KR102020561B1 - 일사량 데이터 평가 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일사량 데이터 평가 장치 및 방법을 개시하고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 데이터 평가 장치는 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터를 획득하는 일사량 데이터 획득부와 상기 일사량 데이터를 기초로 기 설정된 테스트를 수행하여 상기 일사량 데이터의 품질을 평가하는 일사량 데이터 분석부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 임계값 테스트, 시간 연속성 테스트, 경계면 테스트, 일사 지속 시간 테스트를 통해 일사량 데이터를 평가할 수 있으며, 이를 통해 품질이 높은 일사량 데이터를 제공할 수 있다.

Description

일사량 데이터 평가 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EVALUATING INSOLATION DATA}
본 발명은 일사량 데이터 평가 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 테스트를 통해 일사량 측정 데이터의 품질을 평가하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일사량은 일사의 세기이며, 태양으로부터 지구로 복사되는 에너지를 일사라 한다. 일사량은 일반적으로 1m2의 넓이에 복사된 양(일반적으로 Wh 단위 이용)으로 측정한다.
일사량 중에서, 수평면(일반적으로 평평한 지면)으로 입사하는 일사량은 수평면 일사량이라고 하며, 일사의 방향으로 수직인 면에 대해 도달하는 일사량은 법선면 일사량이라고 한다. 태양 복사량이 도달면에 직접 도달하는 일사량은 직달 일사량이라고 하며, 중간 매개 물질에 의해 산란되어 간접적으로 도달한 일사량은 산란 일사량, 그리고 일반적으로 직달 일사량과 산란 일사량의 합을 전 일사량이라고 한다. 태양에너지 분야에서는 이들 용어를 조합하여 보편적으로 수평면 전 일사량, 법선면 직달 일사량, 수평면 산란 일사량의 용어를 활용한다.
일사량을 구성하는 성분이 다양하기 때문에, 일사량 측정자는 지표에 도달하는 일사량을 정확하게 측정하기 위해, 각 성분의 양을 측정하는데 적합한 장치와 추가적인 부속기기를 활용하여야 한다.
예컨대 일사량 측정자는 수평면 전 일사량을 측정하는 일사계, 법선면 일사량, 그리고 산란 일사량을 측정하기 위한 태양추적정치와 직달일사계를 이용하게 된다. 그러나 각 성분의 양을 측정하는 장치 및 부속기기 자체가 갖는 오차와 측정자가 장치 및 부속기기를 사용하면서 발생하는 오차 때문에 종래의 일사량 측정 장치와 부속기기만을 이용한 일사량 측정 방법은 일사량 측정 데이터의 품질과 신뢰도가 떨어지는 문제점을 지니고 있었다.
따라서 일사량 측정 장치와 부속기기를 통해 측정된 일사량 데이터의 품질을 평가할 수 있는 기술의 필요성이 대두된다.
일본 공개특허공보 제16-045259호(2004.02.12.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 주된 기술적 과제는 일사량 측정 장치를 통해 측정된 일사량 데이터의 품질을 평가하는 일사량 데이터 평가 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 일사량 데이터를 평가하는 장치에 있어서, 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터를 획득하는 일사량 데이터 획득부; 및 상기 일사량 데이터를 기초로 기 설정된 테스트를 수행하여 상기 일사량 데이터의 품질을 평가하는 일사량 데이터 분석부를 포함한다.
바람직하게, 상기 일사량 데이터는, 수평면 전 일사량 데이터, 법선면 직달 일사량 데이터 및 수평면 산란 일사량 데이터 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 일사량 데이터 분석부는, 상기 일사량 데이터에 대한 흐림조건의 수평면 산란 일사량, 수평면 산란 일사량, 청명조건의 수평면 산란 일사량, 수평면 전 일사량, 수평면 산란 일사량, 수평면 직달 일사량, 대기권밖 일사량, 또는 태양 청천각을 기초로 기 설정된 임계값 테스트를 수행하는 임계값 테스트 모듈을 포함할 수 있다
바람직하게, 상기 일사량 데이터 분석부는, 상기 일사량 데이터에 대한 수평면 산란 일사량, 대기권밖 일사량, 수평면 직달 일사량, 또는 수평면 전 일사량을 기초로 기 설정된 시간 연속성 테스트를 수행하는 시간 연속성 테스트 모듈을 포함하되, 상기 일사량 데이터는 기준 시점에 획득된 일사량 데이터 및 상기 기준 시점의 이전 시점에 획득된 일사량 데이터를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 일사량 데이터 분석부는, 상기 일사량 데이터가 기 저장된 일사량 데이터의 분포를 기초로 설정된 최대최소경계면에 포함되는지 여부를 판단하는 경계면 테스트 모듈을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 일사량 데이터 분석부는, 상기 일사량 데이터가 획득된 하루 동안의 일사 지속 시간의 총합이 기 획득된 일사량 데이터에 대한 하루 동안의 일사 지속 시간의 최대값보다 작거나 같은지 여부를 판단하는 일사 지속 시간 테스트 모듈을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 일사량 데이터 분석부는, 상기 기 설정된 테스트 중 상기 일사량 데이터가 만족하지 않는 테스트에 대하여는 플래그를 부여하고, 상기 부여된 플래그에 따라 상기 일사량 데이터의 품질을 평가할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 실시예는, 일사량 데이터 평가 장치에서 수행되는 일사량 데이터 평가 방법에 있어서, 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터를 획득하는 일사량 데이터 획득 단계; 및 상기 일사량 데이터를 기초로 기 설정된 테스트를 수행하여 상기 일사량 데이터의 품질을 평가하는 일사량 데이터 분석 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 일사량 데이터는, 수평면 전 일사량 데이터, 법선면 직달 일사량 데이터 및 수평면 산란 일사량 데이터 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 일사량 데이터 분석 단계는, 상기 일사량 데이터에 대한 흐림조건의 수평면 산란 일사량, 수평면 산란 일사량, 청명조건의 수평면 산란 일사량, 수평면 전 일사량, 수평면 산란 일사량, 수평면 직달 일사량, 대기권밖 일사량, 또는 태양 청천각을 기초로 기 설정된 임계값 테스트를 수행하는 임계값 테스트 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 일사량 데이터 분석 단계는, 상기 일사량 데이터에 대한 수평면 산란 일사량, 대기권밖 일사량, 수평면 직달 일사량, 또는 수평면 전 일사량을 기초로 기 설정된 시간 연속성 테스트를 수행하는 시간 연속성 테스트 단계를 포함하되, 상기 일사량 데이터는 기준 시점에 획득된 일사량 데이터 및 상기 기준 시점의 이전 시점에 획득된 일사량 데이터를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 일사량 데이터 분석 단계는, 상기 일사량 데이터가 기 저장된 일사량 데이터의 분포를 기초로 설정된 최대최소경계면에 포함되는지 여부를 판단하는 경계면 테스트 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 일사량 데이터 분석 단계는, 상기 일사량 데이터가 획득된 하루 동안의 일사 지속 시간의 총합이 기 획득된 일사량 데이터에 대한 하루 동안의 일사 지속 시간의 최대값보다 작거나 같은지 여부를 판단하는 일사 지속 시간 테스트 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 일사량 데이터 분석 단계는, 상기 기 설정된 테스트 중 상기 일사량 데이터가 만족하지 않는 테스트에 대하여는 플래그를 부여하고, 상기 부여된 플래그에 따라 상기 일사량 데이터의 품질을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예는, 상술한 일사량 데이터 평가 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 임계값 테스트, 시간 연속성 테스트, 경계면 테스트, 일사 지속 시간 테스트를 통해 일사량 데이터를 평가할 수 있으며, 일사량 데이터의 평가를 통해 품질이 높은 일사량 데이터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 데이터 평가 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 데이터 평가 방법의 절차를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 데이터 분석 단계의 세부 절차를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2, 테스트 1, 테스트 2 등과 같이 서수나 숫자를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 각 구성요소들의 우위나 순서를 의미하는 것이 아니며, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 아니 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다.
이하에서 사용되는 용어와 그 의미는 아래 표 1과 같다.
<표 1>
Figure 112017119880302-pat00001
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 데이터 평가 장치(100, 이하 “일사량 데이터 평가 장치(100)”이라 함)의 구성을 도시한 도면이다.
일사량 데이터 평가 장치(100)는 다양한 테스트를 통해 일사량 측정 데이터의 품질을 분석하고 평가하는 장치로서, 도1에 도시된 바와 같이, 일사량 데이터 평가 장치(100)는 일사량 데이터 획득부(110), 일사량 데이터 분석부(120)를 포함하며, 제어부(130)를 더 포함할 수 있다. 일사량 데이터 획득부(110), 일사량 데이터 분석부(120) 및 제어부(130)는 유선 네트워크 또는 무선 네트워크를 통해 상호 연결될 수 있다.
일사량 데이터 획득부(110)는 외부의 일사량 측정 장치를 통해 측정된 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터를 획득한다. 일사량 데이터란 수평면 일사량 데이터, 법선면 일사량 데이터 및 산란 일사량 데이터 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서 여기서 말하는 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터란 수평면 일사량 데이터, 법선면 일사량 데이터, 산란 일사량 데이터, 수평면 전 일사량 데이터, 수평면 직달 일사량 데이터, 수평면 산란 일사량 데이터, 청명 조건의 수평면 산란 일사량, 흐림 조건의 수평면 산란 일사량 등 평가가 가능한 일사량과 관련된 데이터를 총칭하는 것으로 해석되어야 한다.
일사량 데이터 획득을 위해 일사량 데이터 획득부(110)는 유선 또는 무선 통신 기술을 사용할 수 있으며, 예컨대 일사량 데이터 획득부(110)는 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), Wi-Fi(Wireless Fidelity), LTE(Long Term Evolution) 등의 무선 통신 기술을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일사량 데이터 획득부(110)가 획득할 수 있는 일사량 데이터는 국내외 일사량 또는 일사와 관련된 측정, 관측, 측량 데이터 일체를 의미하는 것으로 해석해야 한다. 또한 일사량 데이터 획득부(110)는 실시간으로 국내외 일사량 데이터 측정자 또는 측정기관으로부터 일사량 데이터를 전송 받을 수도 있다. 예컨대 일사량 데이터 획득부(110)는 다양한 방법을 통해 측정한 1시간 간격의 국내외 일사량 관련 데이터를 측정자가 구비한 휴대용 단말기 혹은 일사량 측정 장치로부터 전송 받을 수 있다.
일사량 데이터 분석부(120)는 일사량 데이터 획득부(110)를 통해 획득한 일사량 데이터를 분석하고 해당 데이터의 품질을 평가하며, 일사량 데이터 획득부(110)를 통해 획득한 일사량 데이터의 품질을 평가하기 위해 기 설정된 테스트를 수행한다.
즉, 일사량 데이터 분석부(120)는 일사량 데이터 획득부(110)를 통해 획득한 일사량 데이터와, 청명조건, 흐림조건, IE(대기권밖 일사량), IG(수평면 전 일사량),IGC(상기 청명조건의 수평면 전 일사량),ID(수평면 산란 일사량),IB(수평면 직달 일사량), kt(청명지수), k(ID/IG),DBR(ID/IB),Kb(직달청명지수(=IB/IE)),IDC(상기 청명조건의 수평면 산란 일사량),IDOC(상기 흐림조건의 수평면 산란 일사량), θz(태양천정각), 및cof(계수값) 중 적어도 어느 하나 이상의 인자를 기초로 기 설정된 테스트를 수행하여 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터의 품질을 평가한다.
또한, 일사량 데이터 분석부(120)는 임계값 테스트를 수행하는 임계값 테스트 모듈(121), 시간 연속성 테스트를 수행하는 시간 연속성 테스트 모듈(123), 경계면 테스트를 수행하는 경계면 테스트 모듈(125) 및 일사 지속 시간 테스트를 수행하는 일사 지속 시간 테스트 모듈(127) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 각 모듈이 수행하는 테스트에 대해서는 이하에서 상세히 설명한다.
제어부(130)는 일사량 데이터 평가 장치(100)가 수행하는 기능들을 표시하고 수행 결과 또는 일사량 데이터를 저장 및 기록한다.
구체적으로 제어부(130)는 일사량 데이터 획득부(110)가 획득한 일사량 데이터 및 일사량 데이터 분석부(120)의 테스트 결과 중 적어도 어느 하나 이상을 저장하는 기록 모듈(131)과, 일사량 데이터 획득부(110)가 획득한 일사량 데이터 및 일사량 데이터 분석부(120)의 테스트 결과 중 적어도 어느 하나 이상을 나타내는 표시 모듈(133)을 구비한다.
기록 모듈(131)은 일사량 데이터 평가 장치(100) 관련 데이터를 저장 및 기록하기 위해 데이터베이스(Database) 형태로 구현될 수 있으며, 앞서 설명한 무선 통신 기술 역시 사용할 수 있다.
표시 모듈(133)은 일사량 데이터 획득부(110)가 획득한 일사량 데이터 및 일사량 데이터 분석부(120)의 테스트 결과 중 적어도 어느 하나 이상을 수치화하여 나타낼 수 있고, 그래프 등과 같은 형태로도 나타낼 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 다양한 형태로 전술한 모든 데이터와 테스트 결과를 표시할 수 있다.
지금부터는 일사량 데이터 분석부(120)가 구비하는 각 모듈이 수행하는 테스트를 상세히 설명한다.
먼저 표 1을 통해 나타낸 cof(?)의 경우 일사량과 관련된 다수의 데이터를 누적하여 생성한 장기 누적 데이터를 대상으로 통계 연산을 수행한 후 신뢰도 수준에 의해 결정된 임계치 값을 이용하여 설정해야 한다.
이 때 cof(?)를 설정하기 위해 수행하는 통계 연산, 신뢰도 수준 평가 등은 태양에너지 분야 혹은 일사량 데이터 측정 분야에서 사용되는 여러 일사 물리 모델을 통해 수행될 수 있으며, 일사량 데이터 획득부(110)가 획득하는 일사량 데이터의 형태에 따라 달리 수행될 수도 있다
예컨대, 일사량 데이터 평가 장치(100)는 일사량 데이터 획득부(110)가 국내의 일사량 데이터를 전송 받은 경우와 유럽의 일사량 데이터를 전송 받은 경우에는 cof(?)값을 설정하기 위한 물리 모델을 각각 달리 적용할 수 있음을 의미한다. 물리 모델이 달리 적용됨에 따라 통계 연산 및 신뢰도 수준 평가 역시 달라지므로 일사량 데이터의 형태에 따라 cof(?) 설정값 역시 달라지게 된다. 일사량 데이터의 형태뿐만 아니라 공간적인 요인, 시간적인 요인 등 다른 요인에 의해 cof(?)값을 설정하기 위한 물리 모델, 통계 연산, 신뢰도 수준 평가가 달라질 수 있음은 물론이다.
또한, 일사량 데이터 평가 장치(100)는 일사량 데이터 분석부(120)를 통해 수행하는 테스트 또는 일사량 데이터 품질 평가의 신뢰도를 높이기 위해 일사량 데이터의 형태를 설정할 수 있다. 예컨대, 일출, 일몰 시점 인근의 일사량 데이터는 품질 평가가 어렵다고 판단되면, 일사량 데이터 평가 장치(100)는 일사량 데이터 획득부(110)가 획득한 일사량 데이터 중 태양 고도각 7°이하인 곳에서 측정된 일사량 데이터는 테스트 혹은 품질 평가 항목에서 제외할 수 있다.
임계값 테스트 모듈(121)은 이하 표 2에 나타낸 임계값 테스트 1 내지 임계값 테스트 13 중 적어도 어느 하나 이상의 테스트를 수행한다. 이하 표 2에 기술한 표현 중 특정 용어의 기존 최소값은, 기록 모듈(131)에 누적된, 일사량 데이터 획득부(110)를 통해 획득한 일사량 데이터 값의 최소값을 의미하며, 이하 표 2에 기술한 표현 중 특정 용어의 기존 최대값은, 기록 모듈(131)에 누적된, 일사량 데이터 획득부(110)를 통해 획득한 일사량 데이터 값의 최대값을 의미한다.
<표 2>
Figure 112017119880302-pat00002
다시 말해, 임계값 테스트 모듈(121)은 IE,IG,IGC,ID,IB, kt,k,IDC,IDOC,θz, 및cof 중 적어도 어느 하나 이상의 인자를 토대로 생성한 임계값 테스트 1 내지 13 중 적어도 어느 하나 이상의 테스트를 수행한다. 또한, 임계값 테스트 모듈(121)은 임계값 테스트 1 내지 13을 선택적으로 수행할 수 있다. 임계값 테스트 1 내지 13은 서로 동시에 또는 순서대로 수행될 수 있으며, 그 순서는 다양하게 변형될 수 있다.
임계값 테스트 모듈(121)은 임계값 테스트 1 내지 13 중 만족하지 않는 테스트를 발견한 경우, 해당 테스트 또는 해당 테스트의 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터에 이상 징후 플래그(flag)를 부여한 후 일사량 데이터 평가 장치(100)의 사용자에게 검토될 수 있도록 할 수 있다.
일사량 데이터 분석부(120)는 임계값 테스트 1 내지 13의 판단 결과를 토대로 다양한 방식으로 일사량 데이터의 품질을 평가할 수 있으며, 예컨대 임계값 테스트 1 내지 13의 결과를 모두 만족하면 해당 일사량 데이터의 품질을 최우수 등급으로 설정할 수 있다.
시간 연속성 테스트 모듈(123)은 이하 표 3에 나타낸 시간 연속성 테스트 1 내지 5 중 적어도 어느 하나 이상을 수행하며, n은 기준 시점을 의미하고, n-1은 기준 시점의 이전 시점을 의미한다. 이 때, 기준 시점과 기준 시점의 이전 시점의 시간 간격은 다양하게 설정할 수 있다. 예컨대 n-1은 n보다 1시간 이전 데이터를 의미할 수 있다.
<표 3>
Figure 112017119880302-pat00003
시간 연속성 테스트 모듈(123)이 수행하는 시간 연속성 테스트는 상술한 시간 연속성 테스트 1 내지 3 중 적어도 어느 하나가 만족하는지 판단하고, 시간 연속성 테스트 4 및 시간 연속성 테스트 5를 수행한 결과를 토대로 일사량 데이터 획득부(110)를 통해 획득한 일사량 데이터의 문제 발생 여부를 판단하는 테스트일 수 있다.
즉, 시간 연속성 테스트 모듈(123)은 cof(?), kt의 기준 시점인 kt(n),kt의 기준 시점의 이전 시점인 kt(n-1),k의 기준 시점인 k(n), k의 기준 시점의 이전 시점인k(n-1), IE의 기준 시점인 IE(n),IE의 기준 시점의 이전 시점인 IE(n-1),IG의 기준 시점인 IG(n),IG의 기준 시점의 이전 시점인 IG(n-1),ID의 기준 시점인 ID(n),ID의 기준 시점의 이전 시점인 ID(n-1),IB의 기준 시점인 IB(n),IB의 기준 시점의 이전 시점인 IB(n-1),하루 동안의 상기 kt값의 표준편차, 하루 동안의 ID/IE값의 표준편차 및 하루 동안의 Kb값의 표준편차를 토대로 생성한 시간 연속성 테스트 1 내지 5 중 적어도 어느 하나 이상의 테스트를 수행한다.
예를 들어, 시간 연속성 테스트 4에서 이상 징후 플래그(flag)를 부여 받는 일사량 데이터는 주로 부적절한 그림자가 발생한 상태에서 측정된 일사량 데이터에 해당할 수 있고, 시간 연속성 테스트 5에서 이상징후 플래그(flag)를 부여 받는 일사량 데이터는 주로 일사량 측정 장치, 센서 및 부속기기의 이상이 발생한 채로 측정된 일사량 데이터에 해당할 수 있다.
일사량 데이터 분석부(120)는 시간 연속성 테스트 4 및 5에서 이상 징후 플래그(flag)를 부여 받은 횟수를 고려하여, 일사량 데이터 획득부(110)를 통해 획득한 일사량 데이터에 문제가 있음을 판단하고, 해당 일사량 데이터의 품질을 평가하거나, 해당 일사량 데이터의 품질을 평가하는데 반영할 수 있다.
경계면 테스트 모듈(125)은 이하 표 4에 나타낸 경계면 테스트 1 및 2 중 적어도 어느 하나를 수행할 수 있다. 이하 표 4에 제시된 기존값은 기록 모듈(131)에 누적된 일사량 데이터 획득부(110)를 통해 획득한 일사량 데이터 값들 및 일사량 데이터 분석부(120)의 테스트 결과 데이터 값들을 의미한다.
<표 4>
Figure 112017119880302-pat00004
즉, 경계면 테스트 모듈(125)은, 가로축은 kt,세로축은 k이고 기존 일사량 데이터 값들의 포인트가 분포된 그래프에서 제1 최대최소 경계면을 설정하여, 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터의 값이 제1 최대최소 경계면 사이에 분포하는지 여부를 판단하는 경계면 테스트 1과, 가로축은 상기 kt,세로축은 상기 Kb이고 기존 일사량 데이터 값들의 포인트가 분포된 그래프에서 제2 최대최소 경계면을 설정하여, 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터의 값이 제2 최대최소 경계면 사이에 분포하는지 여부를 판단하는 경계면 테스트2 중 적어도 어느 하나 이상의 테스트를 수행한다.
일사 지속 시간 테스트 모듈(127)은 하루 동안의 일사 지속 시간의 총합이 하루 동안의 일사 지속 시간의 기존 최대값보다 작거나 같은지 판단((하루 동안의 일사지속시간)의 총합 ≤ (하루 동안의 일사지속시간)의 기존 최대값)하는 일사 지속 시간 테스트를 수행한다. 이 때 일사 지속 시간이란 ID가 기 설정된 임계치(예컨대, cof(30) 이상인 시간을 분 또는 초 단위로 기록한 것을 의미할 수 있다.
일사량 데이터 분석 장치(100)는 상술한 임계값 테스트 1 내지 13, 시간 연속성 테스트 1 내지 5, 경계면 테스트 1 및 2에 대한 구체적인 수식이나 방식을 미리 설정할 수 있고, 각각의 테스트는 반드시 함께 수행되어야 할 필요는 없으며, 반드시 순서대로 수행되어야 할 필요도 없다. 따라서, 각각의 테스트는 선택적으로 수행될 수 있으며, 각각의 테스트를 구성하는 하위 테스트 역시 선택적으로 수행될 수 있다. 또한, 각 테스트가 포함하는 수치들은 다양하게 변형되어 설정될 수 있다.
상술한 테스트들 중에서, 임계값 테스트 5 내지 7, 임계값 테스트 10 내지 13, 시간 연속성 테스트 4, 시간 연속성 테스트 5, 그리고 일사 지속 시간 테스트의 경우 일사량 데이터를 평가하는 기존의 테스트에 비해 국내에서 측정한 일사량 데이터의 품질을 평가하는데 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.
일사량 데이터 분석부(120)는 상술한 임계값 테스트, 시간 연속성 테스트, 경계면 테스트, 일사 지속 시간 테스트의 결과와 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터가 이상 징후 플래그(flag)를 부여 받은 횟수를 종합적으로 판단하여 일사량 데이터 획득부(110)를 통해 획득한 일사량 데이터를 분석하고 해당 일사량 데이터의 품질을 평가할 수 있다. 일사량 데이터 분석부(120)가 품질을 평가하는 방식으로는 만족하는 테스트마다 점수 또는 등급을 부여하는 등의 방식이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 방식이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 데이터 평가 방법(이하 “일사량 데이터 평가 방법”이라 함)의 절차를 도시한 도면이고, 도 3은 일사량 데이터 평가 방법 중 일사량 데이터 분석 단계(S120)의 세부 절차를 도시한 도면이다. 이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 일사량 데이터 평가 방법을 상세히 설명하되, 앞서 도 1을 참조하여 설명한 일사량 데이터 평가 장치(100)와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
일사량 데이터 평가 방법은 일사량 데이터 평가 장치(100)를 이용하여 다양한 테스트를 수행하고, 일사량 측정 데이터의 품질을 평가 및 분석하는 방법이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일사량 데이터 평가 방법은 일사량 데이터 획득 단계(S110), 일사량 데이터 분석 단계(S120)를 포함하며, 제어 단계(S130)를 더 포함할 수 있다.
일사량 데이터 획득 단계(S110)는 일사량 데이터 평가 장치(100)가 일사량 측정 장치를 통해 측정된 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터를 획득하는 과정을 말하며, 일사량 데이터 획득 단계(S110)는 일사량 데이터 획득부(110)가 수행한다. 이 때, 일사량 데이터는 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이 수평면 일사량 데이터, 법선면 일사량 데이터, 산란 일사량 데이터, 수평면 전 일사량 데이터, 수평면 직달 일사량 데이터, 수평면 산란 일사량 데이터, 청명조건의 수평면 산란 일사량 및 흐림조건의 수평면 산란 일사량 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일사량 데이터 분석 단계(S120)는 일사량 데이터 평가 장치(100)가 일사량 데이터의 품질을 분석하고 일사량 데이터의 품질을 평가하기 위해 기 설정된 테스트를 수행하는 과정을 말하며, 일사량 데이터 분석 단계(S120)는 일사량 데이터 분석부(120)가 수행한다.
즉, 일사량 데이터 분석 단계(S120)는 평가 대상에 해당하는 일사량 데이터와, 청명조건, 흐림조건, IE(대기권밖 일사량), IG(수평면 전 일사량),IGC(상기 청명조건의 수평면 전 일사량),ID(수평면 산란 일사량),IB(수평면 직달 일사량), kt(청명지수), k(ID/IG),DBR(ID/IB),Kb(직달청명지수(=IB/IE)),IDC(상기 청명조건의 수평면 산란 일사량),IDOC(상기 흐림조건의 수평면 산란 일사량), θz(태양천정각), 및cof(계수값) 중 적어도 어느 하나 이상의 인자를 기초로 기 설정된 테스트를 수행하여 상기 일사량 데이터의 품질을 평가하는 단계이다.
또한, 일사량 데이터 분석 단계(S120)는 일사량 데이터 평가 장치(100)가 임계값 테스트를 수행하는 임계값 테스트 과정(S121), 일사량 데이터 평가 장치(100)가 시간 연속성 테스트를 수행하는 시간 연속성 테스트 과정(S123), 일사량 데이터 평가 장치(100)가 경계면 테스트를 수행하는 경계면 테스트 과정(S125) 및 일사량 데이터 평가 장치(100)가 일사 지속 시간 테스트를 수행하는 일사 지속 시간 테스트 과정(S127) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. S123 내지 S127의 과정들은 동시에 수행되거나 순서대로 수행될 수 있으며, 그 순서는 다양하게 변형될 수 있다.
임계값 테스트 과정(S121)은 임계값 테스트 모듈(121)이, 시간 연속성 테스트 과정(S123)은 시간 연속성 테스트 모듈(123)이, 경계면 테스트 과정(S125)는 경계면 테스트 모듈(125)이, 일사 지속 시간 테스트 과정(S127)은 일사 지속 시간 테스트 모듈(127)이 각각 수행한다. 임계값 테스트, 시간 연속성 테스트, 경계면 테스트 및 일사 지속 시간 테스트는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 내용과 동일하다.
다시 말해, 임계값 테스트 과정(S121)은 IE,IG,IGC,ID,IB, kt,k,IDC,IDOC,θz, 및 cof 중 적어도 어느 하나 이상의 인자를 토대로 생성한 임계값 테스트 1 내지 13 중 적어도 어느 하나 이상의 테스트를 수행하는 과정이고, 시간 연속성 테스트 과정(S123)은 cof, kt의 기준 시점인 kt(n),kt의 기준 시점의 이전 시점인 kt(n-1),k의 기준 시점인 k(n), 의 기준 시점의 이전 시점인k(n-1), IE의 기준 시점인 IE(n),IE의 기준 시점의 이전 시점인 IE(n-1),IG의 기준 시점인 IG(n),IG의 기준 시점의 이전 시점인 IG(n-1),ID의 기준 시점인 ID(n),ID의 기준 시점의 이전 시점인 ID(n-1),IB의 기준 시점인 IB(n),IB의 기준 시점의 이전 시점인 IB(n-1),하루 동안의 kt값의 표준편차, 하루 동안의 ID/IE값의 표준편차 및 하루 동안의 Kb값의 표준편차를 토대로 생성한 시간 연속성 테스트 1 내지 5 중 적어도 어느 하나 이상의 테스트를 수행하는 과정이다. 또한, 경계면 테스트 과정(S125)은 가로축은 상기 kt,세로축은 상기 k이고, 기존 일사량 데이터 값들의 포인트가 분포된 그래프에서 제1 최대최소 경계면을 설정하여, 상기 일사량 데이터의 값이 상기 제1 최대최소 경계면 사이에 분포하는지 여부를 판단하는 경계면 테스트 1과, 가로축은 상기 kt,세로축은 상기 Kb이고, 상기 기존 일사량 데이터 값들의 포인트가 분포된 그래프에서 제2 최대최소 경계면을 설정하여, 상기 일사량 데이터의 값이 상기 제2 최대최소 경계면 사이에 분포하는지 여부를 판단하는 경계면 테스트2 중 적어도 어느 하나 이상의 테스트를 수행하는 과정이고, 일사 지속 시간 테스트 과정(S127)은 하루 동안의 일사 지속 시간의 총합이 하루 동안의 일사 지속 시간의 기존 최대값보다 작거나 같은지 판단하는 과정이다.
제어 단계(S130)는 일사량 데이터 평가 장치(100)가 일사량 데이터 획득부(110)가 획득한 일사량 데이터 및 일사량 데이터 분석부(120)의 테스트 결과 중 적어도 어느 하나 이상을 저장하거나 표시하는 과정을 말하며, 제어 단계(S130)는 제어부(130)가 수행한다.
구체적으로, 기록 모듈(131)은 일사량 데이터 획득부(110)가 획득한 일사량 데이터 및 일사량 데이터 분석부(120)의 테스트 결과 중 적어도 어느 하나 이상을 저장하는 과정을 수행할 수 있고, 표시 모듈(133)은 일사량 데이터 획득부(110)가 획득한 일사량 데이터 및 일사량 데이터 분석부(120)의 테스트 결과 중 적어도 어느 하나 이상을 표시하는 과정을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 임계값 테스트, 시간 연속성 테스트, 경계면 테스트, 일사 지속 시간 테스트를 통해 일사량 데이터를 분석하고 평가할 수 있으며, 일사량 데이터의 분석 및 평가를 통해 품질이 높은 일사량 데이터를 제공할 수 있다.
이상과 같은 일사량 데이터 평가 장치(100)와 일사량 데이터 평가 방법은 각각 모바일 PC와 모바일 어플리케이션을 통해서도 구현이 가능하다. 예컨대, 일사량 데이터 평가 장치(100)는 스마트폰과 같은 형태로 구현될 수 있고, 일사량 데이터 획득부(110), 일사량 데이터 분석부(120), 제어부(130)의 기능들은 스마트폰에 장착된 무선 통신 기술, 중앙 처리 장치(Application Processor), 액정 디스플레이를 통해 구현될 수 있으며, 각 절차들은 스마트폰에 내장되어 있거나 다운로드 받은 스마트폰용 어플리케이션을 통해 수행이 가능하다.
또한, 일사량 데이터 평가 방법을 포함한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 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. 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.
상술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 일사량 데이터 평가 장치
110 : 일사량 데이터 획득부 120 : 일사량 데이터 분석부
121 : 임계값 테스트 모듈 123 : 시간 연속성 테스트 모듈
125 : 경계면 테스트 모듈 127 : 일사 지속 시간 테스트 모듈
130 : 제어부 131 : 기록 모듈
133 : 표시 모듈

Claims (15)

  1. 일사량 데이터를 평가하는 장치에 있어서,
    평가 대상에 해당하는 일사량 데이터를 획득하는 일사량 데이터 획득부; 및
    상기 일사량 데이터를 기초로 기 설정된 테스트를 수행하여 상기 일사량 데이터의 품질을 평가하는 일사량 데이터 분석부를 포함하되,
    상기 일사량 데이터 분석부는,
    상기 일사량 데이터에 대한 흐림조건의 수평면 산란 일사량, 수평면 산란 일사량, 청명조건의 수평면 산란 일사량, 수평면 전 일사량, 수평면 산란 일사량, 수평면 직달 일사량, 대기권밖 일사량, 또는 태양 청천각을 기초로 기 설정된 임계값 테스트를 수행하는 임계값 테스트 모듈;
    상기 일사량 데이터에 대한 수평면 산란 일사량, 대기권밖 일사량, 수평면 직달 일사량, 또는 수평면 전 일사량을 기초로 기 설정된 시간 연속성 테스트를 수행하는 시간 연속성 테스트 모듈;
    상기 일사량 데이터가 기 저장된 일사량 데이터의 분포를 기초로 설정된 최대최소경계면에 포함되는지 여부를 판단하는 경계면 테스트 모듈; 및
    상기 일사량 데이터가 획득된 하루 동안의 일사 지속 시간의 총합이 기 획득된 일사량 데이터에 대한 하루 동안의 일사 지속 시간의 최대값보다 작거나 같은지 여부를 판단하는 일사 지속 시간 테스트 모듈을 포함하고,
    상기 일사량 데이터는 기준 시점에 획득된 일사량 데이터 및 상기 기준 시점의 이전 시점에 획득된 일사량 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 일사량 데이터 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일사량 데이터는,
    수평면 전 일사량 데이터, 법선면 직달 일사량 데이터 및 수평면 산란 일사량 데이터 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 일사량 데이터 평가 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 일사량 데이터 분석부는,
    상기 기 설정된 테스트 중 상기 일사량 데이터가 만족하지 않는 테스트에 대하여는 플래그를 부여하고, 상기 부여된 플래그에 따라 상기 일사량 데이터의 품질을 평가하는 것을 특징으로 하는 일사량 데이터 평가 장치.
  8. 일사량 데이터 평가 장치에서 수행되는 일사량 데이터 평가 방법에 있어서,
    평가 대상에 해당하는 일사량 데이터를 획득하는 일사량 데이터 획득 단계; 및
    상기 일사량 데이터를 기초로 기 설정된 테스트를 수행하여 상기 일사량 데이터의 품질을 평가하는 일사량 데이터 분석 단계를 포함하되,
    상기 일사량 데이터 분석 단계는,
    상기 일사량 데이터에 대한 흐림조건의 수평면 산란 일사량, 수평면 산란 일사량, 청명조건의 수평면 산란 일사량, 수평면 전 일사량, 수평면 산란 일사량, 수평면 직달 일사량, 대기권밖 일사량, 또는 태양 청천각을 기초로 기 설정된 임계값 테스트를 수행하는 임계값 테스트 단계;
    상기 일사량 데이터에 대한 수평면 산란 일사량, 대기권밖 일사량, 수평면 직달 일사량, 또는 수평면 전 일사량을 기초로 기 설정된 시간 연속성 테스트를 수행하는 시간 연속성 테스트 단계;
    상기 일사량 데이터가 기 저장된 일사량 데이터의 분포를 기초로 설정된 최대최소경계면에 포함되는지 여부를 판단하는 경계면 테스트 단계; 및
    상기 일사량 데이터가 획득된 하루 동안의 일사 지속 시간의 총합이 기 획득된 일사량 데이터에 대한 하루 동안의 일사 지속 시간의 최대값보다 작거나 같은지 여부를 판단하는 일사 지속 시간 테스트 단계를 포함하고,
    상기 일사량 데이터는 기준 시점에 획득된 일사량 데이터 및 상기 기준 시점의 이전 시점에 획득된 일사량 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 일사량 데이터 평가 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 일사량 데이터는,
    수평면 전 일사량 데이터, 법선면 직달 일사량 데이터 및 수평면 산란 일사량 데이터 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 일사량 데이터 평가 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제8항에 있어서,
    상기 일사량 데이터 분석 단계는,
    상기 기 설정된 테스트 중 상기 일사량 데이터가 만족하지 않는 테스트에 대하여는 플래그를 부여하고, 상기 부여된 플래그에 따라 상기 일사량 데이터의 품질을 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일사량 데이터 평가 방법.
  15. 제8항에 따른 일사량 데이터 평가 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.

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