio. When p = 0, the initial lattice network in step S200 can be represented, when p = 0.5, the lattice network corresponding to the lattice ratio 0.5 can be represented, and when p = 1, the complete resin wire network can be represented. .

도 6을 참조하면, S100 단계에서 초기 격자 네트워크를 생성하는 과정과 S200 단계에서 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 과정이 모두 무작위로 진행되기 때문에, 전체 노드의 개수, 공급원의 개수 및 수요원의 개수를 입력 받아 생성한 초기 격자 네트워크로부터 완전한 수지선 네트워크로 변형되는 일련의 과정을 묶은 루틴을 다량 확보할 수 있다.Referring to FIG. 6, since a process of generating an initial grid network in step S100 and a process of changing to a grid network corresponding to a grid ratio in step S200 are all performed at random, the total number of nodes, the number of supply sources, and the demand source. It is possible to secure a large number of routines that combine a series of processes of transforming an initial grid network generated by inputting the number of to a complete resin network.

본 네트워크 모델링 방법은 상술한 본 네트워크 모델링 방법에 의해 생성된 상수도관망 특성을 반영한 네트워크 모델을 사용함에 있어서, 최초 모든 변수를 입력하여 해당 입력값을 갖는 무작위 네트워크를 생성할 수 있다.The present network modeling method uses a network model reflecting the characteristics of the water supply network generated by the above-described network modeling method, and inputs all the first variables to generate a random network having the corresponding input values.

추가적으로, 본 네트워크 모델링 방법은 상기 네트워크 모델의 알고리즘을 모듈화하여 초기 격자 네트워크를 생성하는 과정과 특정 격자비율을 만족시키는 변형과정을 포함할 수 있고, 이 경우 초기값을 고정하듯 초기 격자 네트워크를 고정시킴으로써 비교평가에 용이하게 쓰일 수 있다. 여기에서, 초기값은, 실제 특정지역의 상수도관망의 제원으로서, 전체 노드의 개수, 공급원의 개수 및 수요원의 개수를 포함할 수 있다. 또한, 다량 확보된 루틴을 사용하여 격자비율 변화에 따른 네트워크의 기능성 및 취약성을 평가할 수 있다.In addition, the present network modeling method may include a process of generating an initial grid network by modularizing the algorithm of the network model and a process of modifying a specific grid ratio. In this case, the initial grid network may be fixed by fixing the initial value. It can be easily used for comparative evaluation. Here, the initial value is actually a specification of the water supply network of a specific region, and may include the total number of nodes, the number of supply sources, and the number of demand sources. In addition, a large number of routines can be used to evaluate the functionality and vulnerability of the network as the grid rate changes.

나아가, 본 네트워크 모델링 방법에 의해 생성된 상수도관망 특성을 반영한 네트워크 모델을 이용하여, 전체 노드의 개수, 공급원의 개수, 수요원의 개수 및 격자비율 중 적어도 하나 이상을 조정하여 분석할 수 있다. 그 분석한 결과를 토대로 외부충격에 따른 피해를 예방 또는 최소화할 수 있는 회복탄력적인 상수도관망을 설계할 수 있다.Furthermore, by using a network model reflecting the characteristics of the water supply network generated by the network modeling method, at least one or more of the total number of nodes, the number of supply sources, the number of demand sources, and the grid ratio may be adjusted and analyzed. Based on the analysis results, a resilient water supply network can be designed to prevent or minimize the damage from external shocks.

한편, 이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 장치에 대하여 설명한다. 다만, 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 장치는, 전술한 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법과 카테고리만 달리할 뿐 동일하거나 상응하는 기술적 특징을 공유하는 발명이라 할 것이므로, 설명의 편의를 위하여 앞서 살핀 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.Meanwhile, hereinafter, a random network modeling apparatus reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present application will be described. However, the random network modeling apparatus reflecting the characteristics of the water supply network according to an embodiment of the present application is the same or a corresponding technical feature only in the random network modeling method reflecting the characteristics of the water supply network according to the embodiment of the present application, but only in different categories. Since it will be referred to as an invention to share, for the convenience of description, the same reference numerals are used for the same configuration as the salping configuration, and overlapping description will be briefly or omitted.

도 7은 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 장치의 블록도이다.7 is a block diagram of a random network modeling apparatus reflecting water supply network characteristics according to an embodiment of the present application.

도 7을 참조하면, 본 네트워크 모델링 장치는, 공급원과 수요원을 포함하는 노드와 노드를 연결하는 엣지를 포함하는 초기 격자 네트워크를 생성하는 네트워크 생성부(710) 및 엣지를 조절하여 초기 격자 네트워크를 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 네트워크 변환부(720)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the apparatus for modeling a network may control an initial grid network by adjusting an edge and a network generator 710 for generating an initial grid network including a node including a supply source and a demand source and an edge connecting the nodes. It may include a network converter 720 for changing to a grid network corresponding to a given grid ratio.

네트워크 생성부(710)는 공급원과 수요원을 포함하는 노드와 노드를 연결하는 엣지를 포함하는 초기 격자 네트워크를 생성한다. 네트워크 변환부(720)는 엣지를 조절하여 초기 격자 네트워크를 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시킨다.The network generator 710 generates an initial grid network including a node including a supply source and a demand source and an edge connecting the nodes. The network converter 720 adjusts an edge to change the initial grid network into a grid network corresponding to a given grid ratio.

네트워크 생성부(710)는, 공급원과 수요원을 포함하는 전체 노드의 개수, 공급원의 개수 및 수요원의 개수에 기초하여 공급원과 수요원을 제외한 노드를 포함 가능한 크기의 제 1 격자 네트워크를 생성할 수 있다. 이에 대해서는 방법 카테고리에서 전술한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.The network generator 710 may generate a first grid network having a size that may include nodes except for the supply source and the demand source, based on the total number of nodes including the supply source and the demand source, the number of the supply sources, and the number of the demand sources. Can be. Since this has been described above in the method category, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 네트워크 생성부(710)는, 제 1 격자 네트워크에서 공급원과 수요원을 제외한 노드 외의 여분 노드가 존재하는 경우, 제 1 격자 네트워크에서 여분 노드의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 삭제한 제 2 격자 네트워크를 생성할 수 있다. 이에 대해서는 방법 카테고리에서 전술한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.In addition, when there are redundant nodes other than the nodes excluding the supply source and the demand source in the first grid network, the network generator 710 deletes the number of nodes corresponding to the number of spare nodes in the first grid network. A two grid network can be created. Since this has been described above in the method category, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 네트워크 생성부(710)는, 공급원의 개수 및 수요원의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 제 2 격자 네트워크에 무작위로 연결할 수 있다. 이에 대해서는 방법 카테고리에서 전술한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.In addition, the network generator 710 may randomly connect as many nodes as the number of supply sources and the number of demand sources to the second grid network. Since this has been described above in the method category, a detailed description thereof will be omitted.

네트워크 생성부(710)는, 제 1 격자 네트워크로 정방형의 격자 네트워크를 생성할 수 있다. 이 때, 정방형의 격자 네트워크는 가로와 세로의 길이가 같은 사각형의 구조를 가진 네트워크를 의미한다.The network generator 710 may generate a square grid network as the first grid network. At this time, the square grid network means a network having a rectangular structure having the same length and width.

네트워크 생성부(710)가 생성하는 상기 정방형의 격자 네트워크는 하기의 식 1 및 식 2를 만족하고,The square grid network generated by the network generator 710 satisfies Equation 1 and Equation 2 below.

[식 1][Equation 1]

α×α (β=0일 때) α × α (when β = 0)

[식 2][Equation 2]

(α+1)×(α+1) (0<β<1일 때)( α +1) × ( α +1) (When 0 < β <1)

여기에서, un-(sd)이고,

Figure 112019046355759-pat00023
(α는 정수, β는 소수)이고, n은 상기 공급원과 상기 수요원을 포함하는 전체 노드 개수이고, s는 상기 공급원 개수이고, d는 상기 수요원의 개수인 것일 수 있다. 이 때, u는 교차점의 개수를 의미할 수 있다. β=0일 때, 제 1 격자 네트워크의 노드의 개수는 교차점의 개수와 같고, 0<β<1일 때, 제 1 격자 네트워크의 노드의 개수는 교차점의 개수보다 크며, 여분 노드가 존재할 수 있다. 따라서, 네트워크 생성부(710)는, 0<β<1일 때 제 1 격자 네트워크에서 여분 노드의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 삭제하여 제 2 격자 네트워크를 생성할 수 있다.Where u = n- ( s + d ),
Figure 112019046355759-pat00023
( α is an integer, β is a prime number), n is the total number of nodes including the supply source and the demand source, s is the number of the supply source, d may be the number of the demand source. In this case, u may mean the number of intersections. When β = 0, the number of nodes of the first lattice network is equal to the number of intersections, and when 0 < β <1, the number of nodes of the first lattice network is larger than the number of intersections, and there may be extra nodes. . Therefore, when 0 < β <1, the network generator 710 may generate the second grid network by deleting as many nodes as the number of spare nodes in the first grid network.

또한, 네트워크 생성부(710)는, 제 1 격자 네트워크에서 가장자리에 대응하는 노드 중 적어도 일부를 삭제하여 제2 격자 네트워크를 생성할 수 있다. 이 때, 가장자리에 대응하는 노드는, 연결 중심도가 3 이하인 노드인 것일 수 있다. 이에 대해서는 방법 카테고리에서 전술한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.In addition, the network generator 710 may generate the second grid network by deleting at least some of the nodes corresponding to the edges in the first grid network. In this case, the node corresponding to the edge may be a node having a connection center of 3 or less. Since this has been described above in the method category, a detailed description thereof will be omitted.

네트워크 생성부(710)가 삭제하는 노드가 복수개인 경우, 삭제되는 복수개의 노드는 가장자리를 따라 연속적으로 상호 이웃하게 배열되는 노드인 것일 수 있다. 이에 대해서는 방법 카테고리에서 전술한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.When there are a plurality of nodes to be deleted by the network generator 710, the plurality of nodes to be deleted may be nodes that are continuously arranged next to each other along the edge. Since this has been described above in the method category, a detailed description thereof will be omitted.

네트워크 변환부(720)는, 공급원의 개수 및 수요원의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 연결중심도가 1이 되도록 제 2 격자 네트워크에 무작위로 연결할 수 있다. 이 때, 제 2 격자 네트워크에 무작위로 연결되는 모든 노드는 공급원 또는 수요원일 수 있다.The network converter 720 may randomly connect as many nodes as the number of supply sources and the number of demand sources to the second grid network such that the connection center is one. At this time, all nodes randomly connected to the second grid network may be a supply source or a demand source.

네트워크 변환부(720)는, 초기 격자 네트워크에서 무작위로 엣지를 삭제하되, 삭제되는 엣지의 총 개수는 하기의 식 4이고,The network converter 720 randomly deletes edges in the initial grid network, and the total number of edges deleted is Equation 4 below.

[식 4][Equation 4]

Figure 112019046355759-pat00024
Figure 112019046355759-pat00024

여기에서, m(p)는 상기 초기 격자 네트워크에서 삭제되는 엣지의 총 개수이고,

Figure 112019046355759-pat00025
은 상기 초기 격자 네트워크의 엣지 개수이고, p는 상기 격자비율이고, (n-1)은 완전한 수지선 네트워크의 엣지 개수이고, n은 상기 공급원과 상기 수요원을 포함하는 전체 노드 개수인 것일 수 있다. 이에 대해서는 방법 카테고리에서 전술한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.Where m ( p ) is the total number of edges removed from the initial grid network,
Figure 112019046355759-pat00025
Is the number of edges of the initial grid network, p is the grid ratio, ( n -1) is the number of edges of the complete resin network, n may be the total number of nodes including the supply source and the demand source. . Since this has been described above in the method category, a detailed description thereof will be omitted.

이 때, 격자비율은, 하기의 식 5에 따라 계산되는 것일 수 있다.In this case, the lattice ratio may be calculated according to Equation 5 below.

[식 5][Equation 5]

Figure 112019046355759-pat00026
Figure 112019046355759-pat00026

네트워크 변환부(720)는, 네트워크를 변화시키는 과정 중에 네트워크 모델이 둘 이상으로 분리된 경우, 분리된 네트워크 모델을 분리 전 상태로 복구하고 네트워크 모델의 분리를 유발한 엣지와는 다른 엣지를 조절하여, 네트워크 모델이 1개로 유지되도록 제어할 수 있다. 이에 대해서는 방법 카테고리에서 전술한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.When the network model is separated into two or more networks during the process of changing the network, the network converter 720 restores the separated network model to its pre-separation state and adjusts an edge different from the edge that caused the separation of the network model. For example, it can be controlled to maintain one network model. Since this has been described above in the method category, a detailed description thereof will be omitted.

네트워크 변환부(720)는, 네트워크를 변화시키던 도중 또는 변화시킨 이후에, 연결 중심도가 1인 노드의 개수가 변경되는 경우, 연결 중심도가 1인 노드의 개수를 공급원의 개수와 수요원의 개수의 합에 대응되도록 노드의 연결을 조절할 수 있다. 이에 대해서는 방법 카테고리에서 전술한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.When the number of nodes having a connection center degree of 1 is changed during or after changing the network, the network converter 720 may determine the number of nodes having a connection center degree of 1 as the number of supply sources and the demand source. The connection of nodes can be adjusted to correspond to the sum of the numbers. Since this has been described above in the method category, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 네트워크 변환부(720)는, 연결 중심도가 1인 노드 중 공급원과 수요원을 제외한 오류 노드를 공급원 중 임의의 공급원 또는 수요원 중 임의의 수요원에 연결 중심도가 1이 되도록 연결하고, 임의의 공급원을 공급원에서 또는 임의의 수요원을 수요원에서 제외하고, 임의의 공급원 또는 임의의 수요원에 연결 중심도가 1이 되도록 연결된 오류 노드를 공급원 또는 수요원에 포함시킬 수 있다. 이에 대해서는 방법 카테고리에서 전술한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.In addition, the network converter 720 connects an error node excluding a supply source and a demand source among nodes having a connection center degree of 1 to any supply source of the supply source or any demand source of the demand source so that the connection center degree is 1. It is possible to include in the source or demand source an error node that is connected to any source or any demand source so that the concentricity is 1 for any source or any demand source, excluding any source from any source or any demand source. Since this has been described above in the method category, a detailed description thereof will be omitted.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor ( d igital s ig n al p ro s ss ), a microcomputer, It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a field programmable array (FPA), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. . The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For convenience of explanation, one processing device may be described as being used, but one of ordinary skill in the art will appreciate that the processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device. Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. Or may be permanently or temporarily embodied in a signal wave to be transmitted. The software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 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.Random network modeling method reflecting the characteristics of the water supply network according to an embodiment of the present application, may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means may be recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

또한, 전술한 본 네트워크 모델링 방법은, 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.In addition, the above-described network modeling method may be implemented in the form of a computer program or an application executed by a computer stored in a recording medium.

한편, 본원은 상술한 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법을 이용하여 생성된 무작위 네트워크 모델을 분석하여 실제 상수도관망의 기능성 및 취약도를 분석하는 방법을 제공할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상술한 프로그램, 프로그램 매체, 또는 그러한 방법이 투영된 장치의 형태로도 제공될 수 있다.On the other hand, the present application can provide a method for analyzing the functionality and fragility of the actual water supply network by analyzing the random network model generated by using a random network modeling method reflecting the characteristics of the water supply network according to the embodiment of the present application described above. . The method may also be provided in the form of a program, a program medium, or a device in which the method is projected.

또한, 본원은 상술한 본원의 일 실시예에 따른 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법을 이용하여 생성된 무작위 네트워크 모델에서 격자비율 및 공급원 개수 중 적어도 하나를 조정한 결과를 분석하여 상수도관망을 설계하는 방법을 제공할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상술한 프로그램, 프로그램 매체, 또는 그러한 방법이 투영된 장치의 형태로도 제공될 수 있다.In addition, the present application design the water supply network by analyzing the result of adjusting at least one of the grid ratio and the number of sources in the random network model generated using the random network modeling method reflecting the characteristics of the water supply network according to the embodiment of the present application described above It can provide a way to. The method may also be provided in the form of a program, a program medium, or a device in which the method is projected.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the above description, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present application.

S100: 초기 격자 네트워크를 생성하는 단계
S200: 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 단계
700: 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 장치
710: 네트워크 생성부 720: 네트워크 변환부
S100: step of creating an initial grid network
S200: changing to a grid network corresponding to a given grid ratio
700: Random network modeling device reflecting water supply network characteristics
710: network generator 720: network converter

Claims (15)

무작위 네트워크 모델링 방법에 있어서,
(a) 공급원과 수요원을 포함하는 노드와 상기 노드를 연결하는 엣지를 포함하는 초기 격자 네트워크를 생성하는 단계; 및
(b) 상기 엣지를 조절하여 상기 초기 격자 네트워크를 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 단계를 포함하되,
상기 (b) 단계는,
단계 수행 중에 네트워크 모델이 둘 이상으로 분리된 경우, 상기 분리된 네트워크 모델을 분리 전 상태로 복구하고 상기 네트워크 모델의 분리를 유발한 엣지와는 다른 엣지를 조절하여, 네트워크 모델이 1개로 유지되도록 제어하는 것인, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
In the random network modeling method,
(a) creating an initial grid network comprising a node comprising a supply source and a demand source and an edge connecting the nodes; And
(b) adjusting the edge to change the initial grid network to a grid network corresponding to a given grid ratio;
In step (b),
If two or more network models are separated during the execution of the step, the separated network model is restored to its pre-separation state, and an edge different from the edge that caused the separation of the network model is controlled to maintain one network model. Random network modeling method reflecting the water supply network characteristics.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
(a1) 상기 공급원과 상기 수요원을 포함하는 전체 노드의 개수, 상기 전체 노드에서 상기 공급원의 개수 및 상기 수요원의 개수에 기초하여 상기 공급원과 상기 수요원을 제외한 노드를 포함 가능한 크기의 제 1 격자 네트워크를 생성하는 단계;
(a2) 상기 제 1 격자 네트워크의 노드 개수가 상기 전체 노드의 개수에서 상기 공급원의 개수와 상기 수요원의 개수를 뺀 노드 개수보다 커서 여분 노드가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 제 1 격자 네트워크에서 상기 여분 노드의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 삭제하여 제 2 격자 네트워크를 생성하는 단계; 및
(a3) 상기 공급원의 개수 및 상기 수요원의 개수에 대응하는 개수만큼의 노드를 상기 제 2 격자 네트워크에 무작위로 연결하는 단계를 포함하는 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
The method of claim 1,
In step (a),
(a1) a first size having a size capable of including nodes except for the supply source and the demand source based on the total number of nodes including the supply source and the demand source, the number of the supply sources in the total node, and the number of the demand sources; Creating a grid network;
(a2) when the number of nodes of the first grid network is greater than the number of nodes obtained by subtracting the number of the supply sources and the number of the demand sources from the total number of nodes, it is determined that an extra node exists. Creating a second grid network by deleting as many nodes as the number of spare nodes; And
(a3) random network modeling method reflecting the water supply network characteristics comprising the step of randomly connecting the number of nodes corresponding to the number of the source and the number of the demand source to the second grid network.
제2항에 있어서,
상기 (a1) 단계에서, 상기 제 1 격자 네트워크는 정방형의 격자 네트워크로 생성되는 것인, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
The method of claim 2,
In the step (a1), the first grid network is a random network modeling method that reflects the water supply network characteristics that are generated as a square grid network.
제3항에 있어서,
상기 (a1) 단계의 상기 정방형의 격자 네트워크는 하기의 식 1 및 식 2를 만족하고,
[식 1]
α×α (β=0일 때)
[식 2]
(α+1)×(α+1) (0<β<1일 때)
여기에서, un-(sd)이고,
Figure 112019046355759-pat00027
(α는 정수, β는 소수)이고, n은 상기 공급원과 상기 수요원을 포함하는 전체 노드 개수이고, s는 상기 공급원 개수이고, d는 상기 수요원의 개수인 것인, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
The method of claim 3,
The square lattice network of step (a1) satisfies Equations 1 and 2 below,
[Equation 1]
α × α (when β = 0)
[Equation 2]
( α +1) × ( α +1) (When 0 < β <1)
Where u = n- ( s + d ),
Figure 112019046355759-pat00027
( α is an integer, β is a prime number), n is the total number of nodes including the supply source and the demand source, s is the number of the supply source, d is the number of the demand source, reflecting the water supply network characteristics Random network modeling method.
제2항에 있어서,
상기 (a2) 단계는, 상기 (a1) 단계의 제 1 격자 네트워크에서 가장자리에 대응하는 노드 중 적어도 일부를 삭제하여 제2 격자 네트워크를 생성하는 것인, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
The method of claim 2,
The step (a2) is a random network modeling method that reflects the water supply network characteristics, to generate a second grid network by deleting at least some of the nodes corresponding to the edge in the first grid network of the step (a1).
제5항에 있어서,
상기 가장자리에 대응하는 노드는 연결 중심도가 3 이하인 노드인 것인, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
The method of claim 5,
The node corresponding to the edge is a node having a connection center of 3 or less, random network modeling method reflecting the water supply network characteristics.
제5항에 있어서,
상기 (a2) 단계에서 삭제되는 노드가 복수개인 경우, 상기 삭제되는 복수개의 노드는 가장자리를 따라 연속적으로 상호 이웃하게 배열되는 노드인 것인, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
The method of claim 5,
If the plurality of nodes to be deleted in the step (a2), the plurality of deleted nodes are nodes that are arranged adjacent to each other continuously along the edge, random network modeling method reflecting the characteristics of the water supply network.
제2항에 있어서,
상기 (a3) 단계에서, 상기 무작위의 연결은 상기 제 2 격자 네트워크에 무작위로 연결되는 노드가 연결 중심도가 1이 되는 무작위의 연결인 것인, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
The method of claim 2,
In the step (a3), the random connection is a random network modeling method that reflects the water supply network characteristics, the node that is randomly connected to the second grid network is a random connection having a connection center degree of 1.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 초기 격자 네트워크에서 무작위로 엣지를 삭제하되,
삭제되는 엣지의 총 개수는 하기의 식 4이고,
[식 4]
Figure 112019046355759-pat00028

여기에서, m(p)는 상기 초기 격자 네트워크에서 삭제되는 엣지의 총 개수이고,
Figure 112019046355759-pat00029
은 상기 초기 격자 네트워크의 엣지 개수이고, p는 상기 격자비율이고, (n-1)은 완전한 수지선 네트워크의 엣지 개수이고, n은 상기 공급원과 상기 수요원을 포함하는 전체 노드 개수인 것인, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
The method of claim 1,
In step (b), random edges are deleted from the initial grid network.
The total number of edges deleted is Equation 4 below,
[Equation 4]
Figure 112019046355759-pat00028

Where m ( p ) is the total number of edges removed from the initial grid network,
Figure 112019046355759-pat00029
Is the number of edges of the initial grid network, p is the grid ratio, ( n -1) is the number of edges of the complete resin network, n is the total number of nodes including the supply source and the demand source, Random network modeling method reflecting water supply network characteristics.
제9항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 상기 격자비율은 하기의 식 5에 따라 계산되는 것인, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
[식 5]
Figure 112019046355759-pat00030
The method of claim 9,
In the step (b), the grid ratio is calculated according to Equation 5, random network modeling method reflecting the characteristics of the water supply network.
[Equation 5]
Figure 112019046355759-pat00030
삭제delete 제1항에 있어서,
(c) 상기 (b) 단계 수행 중 또는 수행 이후에, 연결 중심도가 1인 노드의 개수가 변경되는 경우, 상기 연결 중심도가 1인 노드의 개수를 상기 공급원의 개수와 상기 수요원의 개수의 합에 대응되도록 노드의 연결을 조절하는 단계를 더 포함하는 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
The method of claim 1,
(c) When the number of nodes having a connection center degree of 1 is changed during or after performing step (b), the number of nodes having the connection center degree of 1 is determined by the number of supply sources and the demand source. Random network modeling method that reflects the water supply network characteristics further comprising the step of adjusting the connection of the nodes to correspond to the sum of.
제12항에 있어서,
상기 (c) 단계는, 상기 연결 중심도가 1인 노드 중 상기 공급원과 상기 수요원을 제외한 오류 노드를 상기 공급원 중 임의의 공급원 또는 상기 수요원 중 임의의 수요원에 연결 중심도가 1이 되도록 연결하고, 상기 임의의 공급원을 상기 공급원에서 또는 상기 임의의 수요원을 상기 수요원에서 제외하고, 상기 임의의 공급원 또는 상기 임의의 수요원에 연결 중심도가 1이 되도록 연결된 오류 노드를 상기 공급원 또는 상기 수요원에 포함시키는 것인, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법.
The method of claim 12,
In the step (c), the error center of the node except for the supply source and the demand source among the nodes having the connection center degree 1 is connected to any supply source of the supply source or any demand source of the demand source to be 1; A fault node connected to any of the sources or any of the sources of demand, wherein the source of the source or Random network modeling method that reflects the water supply network characteristics that will be included in the demand source.
무작위 네트워크 모델링 장치에 있어서,
공급원과 수요원을 포함하는 노드와 상기 노드를 연결하는 엣지를 포함하는 초기 격자 네트워크를 생성하는 네트워크 생성부; 및
상기 엣지를 조절하여 상기 초기 격자 네트워크를 주어진 격자비율에 대응하는 격자 네트워크로 변화시키는 네트워크 변환부,
를 포함하되,
상기 네트워크 변환부는,
네트워크 모델이 둘 이상으로 분리된 경우, 상기 분리된 네트워크 모델을 분리 전 상태로 복구하고 상기 네트워크 모델의 분리를 유발한 엣지와는 다른 엣지를 조절하여, 네트워크 모델이 1개로 유지되도록 제어하는 것인, 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 장치.
In the random network modeling apparatus,
A network generator for generating an initial grid network including a node including a supply source and a demand source and an edge connecting the nodes; And
A network converter for adjusting the edge to change the initial grid network into a grid network corresponding to a given grid ratio;
Including,
The network converter,
When two or more network models are separated, the separated network model is restored to its pre-separation state and controlled to maintain one network model by adjusting an edge different from the edge that caused the separation of the network model. Random Network Modeling Device Reflecting Water Supply Network Characteristics.
제1항의 상수도관망 특성을 반영한 무작위 네트워크 모델링 방법을 실행시킬 수 있는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program capable of executing a random network modeling method reflecting the characteristics of a water supply network of claim 1.
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