KR102308526B1 - Flood forecasting system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 홍수 예측 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 AI 기반 분석알고리즘을 탑재한 RTU(Remote Terminal Unit)를 통해 수집되는 강우량 및 수위에 대한 정보를 모델링(Modelling)하여 자동으로 홍수경보를 발령하는 홍수 예측 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a flood prediction system, and more particularly, to automatically issue a flood warning by modeling information on rainfall and water level collected through a Remote Terminal Unit (RTU) equipped with an AI-based analysis algorithm. It relates to a flood prediction system.
지구온난화와 기후변화의 영향으로 전 지구적으로 이상홍수, 이상가뭄, 한파와 같은 이상기상 현상이 빈번하게 발생하고 있다. Due to the effects of global warming and climate change, abnormal weather phenomena such as abnormal floods, abnormal droughts, and cold waves occur frequently around the world.
국내에서는 2010년 추석 광화문 침수사태와 2011년 우면산 산사태와 같은 국지성 집중호우로 인한 인적 물적 피해가 속출하고 있다.In Korea, human and material damage caused by localized heavy rains such as the 2010 Chuseok Gwanghwamun flooding and the 2011 Umyeonsan landslide has been increasing.
전통적으로 시기나 양적인 측면에서 대부분 장마 기간에 국한되었던 강우집중현상이 과거와 달리 특정기간에 상관없이 발생하고 단기성, 국지성을 지닌 호우의 발생빈도가 높아지는 등 국내 강우의 특성이 변하고 있다.Unlike in the past, the rainfall concentration phenomenon, which has traditionally been mostly limited to the rainy season in terms of time and quantity, occurs regardless of a specific period, and the frequency of short-term and localized heavy rainfall is increasing. The characteristics of domestic rainfall are changing.
이러한 강우의 특성으로 인해 많은 유역에서 홍수 피해가 증가할 가능성이 높으며, 이러한 홍수 피해를 줄이기 위해서는 정확한 홍수 예측에 따른 홍수 경보가 이루어져야 한다.Flood damage is highly likely to increase in many watersheds due to the characteristics of rainfall.
한편, 대한민국 등록특허 제10-2043999 B1호(2019. 11. 06.)에서는, 홍수 예/경보를 위한 브레이니 RTU 및 이를 이용한 강우 예측 방법과 화재/침수 관련 알람 전송 방법이 개시되어 있으나, 수위 센서 또는 우량 센서에 문제가 발생하여, 센서로서의 기능을 제대로 하지 못할 경우, 정확한 강우 예측이 될 수 없는 문제점이 있었다.On the other hand, in the Republic of Korea Patent No. 10-2043999 B1 (2019. 11. 06.), Brainy RTU for flood prediction / warning, a rainfall prediction method using the same, and a fire / flood related alarm transmission method are disclosed, but the water level If a problem occurs in the sensor or the rain sensor, and does not function properly as a sensor, there is a problem that accurate rainfall prediction cannot be made.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 수위 센서 또는 우량 센서에 문제가 발생하더라도, 보다 정확한 홍수 발생 예측을 할 수 있으며, 특정지역에 설치되는 홍수 예측 장치가 전문가의 판단을 거치지 않고 AI기반 홍수예측 알고리즘을 활용하여, 독립적으로 홍수 발생 여부를 예측하여, 특정지역에 홍수경보를 발령하는 홍수 예측 시스템을 제공하고자 함이다The present invention is to solve the above problems, and even if a problem occurs in the water level sensor or the rain sensor, more accurate flood prediction can be made, and the flood prediction device installed in a specific area can be installed in an AI The purpose of this project is to provide a flood prediction system that independently predicts whether a flood will occur and issues a flood warning in a specific area using a flood prediction algorithm.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and the problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the present specification and the accompanying drawings. .
본 발명의 일 실시예에 따른 AI기반 분석알고리즘을 탑재한 RTU(Remote Terminal Unit)를 통해 수집되는 강우량 및 수위에 대한 정보를 모델링하여 자동으로 홍수경보를 발령하는 홍수 예측 시스템에 있어서, 상기 홍수 예측 시스템은, 특정 지역에 각각 설치되되, 수집되는 강우량 및 수위에 대한 정보를 저장하고 상기 정보를 모델링하여 상기 특정 지역의 홍수 발생 여부에 대한 예측을 하며, 홍수경보를 발령하는 홍수 예측 장치; 및 상기 홍수 예측 장치로부터 특정 지역의 강우량 및 수위에 대한 정보와 홍수경보 발령에 대한 정보를 받아 저장하는 중앙 서버;를 포함하며, 상기 홍수 예측 장치는, 특정 지역의 강우량 및 하천 수위를 측정하는 강우측정부; 및 수위측정부; 상기 강우측정부에 의해 측정되는 강우량 정보 및 상기 수위측정부에 의해 측정되는 수위 정보를 저장하는 정보저장부; 저장된 상기 강우량 정보 및 상기 수위 정보를 기초로 현재 시점으로부터 특정시간 이후 홍수가 발생하는지 여부에 대해 분석알고리즘을 통해 예측하는 연산부; 상기 특정 지역의 홍수 발생 여부에 대한 경보를 발령하기 위한 알림부;를 구비하며, 상기 중앙 서버는, 복수 개의 홍수 예측 장치로부터 각각 특정 지역의 강우량 및 수위에 대한 정보와 홍수경보 발령에 대한 정보를 저장하는 메모리부;를 구비하며, 상기 홍수 예측 장치는, 제1 특정지역에 설치되는 제1 홍수 예측 장치 및 상기 제1 특정지역보다 상대적으로 하류에 위치하는 제2 특정지역에 설치되는 제2 홍수 예측 장치를 구비하며, 상기 제2 홍수 예측 장치는, 상기 제1 홍수 예측 장치로부터 상기 제1 특정지역의 수위 정보 및 강우량 정보를 전달받아, 상기 제2 특정지역의 홍수 발생 여부를 예측하는, 홍수 예측 시스템 일 수 있다.In the flood prediction system for automatically issuing a flood warning by modeling information on rainfall and water level collected through a Remote Terminal Unit (RTU) equipped with an AI-based analysis algorithm according to an embodiment of the present invention, the flood prediction The system includes: a flood prediction device installed in a specific area, storing information about the collected rainfall amount and water level, modeling the information to predict whether a flood occurs in the specific area, and issuing a flood warning; and a central server for receiving and storing information on rainfall and water level and flood warning issuing in a specific area from the flood prediction device, wherein the flood prediction device includes: right government; and a water level measurement unit; an information storage unit for storing rainfall amount information measured by the rainfall measurement unit and water level information measured by the water level measurement unit; a calculation unit for predicting through an analysis algorithm whether a flood occurs after a specific time from a current time based on the stored rainfall information and the water level information; and a notification unit for issuing an alert on whether or not a flood occurs in the specific area, wherein the central server receives information about rainfall and water level in a specific area and information on issuing a flood warning from a plurality of flood prediction devices, respectively. a memory unit for storing; wherein the flood prediction device includes a first flood prediction device installed in a first specific area and a second flood prediction device installed in a second specific area located relatively downstream of the first specific area A flood prediction device is provided, wherein the second flood prediction device receives water level information and rainfall information of the first specific area from the first flood prediction device, and predicts whether a flood occurs in the second specific area. It can be a prediction system.
본 발명의 일 실시예에 따른 홍수 예측 시스템에 의하면, 홍수 예측 장치의 수위 센서 또는 강우량 센서에 문제가 발생하더라도, 정확한 홍수 발생 예측을 할 수 있으며, 특정지역에 설치되는 홍수 예측 장치가 전문가의 판단을 거치지 않고 독립적으로 홍수 발생 여부를 예측 할 수 있는 장점이 있다.According to the flood prediction system according to an embodiment of the present invention, even if a problem occurs in the water level sensor or the rainfall sensor of the flood prediction device, it is possible to accurately predict the occurrence of a flood, and the flood prediction device installed in a specific area is determined by an expert It has the advantage of being able to predict whether a flood will occur independently without going through the floodgates.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and the effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the present specification and the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 홍수 예측 시스템의 일 실시예에 대한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 대한 개략도 및 부분 확대 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 대한 데이터 표.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 대한 순서도.1 is a block diagram of an embodiment of the flood prediction system of the present invention.
2 is a schematic diagram and a partially enlarged perspective view of an embodiment of the present invention;
3 is a data table for an embodiment of the present invention;
4A and 4B are flow charts for one embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add, change, delete, etc. other components within the scope of the same spirit, through addition, change, deletion, etc. Other embodiments included within the scope of the invention may be easily proposed, but this will also be included within the scope of the invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 AI기반 분석알고리즘을 탑재한 RTU(Remote Terminal Unit)를 통해 수집되는 강우량 및 수위에 대한 정보를 모델링하여 자동으로 홍수경보를 발령하는 홍수 예측 시스템에 있어서, 상기 홍수 예측 시스템은, 특정 지역에 각각 설치되되, 수집되는 강우량 및 수위에 대한 정보를 저장하고 상기 정보를 모델링하여 상기 특정 지역의 홍수 발생 여부에 대한 예측을 하며, 홍수경보를 발령하는 홍수 예측 장치; 및 상기 홍수 예측 장치로부터 특정 지역의 강우량 및 수위에 대한 정보와 홍수경보 발령에 대한 정보를 받아 저장하는 중앙 서버;를 포함하며, 상기 홍수 예측 장치는, 특정 지역의 강우량 및 하천 수위를 측정하는 강우측정부; 및 수위측정부; 상기 강우측정부에 의해 측정되는 강우량 정보 및 상기 수위측정부에 의해 측정되는 수위 정보를 저장하는 정보저장부; 저장된 상기 강우량 정보 및 상기 수위 정보를 기초로 현재 시점으로부터 특정시간 이후 홍수가 발생하는지 여부에 대해 분석알고리즘을 통해 예측하는 연산부; 상기 특정 지역의 홍수 발생 여부에 대한 경보를 발령하기 위한 알림부;를 구비하며, 상기 중앙 서버는, 복수 개의 홍수 예측 장치로부터 각각 특정 지역의 강우량 및 수위에 대한 정보와 홍수경보 발령에 대한 정보를 저장하는 메모리부;를 구비하며, 상기 홍수 예측 장치는, 제1 특정지역에 설치되는 제1 홍수 예측 장치 및 상기 제1 특정지역보다 상대적으로 하류에 위치하는 제2 특정지역에 설치되는 제2 홍수 예측 장치를 구비하며, 상기 제2 홍수 예측 장치는, 상기 제1 홍수 예측 장치로부터 상기 제1 특정지역의 수위 정보 및 강우량 정보를 전달받아, 상기 제2 특정지역의 홍수 발생 여부를 예측하는, 홍수 예측 시스템일 수 있다.In the flood prediction system for automatically issuing a flood warning by modeling information on rainfall and water level collected through a Remote Terminal Unit (RTU) equipped with an AI-based analysis algorithm according to an embodiment of the present invention, the flood prediction The system includes: a flood prediction device installed in a specific area, storing information about the collected rainfall amount and water level, modeling the information to predict whether a flood occurs in the specific area, and issuing a flood warning; and a central server for receiving and storing information on rainfall and water level and flood warning issuing in a specific area from the flood prediction device, wherein the flood prediction device includes: right government; and a water level measurement unit; an information storage unit for storing rainfall amount information measured by the rainfall measurement unit and water level information measured by the water level measurement unit; a calculation unit for predicting through an analysis algorithm whether a flood occurs after a specific time from a current time based on the stored rainfall information and the water level information; and a notification unit for issuing an alert on whether or not a flood occurs in the specific area, wherein the central server receives information about rainfall and water level in a specific area and information on issuing a flood warning from a plurality of flood prediction devices, respectively. a memory unit for storing; wherein the flood prediction device includes a first flood prediction device installed in a first specific area and a second flood prediction device installed in a second specific area located relatively downstream of the first specific area A flood prediction device is provided, wherein the second flood prediction device receives water level information and rainfall information of the first specific area from the first flood prediction device, and predicts whether a flood occurs in the second specific area. It may be a prediction system.
또한, 상기 분석알고리즘은, 하기 수학식을 포함하는 홍수 예측 시스템일 수 있다.In addition, the analysis algorithm may be a flood prediction system including the following equation.
[수학식][Equation]
또한, 상기 홍수 예측 장치는, 상기 제2 특정지역보다 상대적으로 하류에 위치하는 제3 특정지역에 설치되는 제3 홍수 예측 장치를 더 구비하며, 상기 중앙 서버는, 복수 개의 상기 홍수 예측 장치를 각각 제어하는 제어부;를 더 구비하며, 상기 중앙 서버는, 상기 제1 홍수 예측 장치가 홍수경보를 발령하고, 상기 제2 홍수 예측 장치는 홍수경보를 발령하지 않고, 상기 제3 홍수 예측 장치는 홍수경보를 발령하지 않았을 경우, 상기 제3 홍수 예측 장치가 상기 제어부에 의해 상기 제1 홍수 예측 장치로부터 상기 제1 특정지역의 현재 시점의 수위 및 강우량 정보를 전달받게 제어하며, 상기 제3 홍수 예측 장치는, 상기 제1 특정지역의 수위 및 강우량 정보와, 상기 제3 특정지역의 수위 및 강우량 정보로부터 제3 특정지역의 홍수 발생 여부를 재 예측하는, 홍수 예측 시스템일 수 있다.In addition, the flood prediction device further includes a third flood prediction device installed in a third specific area located relatively downstream from the second specific area, and the central server is configured to provide a plurality of the flood prediction devices, respectively. a control unit for controlling; the central server, wherein the first flood prediction device issues a flood warning, the second flood prediction device does not issue a flood warning, and the third flood prediction device issues a flood warning is not issued, the third flood prediction device controls to receive the water level and rainfall information of the current time of the first specific area from the first flood prediction device by the controller, and the third flood prediction device , it may be a flood prediction system that re-predicts whether a flood occurs in a third specific area from the water level and rainfall information of the first specific area and the water level and rainfall information of the third specific area.
또한, 상기 제3 홍수 예측 장치는, 제3 특정지역의 홍수 발생 여부를 재 예측하여, 특정시간 이후 홍수가 발생된다고 예측하는 경우, 상기 제3 특정지역에 홍수경보를 발령하고, 상기 제2 홍수 예측 장치는, 상기 제2 특정지역에 홍수경보를 발령하는, 홍수 예측 시스템일 수 있다.In addition, the third flood prediction device re-predicts whether a flood occurs in a third specific area, and when it is predicted that a flood will occur after a specific time, issues a flood warning to the third specific area, and the second flood The prediction device may be a flood prediction system that issues a flood warning to the second specific area.
또한, 상기 중앙 서버는, 이전, 상기 제2 특정지역 및 상기 제3특정지역에서 홍수 경보를 발령했을 때의 수위 및 강우량 정보와, 현재 시점의 상기 제2 특정지역 및 상기 제3 특정지역의 수위 및 강우량 정보를 비교하는 정보비교부;를 더 구비하며, 상기 중앙 서버는, 상기 제3 홍수 예측 장치가 제3 특정지역의 홍수 발생 여부를 재 예측하여, 특정시간 이후 홍수가 발생되지 않는다고 예측하는 경우, 상기 정보비교부에 의해, 상기 제2 특정지역 및 상기 제3 특정지역 중 적어도 하나의 지역에서 홍수 경보를 발령했을 때의 수위 및 강우량 정보와 현재 시점의 수위 및 강우량 정보가 동일한 경우, 상기 제어부에 의해 상기 제2홍수 예측 장치 및 상기 제3 홍수 예측 장치가 홍수경보를 발령하게 하는 것을 특징으로 하는, 홍수 예측 시스템일 수 있다.In addition, the central server includes information on water level and rainfall when a flood warning was issued in the previous, second and third specific areas, and water levels in the second and third specific areas at the present time. and an information comparison unit that compares rainfall information, wherein the central server predicts that the third flood prediction device re-predicts whether a flood occurs in a third specific area, and predicts that no flood occurs after a specific time. If, by the information comparison unit, the water level and rainfall information when a flood warning is issued in at least one of the second specific area and the third specific area is the same as the water level and rainfall information at the current time, the It may be a flood prediction system, characterized in that the control unit causes the second flood prediction device and the third flood prediction device to issue a flood warning.
각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.Elements having the same function within the scope of the same idea shown in the drawings of each embodiment will be described using the same reference numerals.
도 1은 본 발명의 홍수 예측 시스템의 일 실시예에 대한 블록도이다.1 is a block diagram of an embodiment of the flood prediction system of the present invention.
도 2(a)는 본 발명의 홍수 예측 시스템의 일 실시예에 대한 개략도 및 부분 확대 사시도이며, 도 2(b)는 본 발명의 홍수 예측 시스템의 일 실시예에 대한 개략도 이다.Figure 2 (a) is a schematic and partially enlarged perspective view of an embodiment of the flood prediction system of the present invention, Figure 2 (b) is a schematic diagram of an embodiment of the flood prediction system of the present invention.
도 3은 본 발명의 홍수 예측 시스템의 일 실시예에 대한 중앙 서버의 메모리부에 저장된 데이터 표이다.3 is a data table stored in the memory unit of the central server for an embodiment of the flood prediction system of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 홍수 예측 시스템의 일 실시예에 대한 순서도이다.4A and 4B are flowcharts of an embodiment of the flood prediction system of the present invention.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 보다 명확하게 표현하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상과 관련성이 떨어지거나 당업자로부터 용이하게 도출될 수 있는 부분은 간략화 하거나 생략하였다.In the accompanying drawings, in order to more clearly express the technical spirit of the present invention, parts that are not related to the technical spirit of the present invention or that can be easily derived from those skilled in the art have been simplified or omitted.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 AI기반 분석알고리즘을 탑재한 RTU(Remote Terminal Unit)를 통해 수집되는 강우량 및 수위에 대한 정보를 모델링하여 자동으로 홍수경보를 발령하는 홍수 예측 시스템(1)은, 특정 지역에 각각 설치되되, 수집되는 강우량 및 수위에 대한 정보를 저장하고 상기 강우량 및 수위에 대한 정보를 모델링(Modelling)하여 상기 특정 지역의 홍수 발생 여부에 대한 예측을 하며, 홍수경보를 발령하는 홍수 예측 장치(20) 및 상기 홍수 예측 장치(20)로부터 특정 지역의 강우량 및 수위에 대한 정보와 홍수경보 발령에 대한 정보를 받아 저장하는 중앙 서버(10)를 포함 할 수 있다.1, a flood that automatically issues a flood warning by modeling information on rainfall and water level collected through a Remote Terminal Unit (RTU) equipped with an AI-based analysis algorithm according to an embodiment of the present invention. The
본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 서버(10)는, 특정 지역에 설치된 상기 홍수 예측 장치(20)와 통신하여, 특정 지역의 강우량 및 수위에 대한 정보와 홍수경보 발령에 대한 정보를 전달받을 수 있으며, 상기 중앙 서버(10)는, 메모리부(11)를 구비하여 특정 지역의 강우량 및 수위에 대한 정보와 홍수경보 발령에 대한 정보를 저장할 수 있다.The
또한, 홍수 예측 장치(20)는, 하나의 장치로 구현되어 강이나 하천의 교량 등 특정 지역에 설치될 수 있으며, 설치된 이후 소정 범위의 특정 지역에 대한 홍수 예측을 위해 사용될 수 있는 일종의 홍수 경보의 독립적 자동 수행이 가능한 장치 일 수 있다.In addition, the
여기서, 홍수경보 라 함은 홍수 발생의 위험성을 알리는 일종의 경고 메시지로, 홍수경보, 홍수주의보 등을 포함하는 개념일 뿐만 아니라, 비공식적인 경고 알림을 포함하는 것으로 특별히 어느 하나를 지칭하는 것은 아니다.Here, the flood warning is a kind of warning message notifying the risk of flooding, and not only includes a concept including a flood warning and a flood advisory, but also includes an informal warning notification and does not specifically refer to any one.
홍수 예측 장치(20)는, 도 1에서 볼 수 있듯이, 특정 지역의 강우량 및 하천 수위를 측정하는 강우측정부(24) 및 수위측정부(25)를 구비하며, 상기 강우측정부(24)에 의해 측정되는 강우량 정보 및 상기 수위측정부(25)에 의해 측정되는 수위 정보를 저장하는 정보저장부(26)를 구비하며, 저장된 상기 강우량 정보 및 상기 수위 정보를 기초로 현재 시점으로부터 특정시간 이후 홍수가 발생하는지 여부에 대해 분석알고리즘을 통해 예측하는 연산부(27) 및 상기 특정 지역의 홍수 발생 여부에 대한 경보를 발령하기 위한 알림부(28)를 구비할 수 있다.As shown in FIG. 1 , the
상기 강우측정부(24)는, 소위 강우계라고 불리우는 것으로, 특정 지역의 강우량을 측정하기 위해 사용되며, 비가 내린 양이나 그 강도를 측정하기 위한 장치이며보통 빗방울이 떨어질 때 변하는 전기저항에 의해 측정을 하며, 1분간 측정한 값을 바탕으로 한 시간 강우강도를 나타내나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 측정 방법 및 측정 시간 등은 자유롭게 변경가능 할 수 있다. The rainfall measuring
또한, 작업자는, 강우계를 포위하는 바람막이를 설치하여, 강우계의 측정 정확도를 보다 높일 수도 있다.In addition, the operator can install a windshield surrounding the rain gauge to further improve the measurement accuracy of the rain gauge.
상기 수위측정부(25)는, 소위 수위계라고 불리우는 것으로, 수위를 측정하기 위한 계기를 의미 할 수 있으며, 26GHz microwave pulse rader 방식의 수위계를 채용하여 저전력으로 운영할 수 있다.The water
상기 수위측정부(25)는, 수위 센서 등 다양한 방식에 의해 수위를 측정할 수 있으며, 이 또한 마찬가지로, 측정 방법은 자유롭게 변경가능 하다.The water
상기 정보저장부(26)는, 특정지역에서, 상기 강우측정부(24)에 의해 측정되는 강우량 정보 및 상기 수위측정부(25)에 의해 측정되는 수위 정보를 저장할 수 있다.The
상기 연산부(27)는, 지형 정보, 물리적 거리 및 특정지역의 수위 및 강우량 정보를 기초로 만들어진 분석알고리즘을 통해 특정지역에서 특정시간 이후, 홍수가 발생하는지 여부를 예측 할 수 있으며, 홍수 발생의 예측 방법은, 아래에서 보다 자세히 설명하겠다.The
상기 알림부(28)는, 상기 연산부(27)에 의해 특정시간 이후 홍수가 발생된다는 예측을 전달받으면, 특정지역의 거주자들에게 홍수경보를 알리는 장치를 의미할 수 있으며, 일례로, 상기 알림부(28)는, 스피커를 통하여 특정지역의 거주자들에게 방송을 통해 홍수경보를 알릴 수 있으며 또 다른 일례로, 상기 알림부(28)는, 특정지역의 거주자들의 휴대용 단말기로 홍수경보에 대한 정보를 송신할 수 있으며, 반드시 이에 한정된 것은 아니다.The
한편, 상기 홍수 예측 장치(20)는, 특정지역마다 각각 설치될 수 있으며, 상기 중앙 서버(10)는, 메모리부(11)를 구비하여, 특정지역에 각각 설치된 복수 개의 상기 홍수 예측 장치(20)로부터 각각 특정 지역의 강우량 및 수위에 대한 정보와 홍수경보 발령에 대한 정보를 전달받아 저장할 수 있다.Meanwhile, the
여기서, 각각 특정 지역의 강우량 및 수위에 대한 정보라 함은, 특정 지역마다 각각 설치된 홍수 예측 장치(20)의 강우측정부(24) 및 수위측정부(25)에 의해 측정된 특정 지역들의 강우량 및 수위에 대한 정보를 의미할 수 있으며, 홍수경보 발령에 대한 정보라 함은, 특정 지역에서 홍수 경보를 발령하였는지 홍수 경보를 발령하지 않았는지에 대한 정보를 의미 할 수 있다.Here, the information on the amount of rainfall and water level in a specific area, respectively, refers to the amount of rainfall in specific areas and It may mean information on the water level, and the information on the issuance of a flood warning may mean information on whether a flood warning is issued or not a flood warning is issued in a specific area.
상기 홍수 예측 장치(20)는, 설치된 RTU를 통해 특정 지역의 수위 및 강우량 정보를 상기 중앙 서버(10)로 전달할 수 있음은 물론이다.It goes without saying that the
또한, 상기 홍수 예측 장치(20)는, 태양광 패널(29)를 통한 태양광 발전을 이용하여 외부에 의한 전력 공급 없이, 독자적으로 전력을 공급할 수 있다.In addition, the
한편, 상기 홍수 예측 장치(20)는, 도 2(a)에서 볼 수 있듯이, 제1 특정지역에 설치되는 제1 홍수 예측 장치(21) 및 상기 제1 특정지역보다 상대적으로 하류에 위치하는 제2 특정지역에 설치되는 제2 홍수 예측 장치(22)를 구비할 수 있으며, 상기 제2 특정지역보다 상대적으로 하류에 위치하는 제3 특정지역에 설치되는 제3 홍수 예측 장치(23)를 구비할 수 있다.On the other hand, the
또한, 상기 제2 홍수 예측 장치(22)는, 상기 제1 홍수 예측 장치(21)로부터 상기 제1 특정지역의 수위 정보 및 강우량 정보를 RTU를 통해 전달받고, 상기 제2 특정지역의 수위 정보 및 강우량 정보를 기초로 하여 상기 연산부(27)에 의해 특정시간 이후, 상기 제2 특정지역의 홍수발생 여부를 예측 할 수 있으며, 마찬가지로, 상기 제3 홍수 예측 장치(23)는, 상기 제2 홍수 예측 장치(22)로부터 상기 제2 특정지역의 수위 및 강우량 정보를 RTU를 통해 전달받고, 상기 제3 특정지역의 수위 및 강우량 정보를 기초로 하여 상기 연산부(27)에 의해 특정시간 이후 상기 제3 특정지역의 홍수발생 여부를 예측 할 수 있다.In addition, the second
여기서, 상기 연산부(27)의 상기 분석알고리즘은, 제1 특정지역의 강우량 및 수위 정보 및 제2 특정지역의 강우량 및 수위 정보와 제1 특정지역과 제2 특정지역 간의 물리적 거리 및 평균 유속 등을 고려하여 계수를 산정한 하기 수학식을 채용하여 제2 특정지역에서의 특정시간 이후 홍수발생 여부를 예측 할 수 있다.Here, the analysis algorithm of the
[수학식][Equation]
이를 보다 자세히 설명하자면, 상기 수학식은, 실제로 상기 제1 특정지역의 강우량 및 수위를 측정한 정보와 상기 제2 특정지역의 강우량 및 수위를 측정한 정보를 이용하여 상기 제2 특정지역의 특정시간 이후 수위를 예측하고, 특정시간 이후 수위를 실제로 측정하여, 특정시간 이후 상기 제2 특정지역의 예측 수위와 실제 수위를 비교하여 만들어진 수학식이다. To explain this in more detail, the formula is, after a specific time in the second specific area, using information actually measuring the rainfall amount and water level in the first specific area and information measuring the rainfall amount and water level in the second specific area It is an equation made by predicting the water level, actually measuring the water level after a specific time, and comparing the predicted water level with the actual water level in the second specific area after the specific time.
또한, 상기 수학식은, tㅣ에 대해 ti, tj, tk를 각각 2시간의 지연시간에 따른, a, b, c, d, e계수 및 결정계수(1728개)를 산정하였으며, 결정계수가 가장 높은 값에 대한 ti, tj, tk 및 a, b, c, d, e를 tl의 최적 지연시간 및 계수로 선택하였다.In addition, the above formula calculates a, b, c, d, e coefficients and coefficients of determination (1728) according to the delay time of 2 hours for t i , t j , and t k for t | t i , t j , t k and a, b, c, d, e for the value with the highest coefficient were selected as the optimal delay time and coefficient of t l .
[표 1][Table 1]
표 1은, 제2 특정지역에서의 상기 수학식의 결정계수가 상대적으로 높은 값이 산출되었을 경우의 지연시간 및 계수를 산정한 것을 나타낸 표이다. Table 1 is a table showing the calculation of the delay time and the coefficient when a relatively high value of the determination coefficient of the above equation is calculated in the second specific region.
결정계수가 1에 가까울수록, 제2 특정지역에서의 특정시간 이후 예측 수위가 특정시간 이후 실제 수위에 근접함을 의미한다.As the coefficient of determination is closer to 1, it means that the predicted water level after a specific time in the second specific area is closer to the actual water level after a specific time.
[표 2][Table 2]
표 2는, 산정된 계수를 이용한 상기 수학식에 의해 제2 특정지역의 특정시간 이후 수위를 예측하고, 특정시간 이후 수위를 실제로 측정하여, 상기 제2 특정지역의 특정시간 이후, 예측 수위와 실제 수위를 비교하여 작성한 결정계수를 나타낸 것이며, 결정계수가 1에 가까울수록 특정시간 이후의 예측 수위가 실제 수위에 근접함을 의미한다.Table 2 predicts the water level after a specific time in the second specific area by the above equation using the calculated coefficient, and actually measures the water level after the specific time, and after the specific time in the second specific area, the predicted water level and the actual It shows the coefficient of determination prepared by comparing the water level, and the closer the coefficient of determination is to 1, the closer the predicted water level after a specific time is to the actual water level.
따라서, 상기 분석알고리즘은, 상기 제1 특정지역의 강우량 및 수위 정보 및 상기 제2 특정지역의 강우량 및 수위 정보와 제1 특정지역과 제2 특정지역 간의 물리적 거리 및 평균 유속, 유역의 평균 폭, 유역의 면적, 유역의 평균 경사 등을 고려하여 계수를 산정한 상기 수학식을 이용하여 제2 특정지역의 특정시간 이후, 홍수발생 여부를 예측할 수 있는 것이다.Accordingly, the analysis algorithm includes the rainfall amount and water level information of the first specific area and the rainfall and water level information of the second specific area, the physical distance and average flow velocity between the first specific area and the second specific area, the average width of the watershed, It is possible to predict whether or not a flood occurs after a specific time in the second specific area by using the above equation for calculating the coefficient in consideration of the area of the watershed, the average slope of the watershed, and the like.
다만, 제1 특정지역 및 제2 특정지역이 의미하는 지역이 변경 될 경우, 산정된 계수 a, b, c, d, e의 값이 변경될 수 있음은 물론이다.However, it goes without saying that the calculated values of the coefficients a, b, c, d, and e may be changed when the regions implied by the first specific region and the second specific region are changed.
또한, 상기 중앙 서버(10)는, 특정지역에 각각 설치된 복수 개의 상기 홍수 예측 장치(20)를 제어하는 제어부(11)를 더 구비하여, 상기 홍수 예측 장치(20)간의 통신에 관여할 수 있다.In addition, the
이를 보다 자세히 설명하자면, 상기 홍수 예측 장치(20)는, 예를 들어, 상기 제1 홍수 예측 장치(21), 상기 제2 홍수 예측 장치(22), 상기 제3 홍수 예측 장치(23)가 하나의 모듈로 작동할 수 있으며, 상기 제2 홍수 예측 장치(22)의 강우측정부(24) 또는 수위측정부(25)의 센서가 제대로 작동하지 않을 경우를 대비하기 위함이다.To explain this in more detail, the
이는, 상기 홍수 예측 시스템(1)이 홍수라는 재해를 예측함에 있어서, 안전장치를 부가하기 위함이며 또한, 상기 제3 홍수 예측 장치(23)의 분석 알고리즘은, 상기 제2 홍수 예측 장치(22)가 측정한 제2 특정지역의 수위 및 강우량 정보를 전달받아 제3 특정지역의 특정시간 이후의 홍수발생 여부를 예측하기 때문이다.This is to add a safety device when the
도 2(b)에서 볼 수 있듯이, 제1 홍수 예측 장치(21), 제2 홍수 예측 장치(22), 제3 홍수 예측 장치는 하나의 모듈로 작동하며, 상기 메모리부(11)는 상기 제1 홍수 예측 장치(21), 상기 제2 홍수 예측 장치(22), 상기 제3 홍수 예측 장치의 홍수 경보 발령에 대한 정보를 전달받아 저장할 수 있다.As can be seen in FIG. 2(b), the first
여기서, 도 3에서 볼 수 있듯이, 상기 제1 홍수 예측 장치(21), 상기 제2 홍수 예측 장치(22), 상기 제3 홍수 예측 장치의 홍수 경보 발령의 경우의 수는 2×2×2이므로 8가지이나, 제1 홍수 예측 장치(21)는 홍수 경보를 발령하고, 제2 홍수 예측 장치(22) 및 제3 홍수 예측 장치(23)는 홍수 경보를 발령하지 않았을 경우에 대해서 도4a 및 도 4b를 이용하여 자세히 설명하겠다.Here, as can be seen in FIG. 3 , the number of cases of flood warning issued by the first
제1 홍수 예측 장치(21)는 홍수 경보를 발령하고(S110단계), 제2 홍수 예측 장치(22) 및 제3 홍수 예측 장치(23)는 홍수 경보를 발령하지 않았을 경우(S140, S160단계), 상기 제3 홍수 예측 장치(23)는, 상기 제2 홍수 예측 장치(22)로부터 제2 특정지역의 강우량 및 수위 정보를 전달받아 제3 특정지역의 홍수 발생 여부를 예측 하기 때문에, 상기 제2 홍수 예측 장치(22)의 강우측정부(24) 또는 수위측정부(25)의 센서가 정상적으로 작동하지 않을 경우를 대비하기 위해, 상기 제어부(13)는, 상기 제3 홍수 예측 장치(23)가 상기 제1 홍수 예측 장치(21)로부터 현재 시점의 상기 제1 특정지역의 강우량 및 수위 정보를 전달받게 한다. (S180단계) When the first
상기 제3 홍수 예측 장치(23)는, 상기 제1 특정지역의 강우량 및 수위 정보와 상기 제3 특정지역의 강우량 및 수위 정보를 이용하여 상기 제3 특정지역의 홍수 발생 여부를 재 예측 할 수 있다. (S190 단계)The third
여기서, 상기 제3 홍수 예측 장치(23)의 분석 알고리즘은, 상기 제1 특정지역의 현재 시점의 강우량 및 수위 정보를 전달받으므로, 상기 수학식을 적용할 때, hm t-t j의 tj 값 및 rm t-t k의 tk 값을 모두 0으로 입력하도록 설정될 수 있다.Here, since the analysis algorithm of the third
상기 제어부(13)는, 상기 제3 홍수 예측 장치(23)에 의해 재 예측 한 결과, 제3 특정지역의 특정시간 이후 홍수가 발생된다고 예측하는 경우, 상기 제2 홍수 예측 장치(22) 및 상기 제3 홍수 예측 장치(23)가 홍수경보를 발령하게 제어할 수 있다. (S200단계)As a result of re-prediction by the third
다만, 전술한 내용에서는, 상기 제1 홍수 예측 장치(21), 상기 제2 홍수 예측 장치(22), 상기 제3 홍수 예측 장치(23)를 하나의 모듈로 설명하였으나, 상기 제2 홍수 예측 장치(22), 상기 제3 홍수 예측 장치(23) 및 상기 제3 특정지역보다 상대적으로 하류에 설치되는 제4 홍수 예측 장치(미 도시)가 또 다른 하나의 모듈이 될 수 있으며, 이 경우, 상기 제2 홍수 예측 장치(22)는, 전술한 상기 제1 홍수 예측 장치(21)의 기능을 할 수 있으며, 상기 제3 홍수 예측 장치(23)는, 전술한 상기 제2 홍수 예측 장치(22)의 기능을 할 수 있으며, 상기 제4 홍수 예측 장치(미 도시)는, 전술한 상기 제3 홍수 예측 장치(23)의 기능을 하며, 또 다른 하나의 모듈로 구성 될 수 있다.However, in the above description, the first
한편, 도 4b에서 볼 수 있듯이, 상기 중앙 서버(10)는, 이전, 상기 제2 특정지역 및 상기 제3특정지역에서 홍수 경보를 발령했을 때의 수위 및 강우량 정보와, 현재 시점의 상기 제2 특정지역 및 상기 제3 특정지역의 수위 및 강우량 정보를 비교하는 정보비교부(12)를 더 구비 할 수 있다. (S210단계)Meanwhile, as can be seen in FIG. 4B , the
이는, 상기 제 3 홍수 예측 장치(23)에 의해 재 예측 한 결과, 제3 특정지역의 특정시간 이후 홍수가 발생된다고 예측하지 않는 경우, 상기 정보비교부(12)는, 이전, 상기 제2 특정지역 및 상기 제3특정지역에서 홍수 경보를 발령했을 때의 수위 및 강우량 정보와, 현재 시점의 상기 제2 특정지역 및 상기 제3 특정지역의 수위 및 강우량 정보를 비교할 수 있다. (S220단계)This is, as a result of re-prediction by the third
상기 정보비교부(12)에 의해, 상기 제2 특정지역 및 상기 제3 특정지역 중 적어도 하나의 지역에서의 홍수 경보를 발령했을 때의 수위 및 강우량 정보와 상기 제2 특정지역 및 상기 제3 특정지역 중 적어도 하나의 지역에서의 현재 시점의 수위 및 강우량 정보가 동일한 경우, 상기 제어부(13)는, 상기 제2 홍수 예측 장치(22) 및 상기 제3 홍수 예측 장치(23)가 홍수경보를 발령하게 제어할 수 있다. (S240단계)Water level and rainfall information when a flood warning is issued in at least one of the second specific area and the third specific area by the
이는, 상기 홍수 예측 시스템(1)이 현재 시점을 기준으로 특정시간 이후, 홍수라는 재해가 발생하는지 여부를 예측함에 있어서, 홍수 예측에 대한 안전장치를 부가하기 위함이며, 특정지역 거주자들에게 홍수에 대해 안전을 보장하기 위함은 물론이다. This is to add a safety device for flood prediction when the
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.In the above, the configuration and features of the present invention have been described based on the embodiments according to the present invention, but the present invention is not limited thereto, and it is understood that various changes or modifications can be made within the spirit and scope of the present invention. It is intended that such changes or modifications will be apparent to those skilled in the art, and therefore fall within the scope of the appended claims.
1: 홍수 예측 시스템
10: 중앙 서버
11: 메모리부, 12: 정보비교부, 13: 제어부
20: 홍수 예측 장치
21: 제1 홍수 예측 장치, 22: 제2 홍수 예측 장치, 23: 제3 홍수 예측 장치
24: 강우측정부, 25: 수위측정부, 26: 정보저장부, 27: 연산부, 28: 알림부
29: 태양광 패널1: Flood Prediction System
10: central server
11: memory unit, 12: information comparison unit, 13: control unit
20: flood prediction device
21: first flood prediction device, 22: second flood prediction device, 23: third flood prediction device
24: rainfall measurement unit, 25: water level measurement unit, 26: information storage unit, 27: calculation unit, 28: notification unit
29: solar panel
Claims (5)
상기 홍수 예측 시스템은,
특정 지역에 각각 설치되되, 수집되는 강우량 및 수위에 대한 정보를 저장하고 상기 정보를 모델링하여 상기 특정 지역의 홍수 발생 여부에 대한 예측을 하며, 홍수경보를 발령하는 홍수 예측 장치; 및
상기 홍수 예측 장치로부터 특정 지역의 강우량 및 수위에 대한 정보와 홍수경보 발령에 대한 정보를 받아 저장하는 중앙 서버;를 포함하며,
상기 홍수 예측 장치는,
특정 지역의 강우량 및 하천 수위를 측정하는 강우측정부; 및 수위측정부;
상기 강우측정부에 의해 측정되는 강우량 정보 및 상기 수위측정부에 의해 측정되는 수위 정보를 저장하는 정보저장부;
저장된 상기 강우량 정보 및 상기 수위 정보를 기초로 현재 시점으로부터 특정시간 이후 홍수가 발생하는지 여부에 대해 분석알고리즘을 통해 예측하는 연산부;
상기 특정 지역의 홍수 발생 여부에 대한 경보를 발령하기 위한 알림부;를 구비하며,
상기 중앙 서버는,
복수 개의 홍수 예측 장치로부터 각각 특정 지역의 강우량 및 수위에 대한 정보와 홍수경보 발령에 대한 정보를 저장하는 메모리부;를 구비하며,
상기 홍수 예측 장치는,
제1 특정지역에 설치되는 제1 홍수 예측 장치 및 상기 제1 특정지역보다 상대적으로 하류에 위치하는 제2 특정지역에 설치되는 제2 홍수 예측 장치를 구비하며,
상기 제2 홍수 예측 장치는,
상기 제1 홍수 예측 장치로부터 상기 제1 특정지역의 수위 정보 및 강우량 정보를 전달받아, 상기 제2 특정지역의 홍수 발생 여부를 예측하며,
상기 분석알고리즘은,
하기 수학식을 포함하는,
홍수 예측 시스템.
[수학식]
In a flood prediction system that automatically issues a flood warning by modeling information on rainfall and water level collected through a Remote Terminal Unit (RTU) equipped with an AI-based analysis algorithm,
The flood prediction system,
a flood prediction device installed in each specific area, storing information about the collected rainfall and water level, modeling the information to predict whether a flood occurs in the specific area, and issuing a flood warning; and
and a central server for receiving and storing information on rainfall amount and water level in a specific area and information on issuing a flood warning from the flood prediction device; and
The flood prediction device,
a rainfall measurement unit that measures rainfall and river level in a specific area; and a water level measurement unit;
an information storage unit for storing rainfall amount information measured by the rainfall measurement unit and water level information measured by the water level measurement unit;
a calculation unit for predicting through an analysis algorithm whether a flood occurs after a specific time from a current time based on the stored rainfall information and the water level information;
and a notification unit for issuing an alert on whether or not a flood occurs in the specific area;
The central server,
and a memory unit for storing information on rainfall amount and water level in a specific area and information on issuing a flood warning from a plurality of flood prediction devices, respectively;
The flood prediction device,
A first flood prediction device installed in a first specific area and a second flood prediction device installed in a second specific area located relatively downstream from the first specific area,
The second flood prediction device,
receiving water level information and rainfall information of the first specific area from the first flood prediction device, and predicting whether a flood occurs in the second specific area;
The analysis algorithm is
containing the following formula,
Flood Prediction System.
[Equation]
상기 홍수 예측 장치는,
상기 제2 특정지역보다 상대적으로 하류에 위치하는 제3 특정지역에 설치되는 제3 홍수 예측 장치를 더 구비하며,
상기 중앙 서버는,
복수 개의 상기 홍수 예측 장치를 각각 제어하는 제어부;를 더 구비하며,
상기 중앙 서버는,
상기 제1 홍수 예측 장치가 홍수경보를 발령하고,
상기 제2 홍수 예측 장치는 홍수경보를 발령하지 않고,
상기 제3 홍수 예측 장치는 홍수경보를 발령하지 않았을 경우,
상기 제3 홍수 예측 장치가 상기 제어부에 의해 상기 제1 홍수 예측 장치로부터 상기 제1 특정지역의 현재 시점의 수위 및 강우량 정보를 전달받게 제어하며,
상기 제3 홍수 예측 장치는,
상기 제1 특정지역의 수위 및 강우량 정보와, 상기 제3 특정지역의 수위 및 강우량 정보로부터 제3 특정지역의 홍수 발생 여부를 재 예측하는,
홍수 예측 시스템.
According to claim 1,
The flood prediction device,
Further comprising a third flood prediction device installed in a third specific area located relatively downstream than the second specific area,
The central server,
It further comprises; a control unit for controlling each of the plurality of flood prediction devices,
The central server,
The first flood prediction device issues a flood warning,
The second flood prediction device does not issue a flood warning,
If the third flood prediction device does not issue a flood warning,
controlling the third flood prediction device to receive water level and rainfall information at the current time of the first specific area from the first flood prediction device by the controller;
The third flood prediction device,
Re-predicting whether a flood occurs in a third specific area from the water level and rainfall information of the first specific area and the water level and rainfall information of the third specific area,
Flood Prediction System.
상기 제3 홍수 예측 장치는,
제3 특정지역의 홍수 발생 여부를 재 예측하여, 특정시간 이후 홍수가 발생된다고 예측하는 경우,
상기 제3 특정지역에 홍수경보를 발령하고,
상기 제2 홍수 예측 장치는,
상기 제2 특정지역에 홍수경보를 발령하는,
홍수 예측 시스템.
4. The method of claim 3,
The third flood prediction device,
3 If it is predicted that floods will occur after a specific time by re-predicting the occurrence of floods in a specific area,
Issue a flood warning in the third specific area,
The second flood prediction device,
to issue a flood warning in the second specific area,
Flood Prediction System.
상기 중앙 서버는,
이전, 상기 제2 특정지역 및 상기 제3특정지역에서 홍수 경보를 발령했을 때의 수위 및 강우량 정보와, 현재 시점의 상기 제2 특정지역 및 상기 제3 특정지역의 수위 및 강우량 정보를 비교하는 정보비교부;를 더 구비하며,
상기 중앙 서버는,
상기 제3 홍수 예측 장치가 제3 특정지역의 홍수 발생 여부를 재 예측하여, 특정시간 이후 홍수가 발생되지 않는다고 예측하는 경우,
상기 정보비교부에 의해, 상기 제2 특정지역 및 상기 제3 특정지역 중 적어도 하나의 지역에서 홍수 경보를 발령했을 때의 수위 및 강우량 정보와 현재 시점의 수위 및 강우량 정보가 동일한 경우,
상기 제어부에 의해 상기 제2홍수 예측 장치 및 상기 제3 홍수 예측 장치가 홍수경보를 발령하게 하는 것을 특징으로 하는,
홍수 예측 시스템.
5. The method of claim 4,
The central server,
Information comparing the water level and rainfall information when a flood warning was issued in the second specific area and the third specific area before, and the water level and rainfall information in the second specific area and the third specific area at the present time Comparing unit; further comprising,
The central server,
When the third flood prediction device re-predicts whether a flood occurs in the third specific area, and predicts that the flood does not occur after a specific time,
When the water level and rainfall information when a flood warning is issued in at least one of the second specific area and the third specific area by the information comparison unit is the same as the water level and rainfall information at the current time,
characterized in that the second flood prediction device and the third flood prediction device issue a flood warning by the control unit,
Flood Prediction System.
Priority Applications (1)
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KR1020210057317A KR102308526B1 (en) | 2021-05-03 | 2021-05-03 | Flood forecasting system |
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2021
- 2021-05-03 KR KR1020210057317A patent/KR102308526B1/en active IP Right Grant
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