KR102269172B1 - 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강수밀도가 높은 강수구역의 이동방향과 낙뢰의 이동방향을 모두 고려하여 낙뢰발생의 확률을 산출함으로써, 낙뢰 예측의 정확도를 높이고, 낙뢰가 발생할 가능성을 정확하게 예측하여 낙뢰 발생 전에 미리 주전원을 예비전원으로 전환시킴으로써, 낙뢰로 인하여 주전원이 파괴되거나 손상되는 것을 방지함으로써 낙뢰로 인한 시스템 피해를 최소화하고, 낙뢰 발생 가능성이 낮아짐에 따라 예비전원을 주전원으로 신속하게 복구하기 위한 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치{Spare Power Automatic Transfer Device and Method According To Lightning Prediction}

본 발명은 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낙뢰 발생 가능성을 예측하여 낙뢰 발생 전에 시스템의 전원을 일시적으로 예비전원으로 전환시켜 낙뢰로 인한 시스템 피해를 최소화시키기 위한 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치에 관한 것이다.

일반적으로 낙뢰의 발생원인이 되는 가장 보편적인 것은 뇌운으로써, 이러한 뇌운은 전기로 충전되어 있고 대체로 상부는 양전하를 띤 얼음결정을 이루고, 하부는 음전하를 띤 물방울로 이루어져 있다.

이러한 뇌운은 강력한 상승 기류가 존재하는 적운 단계, 상승 하강 기류와 돌풍 천둥 번개 그리고 소나기를 동반하는 성숙 단계 및 하강 기류가 우세하면서 안정을 되찾는 소멸단계를 거쳐 생성되는데, 종종 고온 다습한 공기가 불안정한 환경에서 상승하는 경우 발생하기 쉽다.

뇌운 안에 플러스와 마이너스의 전기가 쌓여 가면, 그 쌓인 전기를 중화하기 위해, 구름과 구름 사이나 구름과 대지 사이에서 방전이 발생하는데, 이 중, 구름과 대지 사이의 방전이 낙뢰이다.

낙뢰는 정전, 화재, 시설물 파괴와 인명 피해 등 매우 좁은 지역에 큰 피해를 남기는 기상 현상이다.

특히, 낙뢰로 인하여 전력 설비 시스템에 서지전압이 유입되면, 서지전압과 시스템 접지 간의 전위차에 의하여 시스템이 절연 파괴되어 전원이 차단되는 현상으로 이어져 정전으로 인한 인명사고 및 재산 상 피해 등을 유발시키게 된다.

따라서, 주전원을 예비전원으로 전환하는 기술은 전력 설비 시스템에서 낙뢰로 인한 피해를 방지하기 위한 대책의 수단으로 적용되고 있다.

종래기술(특허문헌 1)은 철도설비 전원 공급 장치 및 방법에 관한 것으로, 정류기에 서지전압이 인가되지 않도록 차단하는 구성에 대해 개시하고 있다.

하지만, 종래기술은 제1 전원 공급 라인에 서지전압이 인가되어 퓨즈가 끊어지고 비상전원 공급부를 통해 비상전원을 공급하게 될 경우, 제1 전원 공급 라인이 손상되었기 때문에 다시 주전원으로 복구하는데 오랜 시간이 걸리는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제 10-2009856호 (발명의 명칭: 철도설비 전원 공급 장치 및 방법, 공고일: 2019. 10. 21)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강수밀도가 높은 강수구역의 이동방향과 낙뢰의 이동방향을 모두 고려하여 낙뢰발생의 확률을 산출함으로써, 낙뢰 예측의 정확도를 높이고, 낙뢰가 발생할 가능성을 정확하게 예측하여 낙뢰 발생 전에 미리 주전원을 예비전원으로 전환시킴으로써, 낙뢰로 인하여 주전원이 파괴되거나 손상되는 것을 방지함으로써 낙뢰로 인한 시스템 피해를 최소화하고, 낙뢰 발생 가능성이 낮아짐에 따라 예비전원을 주전원으로 신속하게 복구하기 위한 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치는, 강수밀도와 낙뢰의 이동에 따라 낙뢰 발생을 예측하는 낙뢰 예측부와, 주전원과 예비전원을 절체하는 스위칭부 및 상기 낙뢰 예측부에서 낙뢰 예측 데이터를 수신하여 상기 낙뢰 예측 데이터 값이 임의의 조건을 만족하면 상기 주전원을 상기 예비전원으로 절체하도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 낙뢰 예측부는, 기상 데이터를 수신하는 기상 데이터 수신부와, 낙뢰를 예측할 목표지역을 설정하는 목표지역 설정부와, 상기 목표지역을 기준으로 하여 데이터 수집영역을 설정하는 데이터 수집영역 설정부와, 상기 데이터 수집영역에서 상기 기상 데이터로부터 강수구역이동벡터를 산출하는 강수구역벡터 산출부와, 상기 데이터 수집영역에서 상기 기상 데이터로부터 낙뢰구역이동벡터를 산출하는 낙뢰구역벡터 산출부 및 상기 강수구역이동벡터와 상기 낙뢰구역이동벡터의 벡터합을 구해 단일벡터를 산출하는 단일벡터 산출부를 포함하며, 상기 강수구역벡터 산출부는, 상기 기상 데이터를 흑백으로 처리하는 영상 흑백 처리부와, 흑백 처리된 상기 기상 데이터에서 강수밀도에 따라 경계를 설정하는 경계 설정부 및 상기 경계의 이동벡터를 산출하고, 평균을 구하여 강수구역이동벡터를 산출하는 강수구역이동벡터 산출부를 포함하고, 상기 낙뢰구역벡터 산출부는, 상기 기상 데이터에서 상기 낙뢰구역을 추출하는 낙뢰구역 추출부와, 상기 낙뢰구역의 중심점을 일정 시간마다 검출하는 중심점 검출부 및 상기 중심점의 이동벡터를 산출하여 상기 낙뢰구역이동벡터를 산출하는 낙뢰구역이동벡터 산출부를 포함하며, 상기 데이터 수집영역은, 상기 목표지역을 포함하면서 상기 목표지역보다 영역이 넓은 관심지역을 포함하고, 상기 낙뢰 예측부는 상기 단일벡터의 크기에 따라 상기 관심지역의 크기를 조절하는 관심지역 크기 조절부를 더 포함하며, 상기 낙뢰 예측부는 상기 단일벡터가 상기 목표지역을 통과할 확률 및 상기 단일벡터가 상기 목표지역을 통과하기까지 남은 시간을 예측한다.
또한, 상기 임의의 조건은, 낙뢰 발생 확률이 특정 확률 이상이고, 낙뢰 발생 예측 시간까지 남은 시간이 특정 시간 이하일 경우일 수 있다.

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본 발명의 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 강수밀도가 높은 강수구역의 이동방향과 낙뢰의 이동방향을 모두 고려하여 낙뢰발생의 확률을 산출함으로써 낙뢰의 이동속도 및 방향 예측의 정확도를 높일 수 있어 예비전원을 효율적으로 절체할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 낙뢰 발생 가능성을 정확하게 예측하여 낙뢰 발생 전에 미리 주전원을 예비전원으로 전환시킴으로써 낙뢰로 인하여 주전원이 파괴되거나 손상되는 것을 방지함으로써 낙뢰로 인한 시스템 피해를 최소화하고, 낙뢰 발생 가능성이 낮아짐에 따라 예비전원을 주전원으로 신속하게 복구할 수 있는 이점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치의 블럭 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 예측부의 블럭 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강수구역벡터 산출부의 블럭 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강수구역벡터 산출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강수구역벡터 산출부의 경계설정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰구역벡터 산출부의 블럭 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰구역벡터 산출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 관심지역 크기 조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체방법의 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의한 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치를 설명하기 위하여 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치의 블럭 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치는 낙뢰 예측부(100), 제어부(200) 및 스위칭부(300)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치는 낙뢰 예측부(100)에서 강수밀도와 낙뢰의 이동에 따라 낙뢰 발생을 예측하고, 제어부(200)는 낙뢰 예측부(100)에서 낙뢰 예측 데이터를 수신하여 낙뢰 예측 데이터 값이 임의의 조건을 만족하면 주전원(40)을 예비전원(50)으로 절체하도록 스위칭부(300)를 제어한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 예측부의 블럭 구성도이다.

도 2를 참조하면, 낙뢰 예측부(100)는 기상 데이터 수신부(110), 목표지역 설정부(120), 데이터 수집영역 설정부(130), 기상 데이터 수집부(140), 강수구역벡터 산출부(150), 낙뢰구역벡터 산출부(160), 단일벡터 산출부(170) 및 관심지역 크기 조절부(180)를 포함한다.

먼저, 기상 데이터 수신부(110)에서는 기상청 등 기상 서비스 제공 기관으로부터 낙뢰 관측 영상 및 강수레이더 관측 영상을 실시간으로 획득하고, 획득한 정보로 낙뢰 예측을 수행하기 위한 데이터를 축적 및 분석한다.

낙뢰 관측 영상에서는 낙뢰 시스템에서 관측된 낙뢰가 발생한 지점들에 대한 위치 정보가 지도상에 표시되며, 강수레이더 관측 영상에서는 기상 레이더에서 관측된 레이더 영상을 통해 시간당 강수량에 따른 강수구역 정보를 색깔로 구분하여 제공한다. 낙뢰 관측 영상 및 강수레이더 관측 영상은 낙뢰구역벡터 산출부(160) 및 강수구역벡터 산출부(150)에서 단일벡터(30) 산출을 위해 낙뢰구역벡터(20) 및 강수구역벡터(10)를 구하는데 사용된다.

목표지역 설정부(120)에서는 낙뢰를 예측할 목표지역(2)을 설정한다. 목표지역(2)은 사용자가 원하는 크기만큼 원하는 장소에 설정할 수 있다. 예를 들면, 발전소나 공장 등 낙뢰를 예측하여 예비전원(50)으로의 자동절체가 필요한 특정 건물들이 있는 지역이 될 수 있다.

데이터 수집영역 설정부(130)에서는, 목표지역(2)을 기준으로 하여 데이터 수집영역(4)을 설정한다. 데이터 수집영역(4)은 목표지역(2)에 낙뢰가 발생할 가능성과 발생시각을 예측하기 위하여 기상 데이터를 수집하기 위한 영역이다. 데이터 수집영역(4)은 목표지역(2)을 중심으로 사용자가 원하는 크기만큼 설정할 수 있으며, 본 실시예에 따른 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치에서, 데이터 수집영역(4)은 낙뢰를 예측하기 위하여 목표지역(2) 및 후술하게 될 관심지역(3)보다 충분히 넓은 영역으로 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 데이터 수집영역(4)은 목표지역(2)보다 영역이 넓은 관심지역(3)을 포함하며, 목표지역(2) 및 관심지역(3) 이외의 더 넓은 지역을 포함한다. 관심지역(3)은 목표지역(2)만 존재할 경우에, 목표지역(2) 안에서만 낙뢰가 발생할 가능성을 계산하면 확률 계산 범위가 좁아져 주전원(40)을 예비전원(50)으로 절체하여 낙뢰를 대비하기 위한 시간이 충분하지 않을 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위하여 목표지역(2)을 중심으로 목표지역(2)보다 넓은 범위에서 설정되며, 세부지역 구분을 통한 낙뢰의 방향성 예측이 가능하므로 낙뢰에 대비하기 용이하다. 관심지역(3)의 크기는 낙뢰의 이동속도에 따라 조절되는데, 이는 후술하도록 한다.

기상 데이터 수집부(140)에서는, 데이터 수집영역(4) 내에서 낙뢰가 발생할 경우, 기상 데이터 수신부(110)에서 획득한 기상 데이터 중에서, 데이터 수집영역(4) 내의 기상 데이터를 수집하기 시작하고, 수집된 기상 데이터는 낙뢰 예측을 수행하기 위하여, 강수구역벡터 산출부(150) 및 낙뢰구역벡터 산출부(160)에서 강수구역벡터(10) 및 낙뢰구역벡터(20)를 산출하는 데 사용된다.

강수구역벡터 산출부(150)에서는, 데이터 수집영역(4) 내에서 낙뢰가 발생할 경우, 강수구역벡터(10)를 산출하고, 낙뢰구역벡터 산출부(160)에서는, 데이터 수집영역(4) 내에서 낙뢰가 발생할 경우, 낙뢰구역벡터(20)를 산출한다. 강수구역의 이동방향과 낙뢰의 이동방향을 모두 고려하여 낙뢰발생의 확률을 산출함으로써, 낙뢰 예측의 정확도를 향상시킬 수 있어 예비전원(50)을 효율적으로 절체할 수 있다.

예를 들면, 낙뢰가 발생할 것으로 예측하여 시스템의 주전원(40)을 예비전원(50)으로 절체하였는데 낙뢰가 발생하지 않아 다시 주전원(40)으로 복구시키는 것과 같은 상황을 방지함으로써 효율적인 전력 시스템 운용이 가능하다.

강수구역벡터 산출부(150) 및 낙뢰구역벡터 산출부(160)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

단일벡터 산출부(170)에서는, 산출된 강수구역벡터(10) 및 낙뢰구역벡터(20)의 벡터합을 구하여 단일벡터(30)를 산출하고, 단일벡터(30)의 이동방향 및 속도를 결정한다. 여기서, 산출된 단일벡터(30)의 이동방향 및 속도가 낙뢰의 이동방향 및 속도가 된다.

관심지역 크기 조절부(180)에서는, 산출된 단일벡터(30)의 속도에 따라 관심지역(3)의 크기를 조절한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

낙뢰 예측부(100)에서는, 산출된 단일벡터(30)의 이동방향이 목표지역(2)에 통과할 가능성에 따라 낙뢰가 목표지역(2)에 발생할 확률을 산출하고, 단일벡터(30)의 속도에 따라 목표지역(2)에서 낙뢰가 발생할 시각을 예측한다.

예를 들면, 단일벡터(30)가 관심지역(3)의 경계선을 기준으로 바깥을 통과할 시에는, 목표지역(2)에 낙뢰가 발생할 확률을 0퍼센트로 하고, 단일벡터(30)가 통과하는 지점이 관심지역(3)의 경계선을 기준으로 목표지역(2)에 가까워질수록 확률이 높아지며, 단일벡터(30)가 목표지역(2)을 통과하면 낙뢰가 발생할 확률은 100퍼센트가 된다.

또한, 단일벡터(30)의 속도에 따라, 단일벡터(30)의 위치와 목표지역(2) 사이의 거리를 기준으로, 목표지역(2)에 낙뢰가 발생할 시각을 예측한다.

다음으로, 도 3 내지 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 강수구역벡터 산출부에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강수구역벡터 산출부의 블럭 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강수구역벡터 산출부를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강수구역벡터 산출부의 경계설정부를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 강수구역벡터 산출부(150)는 영상 흑백 처리부(151), 경계 설정부(152), 강수구역이동벡터 산출부(153)를 포함한다.

먼저, 강수구역벡터 산출부(150)에서 강수구역벡터(10)를 산출하기 위하여 사용하는 강수레이더 관측 영상은 기상청 등 기상 서비스 제공 기관을 통해 오픈 에이피아이(Open API)로 배포되는 CAPPI(Constant Altitude Plan Position Indicator) 데이터를 사용한다. 기상청으로부터 확보된 자료는 CAPPI 데이터 자료로써 텍스트 데이터 형태이다. 상기 CAPPI 데이터 자료는 영상화처리를 통해 이미지 형태로 변환하여 강수구역이동벡터(11)를 구하는 데 사용된다.

도 4a를 참조하면, 영상흑백처리부에서는 설정된 데이터 수집영역(4)에서 강수구역이동벡터(11)를 구하기 위해 영상을 흑백으로 변환한다. 영상의 흑백화를 통해 강수구역의 경계(5)를 효과적으로 검출할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 경계 설정부(152)에서는 데이터 수집영역(4) 내에서 강수밀도가 높은 구역을 광흐름(Optical Flow) 처리방법을 이용하여 경계(5) 및 경계점(5a)을 검출한다. 이 때, 본 실시예에 따른 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치에 따르면, 낙뢰는 주로 강수구역 중에서도 강수밀도가 높은 곳에 위치하므로 20mm/h 이상의 강수밀도를 가진 강수구역에서 경계(5)를 검출하는 것이 바람직하다.

도 4c를 참조하면, 강수구역이동벡터 산출부(153)에서는 경계점(5a)들의 이동에 따라 경계점이동벡터(12)를 추출하고 경계점이동벡터(12)의 평균을 통해 하나의 강수구역이동벡터(11)를 산출한다.

도 5를 참조하면, 경계 설정부(152)에서 강수밀도가 높은 구역의 경계(5)를 설정하는데 있어서, 강수구역이 도 5a와 같이 폐곡선으로 이루어진 블록형태이면 각 이미지의 경계(5)를 검출하여 경계점(5a)이 이동된 벡터를 결정하면 강수구역이동벡터(11)를 산출할 수 있다. 또한, 도 5b와 같이 일정한 형태를 갖추지 못한 강수구역 형태의 경우에는 강수밀도에 따라 등고선을 먼저 전처리하여 생성한 후에, 등고선의 경계점이동벡터(12)를 구하는 방식을 사용한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 강수레이더 관측 영상의 강수구역 이미지는 일정한 형태가 정해지지 않은 비정형 이미지이기 때문에 형태별로 적절한 알고리즘을 복합적으로 적용하여 정확도가 높은 이동벡터를 구할 수 있다.

다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰구역벡터 산출부에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰구역벡터 산출부의 블럭 구성도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰구역벡터 산출부를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰구역벡터 산출부(160)는 낙뢰구역 추출부(161), 중심점 검출부(162), 낙뢰구역이동벡터 산출부(163)를 포함한다.

도 7을 참조하면, 먼저 낙뢰구역 추출부(161)에서는 기상청 등 기상 서비스 제공 기관으로부터 획득한 낙뢰 관측 영상을 통해 낙뢰구역(9)을 추출하고, 중심점 검출부(162)에서는 낙뢰구역(9)의 중심점을 검출한다. 이 때, 낙뢰구역(9)이 복수개일 경우에는 복수의 낙뢰구역(9)의 평균값을 중심점으로 하고, 추출된 낙뢰구역(9)에서 낙뢰발생지점(7)이 하나만 존재할 때에는 그 낙뢰발생지점(7)을 중심점으로 검출한다.

다음으로, 낙뢰구역이동벡터 산출부(163)에서는 검출된 중심점의 이동에 따라 구해지는 중심점의 이동벡터를 낙뢰구역이동벡터(21)로써 산출한다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 일정시간마다 반복해서 중심점을 검출하여 시간의 변화에 따라 낙뢰구역이동벡터(21)의 이동방향과 속도를 산출한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 관심지역 크기 조절부를 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 데이터 수집영역(4)은 데이터 수집영역(4) 내에, 목표지역(2)을 기준으로 목표지역(2)보다 넒은 범위의 관심지역(3)을 포함한다. 상기 관심지역(3)은 낙뢰가 목표지역(2)을 통과하기 전 충분한 시간을 가지고 주전원(40)을 예비전원(50)으로 절체하여 낙뢰에 대비할 수 있도록 목표지역(2)보다 넓은 범위에서 설정된다.

이 때, 산출된 단일벡터(30)의 속도가 클수록 낙뢰의 이동속도가 증가하게 된다. 따라서, 관심지역(3)의 크기가 일정하다고 가정하였을 때, 단일벡터(30)의 속도가 커질수록, 단일벡터(30)가 관심지역(3)을 통과하여 낙뢰 발생 가능성이 생긴 후 부터 목표지역(2)에 도달할 때까지의 시간이 짧아져 낙뢰에 대비할 수 있는 시간이 짧아지게 되는 문제가 있다. 이를 방지하기 위하여, 관심지역 크기 조절부(180)에서는 낙뢰가 관심지역(3)을 통과한 후 부터 목표지역(2)에 도달할 때 까지 걸리는 예측시간간격을 설정하여 설정된 시간만큼 미리 시스템의 주전원(40)을 예비전원(50)으로 절체하여 낙뢰를 대비할 수 있도록 단일벡터(30)의 속도에 따라 관심지역(3)의 크기를 조절한다.

예를 들면, 단일벡터(30)의 속도가 100km/h로 일정하고 예측시간간격을 60분으로 설정했다고 가정했을 때, 관심지역(3)의 크기가 목표지역(2)의 경계를 기준으로 100km 반경으로 설정되어, 관심지역(3)의 경계에 단일벡터(30)가 도달하여 최초 경보가 발생한 후부터 목표지역(2)에 도달할 때까지, 설정된 예측시간간격만큼 낙뢰를 대비할 수 있다. 여기서, 관심지역(3)의 크기는 동일하고, 단일벡터(30)의 속도만 커질경우, 설정된 예측시간간격보다 빨리 목표지역(2)에 낙뢰가 발생하게 되므로, 관심지역(3)의 크기를 키움으로써 설정된 예측시간간격만큼 낙뢰를 대비할 수 있게 된다.

다시 도 1을 참조하면, 제어부(200)는 낙뢰 예측부(100)에서 낙뢰 예측 데이터를 수신하여 낙뢰 예측 데이터 값이 임의의 조건을 만족하면 주전원(40)을 예비전원(50)으로 절체하도록 스위칭부(300)를 제어한다.

또한, 수신한 낙뢰 예측 데이터 값이 임의의 조건을 만족하지 않으면 주전원(40)을 그대로 유지하거나, 예비전원(50)으로 절체된 전원을 다시 주전원(40)으로 복구하도록 스위칭부(300)를 제어할 수 있다.

낙뢰 예측 데이터는 낙뢰 발생 가능성과 목표지역(2)에 낙뢰가 발생하기까지 걸리는 시간을 포함할 수 있다. 따라서, 사용자는 임의로 조건을 설정하여 설정된 조건을 만족할 경우에 제어부(200)에 의해 스위칭부(300)가 자동으로 주전원(40)을 예비전원(50)으로 절체하도록 할 수 있다.

예를 들면, 목표지역(2)에 낙뢰 발생 가능성이 70퍼센트 이상이고, 목표지역(2)에 낙뢰가 발생하기 1시간 전에 주전원(40)을 예비전원(50)으로 절체하도록 설정할 수 있다.

스위칭부(300)는 주전원(40) 및 예비전원(50)과 연결되어, 제어부(200)의 신호에 따라 주전원(40)과 예비전원(50)을 절체한다.

여기서, 예비전원(50)은 배터리 또는 UPS(uninterruptible power supply) 등이 사용될 수 있다.

제어부(200)에 의해 스위칭부(300)가 주전원(40)을 예비전원(50)으로 절체하면, 예비전원(50)은 시스템에 주전원(40) 대신 전원을 공급할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체방법의 순서도이다.

이하에서는 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체방법에 대하여 설명한다.

먼저, 강수밀도와 낙뢰의 이동에 따라 낙뢰 발생을 예측하여 주전원(40)을 예비전원(50)으로 자동으로 절체하는 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체방법에 있어서, 낙뢰를 예측하여 예비전원(50) 자동절체를 수행할 시설물이 위치한 곳을 목표지역(2)으로 설정하고(S10), 낙뢰가 목표지역(2)을 통과할 확률이 a퍼센트 이상이고, 낙뢰가 목표지역(2)에 발생하기 b시간 전일 때, 제어부(200)가 스위칭부(300)를 제어하여 시설물의 주전원(40)을 예비전원(50)으로 자동으로 절체하도록 절체조건을 설정할 수 있다(S20).

제어부(200)에서는 낙뢰 예측부(100)에서 예측된 낙뢰 예측 데이터를 수신하고(S30), 수신된 낙뢰 예측 데이터가 S20단계에서 설정한 조건을 만족하는지 판단할 수 있다(S40).

수신된 낙뢰 예측 데이터가 S20단계에서 설정한 조건을 만족하면 제어부(200)는 스위칭부(300)를 제어하여 주전원(40)을 예비전원(50)으로 절체하고(S50), 수신된 낙뢰 예측 데이터가 S20단계에서 설정한 조건을 만족하지 않으면 제어부(200)는 주전원(40)을 그대로 유지하거나, 절체된 예비전원(50)을 다시 주전원(40)으로 복구하도록 스위칭부(300)를 제어할 수 있다(S60).

따라서, 낙뢰 예측부(100)에서 낙뢰 발생 가능성을 정확하게 예측하여 낙뢰 발생 전에 미리 주전원(40)을 예비전원(50)으로 전환시킴으로써 낙뢰로 인하여 주전원(40)이 파괴되거나 손상되는 것을 방지함으로써 낙뢰로 인한 시스템 피해를 최소화하고, 낙뢰 발생 가능성이 낮아짐에 따라 예비전원(50)을 주전원(40)으로 신속하게 복구할 수 있다.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

2: 목표지역
3: 관심지역
4: 데이터 수집영역
5: 경계
5a: 경계점
7: 낙뢰발생지점
9: 낙뢰구역
10: 강수구역벡터
11: 강수구역이동벡터
12: 경계점이동벡터
20: 낙뢰구역벡터
21: 낙뢰구역이동벡터
30: 단일벡터
40: 주전원
50: 예비전원
100: 낙뢰 예측부
200: 제어부
300: 스위칭부
110: 기상 데이터 수신부
120: 목표지역 설정부
130: 데이터 수집영역 설정부
140: 기상 데이터 수집부
150: 강수구역벡터 산출부
151: 영상 흑백 처리부
152: 경계 설정부
153: 강수구역이동벡터 산출부
160: 낙뢰구역벡터 산출부
161: 낙뢰구역 추출부
162: 중심점 검출부
163: 낙뢰구역이동벡터 산출부
170: 단일벡터 산출부

Claims (5)

1. 강수밀도와 낙뢰의 이동에 따라 낙뢰 발생을 예측하는 낙뢰 예측부;
   주전원과 예비전원을 절체하는 스위칭부; 및
   상기 낙뢰 예측부에서 낙뢰 예측 데이터를 수신하여 상기 낙뢰 예측 데이터 값이 임의의 조건을 만족하면 상기 주전원을 상기 예비전원으로 절체하도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 낙뢰 예측부는,
   기상 데이터를 수신하는 기상 데이터 수신부;
   낙뢰를 예측할 목표지역을 설정하는 목표지역 설정부;
   상기 목표지역을 기준으로 하여 데이터 수집영역을 설정하는 데이터 수집영역 설정부;
   상기 데이터 수집영역에서 상기 기상 데이터로부터 강수구역이동벡터를 산출하는 강수구역벡터 산출부;
   상기 데이터 수집영역에서 상기 기상 데이터로부터 낙뢰구역이동벡터를 산출하는 낙뢰구역벡터 산출부; 및
   상기 강수구역이동벡터와 상기 낙뢰구역이동벡터의 벡터합을 구해 단일벡터를 산출하는 단일벡터 산출부를 포함하며,
   상기 강수구역벡터 산출부는,
   상기 기상 데이터를 흑백으로 처리하는 영상 흑백 처리부;
   흑백 처리된 상기 기상 데이터에서 강수밀도에 따라 경계를 설정하는 경계 설정부; 및
   상기 경계의 이동벡터를 산출하고, 평균을 구하여 강수구역이동벡터를 산출하는 강수구역이동벡터 산출부를 포함하고,
   상기 낙뢰구역벡터 산출부는,
   상기 기상 데이터에서 상기 낙뢰구역을 추출하는 낙뢰구역 추출부;
   상기 낙뢰구역의 중심점을 일정 시간마다 검출하는 중심점 검출부; 및
   상기 중심점의 이동벡터를 산출하여 상기 낙뢰구역이동벡터를 산출하는 낙뢰구역이동벡터 산출부를 포함하며,
   상기 데이터 수집영역은,
   상기 목표지역을 포함하면서 상기 목표지역보다 영역이 넓은 관심지역을 포함하고,
   상기 낙뢰 예측부는 상기 단일벡터의 크기에 따라 상기 관심지역의 크기를 조절하는 관심지역 크기 조절부를 더 포함하며,
   상기 낙뢰 예측부는 상기 단일벡터가 상기 목표지역을 통과할 확률 및 상기 단일벡터가 상기 목표지역을 통과하기까지 남은 시간을 예측하는 것을 특징으로 하는 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 임의의 조건은,
   낙뢰 발생 확률이 특정 확률 이상이고, 낙뢰 발생 예측 시간까지 남은 시간이 특정 시간 이하일 경우인 낙뢰 예측에 따른 예비전원 자동절체장치.
4. 삭제
5. 삭제

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