KR102403270B1 - Controlling system for reservoir water level based on artificial intelligence - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 배수지의 수위를 자동으로 조절하기 위하여, 인공지능을 기반으로 펌프를 제어할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an artificial intelligence-based reservoir water level control system. More particularly, it relates to a system and method capable of controlling a pump based on artificial intelligence in order to automatically adjust the water level of the reservoir.
인공지능(Artificial Intelligence, AI) 시스템은 인간 수준의 지능을 구현하는 컴퓨터 시스템이며, 기존 규칙 기반 스마트 시스템과 달리 기계가 스스로 학습하고 판단하며 똑똑해지는 시스템이다. 인공지능 시스템은 사용할수록 인식률이 향상되고 사용자 취향을 보다 정확하게 이해할 수 있게 되어, 기존 규칙 기반 스마트 시스템은 점차 딥러닝 기반 인공지능 시스템으로 대체되고 있다.An artificial intelligence (AI) system is a computer system that implements human-level intelligence, and unlike the existing rule-based smart system, the machine learns, judges, and becomes smarter by itself. As artificial intelligence systems are used, the recognition rate improves and users can understand user preferences more accurately.
인공지능 기술은 기계학습(딥러닝) 및 기계학습을 활용한 요소 기술들로 구성된다. 기계학습은 입력 데이터들의 특징을 스스로 분류/학습하는 알고리즘 기술이며, 요소기술은 딥러닝 등의 기계학습 알고리즘을 활용하는 기술로서, 언어적 이해, 시각적 이해, 추론/예측, 지식 표현, 동작 제어 등의 기술 분야로 구성된다.Artificial intelligence technology consists of machine learning (deep learning) and element technologies using machine learning. Machine learning is an algorithm technology that categorizes/learns characteristics of input data by itself, and element technology is a technology that uses machine learning algorithms such as deep learning, such as language understanding, visual understanding, reasoning/prediction, knowledge expression, motion control, etc It consists of technical fields of
배수지란 수돗물을 여러 지역에 나누어 보내 주기 위하여 만든 저수지 또는 저장 시설을 통징하는 것으로서, 일정한 수압을 형성하여 수돗물 등을 안정적으로 공급하기 위한 시설일 수 있다. A drainage basin refers to a reservoir or storage facility created to distribute tap water to various regions, and may be a facility for stably supplying tap water by forming a constant water pressure.
기존의 수위 제어 장치에는 배수지의 수위 데이터만을 사용하여 펌프를 제어하여, 수위계에 이상이 발생하는 등 이상 상황 시에는 수위를 확인할 수 없어 단수가 발생하거나, 배수지가 가득 차 있음에도 펌프를 가동하여 수자원이 낭비가 되는 등의 문제가 발생하였다. Existing water level control devices use only the water level data of the reservoir to control the pump. There were problems such as waste.
이에, 인공지능 기술을 도입하여 자동으로 수위를 감지하고 예측하여 보다 효율적인 수자원 관리를 도모할 수 있는 인공지능 기반 배수지 수위 제어 기술의 필요성이 증가하고 있다. Accordingly, there is an increasing need for artificial intelligence-based water level control technology that can automatically detect and predict the water level by introducing artificial intelligence technology to promote more efficient water resource management.
본 발명의 목적은 인공지능을 통하여 배수지의 수위를 자동으로 제어하기 하기 위한 것이다. It is an object of the present invention to automatically control the water level of a reservoir through artificial intelligence.
또한, 본 발명의 목적은 수위계의 이상 상태를 빠르고 정확하게 감지하여 예상 데이터를 활용하고, 이를 통하여 보다 효율적인 수자원 관리를 위한 것이다. In addition, an object of the present invention is to quickly and accurately detect an abnormal state of a water level gauge, utilize predicted data, and thereby more efficiently manage water resources.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 배수지의 수위 데이터를 측정하는 수위계, 상기 수위 데이터를 기초로 상기 배수지의 수위에 대한 예측 데이터를 생성하고, 상기 수위 데이터를 기초로 상기 수위계의 상태 정보를 생성하는 컴퓨팅 장치 및 상기 상태 정보에 기초하여, 상기 수위 데이터 또는 상기 예측 데이터에 따라 펌프를 제어하는 펌프 제어부를 포함할 수 있다. In order to solve the above problems, the present invention generates a water level gauge for measuring the water level data of the reservoir, the predicted data for the water level of the reservoir based on the water level data, and the state information of the water level meter based on the water level data Based on the generating computing device and the state information, it may include a pump control unit for controlling the pump according to the water level data or the predicted data.
또한, 상기 수위계는 미리 정해진 단위 주기를 기초로 상기 수위 데이터를 주기적으로 측정하고, 상기 컴퓨팅 장치는 상기 수위 데이터 중 미리 정해진 개수의 측정값을 추출하고, 상기 측정값을 기초로 상기 상태 정보를 생성할 수 있다. In addition, the water level gauge periodically measures the water level data based on a predetermined unit period, the computing device extracts a predetermined number of measured values from the water level data, and generates the state information based on the measured values can do.
또한, 펌프 제어부는 상기 수위계가 이상 상태인 경우, 상기 예측 데이터에 따라 상기 펌프를 제어하고, 상기 수위계가 정상 상태인 경우, 상기 수위 데이터에 따라 상기 펌프를 제어할 수 있다 . In addition, the pump control unit may control the pump according to the prediction data when the water level gauge is in an abnormal state, and control the pump according to the water level data when the water level gauge is in a normal state.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는, LSTM 모델을 기초로 상기 배수지에 저장된 물에 대한 수요 예상 데이터를 생성하고, 상기 수요 예상 데이터를 기초로 상기 예측 데이터를 생성할 수 있다. Also, the computing device may generate demand forecast data for water stored in the reservoir based on the LSTM model, and generate the forecast data based on the demand forecast data.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 수위 데이터를 기초로 상기 배수지에 저장된 물의 시간당 감소량에 대한 물 사용량 정보를 생성하고, 상기 펌프 제어부로부터 상기 펌프의 시간당 온오프(on/off)에 대한 펌프 동작 정보를 생성하고, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 LSTM(Long Short-Term Memory) 모델에 대하여 상기 수위 데이터, 상기 물 사용량 정보 및 상기 펌프 동작 정보를 입력값으로 하는 학습 데이터 셋(set)을 생성하고, 상기 학습 데이터 셋을 학습하여 상기 수요 예상 데이터를 결과값으로서 생성할 수 있다. In addition, the computing device generates water usage information for an hourly decrease amount of water stored in the reservoir based on the water level data, and pump operation information for on/off hourly on/off of the pump from the pump control unit generating, the computing device generates a training data set using the water level data, the water usage information, and the pump operation information as input values for the Long Short-Term Memory (LSTM) model, and the learning By learning the data set, the demand forecast data may be generated as a result value.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 수위계가 이상 상태인 경우, 제1 시간 이전의 상기 수위 데이터를 기초로 상기 예측 데이터를 생성하고, 상기 제1 시간은 상기 이상 상태의 근거가 되는 측정값이 측정된 시간을 포함할 수 있다. In addition, when the water level gauge is in an abnormal state, the computing device generates the prediction data based on the water level data before a first time, and the first time is a measurement value based on the abnormal state. may include time.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 제1 시간 이전의 상기 수위 데이터에 기초하여, 상기 예측 데이터를 검증할 수 있다. Also, the computing device may verify the prediction data based on the water level data prior to the first time.
본 발명은 인공지능을 통하여 배수지의 수위를 자동으로 제어할 수 있는 효과를 가진다. The present invention has the effect of automatically controlling the water level of the reservoir through artificial intelligence.
또한, 본 발명은 수위계의 이상 상태를 빠르고 정확하게 감지하여 예상 데이터를 활용하고, 이를 통하여 보다 효율적인 수자원 관리가 가능하다는 효과를 가진다. In addition, the present invention has the effect that more efficient water resource management is possible through the use of predicted data by quickly and accurately detecting the abnormal state of the water level gauge.
또한, 본 발명은 수분에 강하고 내오염성이 강한 코팅층을 통하여 압력 감지 센서를 보호함으로서 내구성이 강한 수위계 및 이를 이용한 배수지 수위 제어 시스템을 제공할 수 있는 효과를 가진다. In addition, the present invention has the effect of providing a water level gauge with strong durability and a water level control system using the same by protecting the pressure sensor through a coating layer that is strong in moisture and has a strong stain resistance.
또한, 본 발명은 LSTM 모델을 사용함으로써, 기존의 RNN 모델이 가지는 부정확성을 극복하여 보다 정확한 예측 데이터를 생성할 수 있는 효과를 가진다. In addition, the present invention has the effect of generating more accurate prediction data by overcoming the inaccuracy of the existing RNN model by using the LSTM model.
또한, 본 발명은 검증 과정으로서 클러스터링 기법을 사용함으로써, 자동으로 예측 데이터를 검증할 수 있어 다양한 환경에서도 일괄적으로 적용할 수 있어 비용 및 시간을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 검증 과정을 수행함으로써 오류 발생 확률을 현저히 줄일 수 있는 효과를 가진다. In addition, the present invention can automatically verify prediction data by using a clustering technique as a verification process, so that it can be applied in a variety of environments collectively, thereby reducing cost and time, as well as performing the verification process to reduce errors. It has the effect of significantly reducing the probability of occurrence.
본 발명에 따라 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 보호부의 외부면으로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable according to the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned are clearly understood by those of ordinary skill in the art to which this specification belongs from the external surface of the protection part below. it could be
도 1은 본 발명에 따른 인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 기능적 구성을 포함하는 메모리를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 상태 정보를 생성하는 과정을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 예측 데이터를 생성하는 과정을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 명령 데이터를 생성하는 과정을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 수위계를 간략히 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 예측 데이터 검증 과정을 나타낸 것이다.
본 명세서에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 명세서에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 명세서의 기술적 특징을 설명한다.1 shows an artificial intelligence-based reservoir water level control system according to the present invention.
2 is a diagram illustrating a computing device according to the present invention.
3 is a diagram illustrating a memory including a functional configuration according to the present invention.
4 shows a process of generating state information according to the present invention.
5 shows a process of generating prediction data according to the present invention.
6 shows a process of generating command data according to the present invention according to the present invention.
7 schematically shows a water level meter according to the present invention.
8 shows a prediction data verification process according to the present invention.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included as a part of the detailed description to help the understanding of the present specification, provide embodiments of the present specification, and together with the detailed description, explain the technical features of the present specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, the embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted.
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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed herein is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention , should be understood to include equivalents or substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including an ordinal number such as 1st, 2nd, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 보호부의 외부면된 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.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the external features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof of the protective part exist in the specification, one or It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or existence of other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하, 상술한 내용들을 바탕으로 본 명세서의 바람직한 일 실시예에 따른, 인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, an artificial intelligence-based water level control system according to a preferred embodiment of the present specification will be described in detail based on the above-mentioned contents.
도 1은 본 발명에 따른 인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템을 나타낸 것이다. 1 shows an artificial intelligence-based reservoir water level control system according to the present invention.
도 1에 따르면, 본 발명에 따른 인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템은 수위계(100), 컴퓨팅 장치(200) 및 펌프 제어부(300)를 포함할 수 있다. 상술한 구성들은 유선 또는 무선 통신으로 상호 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the artificial intelligence-based reservoir water level control system according to the present invention may include a
본 발명에 따른 수위계(100)는 배수지의 수위 데이터를 측정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 수위계(100)는 배수지 외 다른 물 탱크의 수위 데이터를 측정할 수도 있다. 본 발명에 따른 수위계(100)는 초음파 수위계, 압력 감지 수위계 등을 포함할 수 있다. The
본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 다른 구성으로부터 수신한 데이터를 기초로 연산을 수행하기 위한 모든 장치를 의미할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 스마트폰, 노트북, 컴퓨터 등의 다양한 사용자 단말을 의미하거나 서버, 클라우딩 컴퓨터 등을 의미할 수도 있다. The
본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 수위 데이터를 기초로 배수지의 수위에 대한 예측 데이터를 생성할 수 있다. 예측 데이터는 종래 수위 데이터를 학습하고, 학습 결과를 통하여 현재 예측된 수위에 대한 데이터를 의미할 수 있다. The
또한, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 수위계(100)로부터 수신한 수위 데이터를 기초로, 수위계(100)의 상태 정보를 생성할 수 있다. 상태 정보는 수위계(100)의 정상 상태 또는 이상 상태에 대한 정보를 의미할 수 있다. 수위계(100)의 이상 상태는 (1) 수위계(100)가 작동을 멈추는 경우, (2) 수위계(100)와 다른 구성과의 통신이 두절된 경우 등을 포함할 수 있다. 수위계(100)의 정상 상태는 상술한 이상 상태가 아닌 모든 경우를 의미할 수 있다. Also, the
본 발명에 따른 펌프 제어부(300)는 배수지의 수위를 조절하기 위하여 설치된 펌프를 제어할 수 있다. 펌프는 동력에 기반하여 배수지의 물을 이동시키는 모든 장치를 의미할 수 있다. 펌프 제어부(300)는 컴퓨팅 장치(200)로부터 명령을 수신하고, 수신한 명령에 기초하여 펌프를 제어할 수 있다. 펌프의 제어는 펌프의 온오프(on/off)를 포함할 뿐만 아니라, 펌프의 세기의 제어를 포함할 수 있다. The
본 발명에 따른 펌프 제어부(300)는 컴퓨팅 장치(200)에서 생성된 상태 정보를 수신하고, 상태 정보에 기초하여 펌프를 제어할 수 있다. 본 발명에 따른 펌프 제어부(300)는 수위 데이터 및 예측 데이터를 수위계(100) 또는 컴퓨팅 장치(200)로부터 수신할 수 있다. 본 발명에 따른 펌프 제어부(300)는 상태 정보에 기초하여, 수위 데이터 또는 예측 데이터에 따라 펌프를 제어할 수 있다. The
본 발명에 따른 수위계(100)는 미리 정해진 단위 주기를 기초로 상기 수위 데이터를 주기적으로 측정할 수 있고, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 수위 데이터 중 미리 정해진 개수의 측정값을 추출하고, 측정값을 기초로 상태 정보를 생성할 수 있다. 상태 정보를 생성하는 구체적인 방법은 후술한다. The
본 발명에 따른 펌프 제어부(300)는 수위계(100)가 이상 상태인 경우, 예측 데이터에 따라 펌프를 제어할 수 있다. 또한, 펌프 제어부(300)는 수위계(100)가 정상 상태인 경우 수위 데이터에 따라 펌프를 제어할 수 있다. 즉, 펌프 제어부(300)는 수위계(100)의 상태에 따라 다른 데이터에 기초하여 펌프를 제어할 수 있다. 또한, 펌프 제어부(300)가 컴퓨팅 장치(200)의 명령에 의하여 동작하는 경우, 어떤 데이터에 기초하여 펌프를 제어할지는 컴퓨팅 장치(200)에 의하여 결정될 수 있다. When the
본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 LSTM 모델을 기초로 배수지에 저장된 물에 대한 수요 예상 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 생성된 수요 예상 데이터를 기초로 예측 데이터를 생성할 수 있다. The
구체적으로, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 수위 데이터를 기초로 배수지에 저장된 물의 시간당 감소량에 대한 물 사용량 정보를 생성하고, 펌프 제어부(300)로부터 펌프의 시간당 온오프(on/off)에 대한 펌프 동작 정보를 생성할 수 있다. Specifically, the
따라서, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 LSTM(Long Short-Term Memory) 모델에 대한 학습 데이터 셋(set)을 입력시킴으로써, 학습 데이터 셋을 학습시키고, 학습 결과를 기초로 수요 예상 데이터를 결과값으로서 생성할 수 있다. 즉, 학습 데이터 셋은 수위 데이터, 물 사용량 정보 및 펌프 동작 정보를 포함할 수 있다. 또한, 수위 데이터는 배수지에 저장된 물의 깊이에 대한 정보를 의미할 수 있고, 물 사용량 정보는 시간당 깊이 변화량을 기초로 물의 사용량에 대한 정보를 의미할 수 있으며, 또한, 펌프 동작 정보는 펌프 제어부(300)로부터 펌프의 시간당 온오프(on/off)에 대한 정보를 의미할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 수위 데이터, 물 사용량 정보 및 펌프 동작 정보를 입력값으로 하는 학습 데이터 셋(set)을 생성하고, 생성된 학습 데이터 셋을 학습하여 수요 예상 데이터를 결과값으로서 생성할 수 있다. Therefore, the
다만, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 수위계(100)가 이상 상태인 경우, 제1 시간 이전의 수위 데이터를 기초로 예측 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 제1 시간은 이상 상태의 근거가 되는 측정값이 측정된 시간을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 이상 상태가 발생하기 전의 측정값을 기초로 예측 데이터를 생성할 수 있다. However, when the
또한, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 물 사용량 정보에 기초하여 예측 데이터를 검증할 수 있다. Also, the
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치를 나타낸 도면이다. 2 is a diagram illustrating a computing device according to the present invention.
도 2에 따르면, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(200)는 프로세서(210), 메모리(220) 및 통신 모듈(230)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , a
프로세서(210)는 메모리(220)에 저장된 명령어를 실행하여 다른 구성들을 제어할 수 있다. 프로세서(210)는 메모리(220)에 저장된 명령어를 수행할 수 있다. The processor 210 may execute instructions stored in the memory 220 to control other configurations. The processor 210 may execute an instruction stored in the memory 220 .
프로세서(210)는, 연산을 수행하고 다른 장치를 제어할 수 있는 구성이다. 주로, 중앙 연산 장치(CPU), 어플리케이션 프로세서(AP), 그래픽스 처리 장치(GPU) 등을 의미할 수 있다. 또한, CPU, AP 또는 GPU는 그 내부에 하나 또는 그 이상의 코어들을 포함할 수 있으며, CPU, AP 또는 GPU는 작동 전압과 클락 신호를 이용하여 작동할 수 있다. 다만, CPU 또는 AP는 직렬 처리에 최적화된 몇 개의 코어로 구성된 반면, GPU는 병렬 처리용으로 설계된 수 천 개의 보다 소형이고 효율적인 코어로 구성될 수 있다.The processor 210 is a component capable of performing calculations and controlling other devices. Mainly, it may mean a central processing unit (CPU), an application processor (AP), a graphics processing unit (GPU), or the like. In addition, the CPU, AP, or GPU may include one or more cores therein, and the CPU, AP, or GPU may operate using an operating voltage and a clock signal. However, a CPU or AP may consist of a few cores optimized for serial processing, whereas a GPU may consist of thousands of smaller and more efficient cores designed for parallel processing.
프로세서(210)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(220)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.The processor 210 may provide or process appropriate information or functions to the user by processing signals, data, information, etc. input or output through the above-described components or by driving an application program stored in the memory 220 .
메모리(220)는 컴퓨팅 장치(200)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(220)는 컴퓨팅 장치(200)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 컴퓨팅 장치(200)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 컴퓨팅 장치(200)로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 응용 프로그램은, 메모리(220)에 저장되고, 컴퓨팅 장치(200)에 설치되어, 프로세서(210)에 의하여 상기 컴퓨팅 장치(200)의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.The memory 220 stores data supporting various functions of the
메모리(220)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(220)는 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 포함할 수도 있다.Memory 220 is a flash memory type (flash memory type), hard disk type (hard disk type), SSD type (Solid State Disk type), SDD type (Silicon Disk Drive type), multimedia card micro type (multimedia card micro type) ), card-type memory (such as SD or XD memory), random access memory (RAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable read (EEPROM) -only memory), a programmable read-only memory (PROM), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk may include at least one type of storage medium. Also, the memory 220 may include a web storage that performs a storage function on the Internet.
통신 모듈(220)은 안테나를 통해 기지국 또는 통신 기능을 포함하는 카메라와 정보의 송수신을 실행한다. 통신 모듈(220)은 변조부, 복조부, 신호 처리부 등을 포함할 수 있다.The communication module 220 transmits/receives information to and from a base station or a camera including a communication function through an antenna. The communication module 220 may include a modulator, a demodulator, a signal processor, and the like.
무선 통신은, 통신사들이 기존에 설치해둔 통신 시설과 그 통신 시설의 주파수를 사용하는 무선 통신망을 사용한 통신을 말할 수 있다. 이때, 통신 모듈(220)은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있으며, 뿐만 아니라, 통신 모듈(220)은 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution) 등에도 사용될 수 있다. 또한, 최근 상용화 중인 5G 통신 뿐만 아니라, 추후 상용화가 예정되어 있는 6G 등도 사용될 수 있다. 다만, 본 명세서는 이와 같은 무선 통신 방식에 구애됨이 없이 기설치된 통신망을 활용할 수 있다.Wireless communication may refer to communication using a communication facility installed by telecommunication companies and a wireless communication network using a frequency of the communication facility. At this time, the communication module 220 is CDMA (code division multiple access), FDMA (frequency division multiple access), TDMA (time division multiple access), OFDMA (orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA (single carrier frequency division multiple) access), and the like, may be used in various wireless communication systems, and the communication module 220 may also be used in 3rd generation partnership project (3GPP), long term evolution (LTE), and the like. In addition, not only 5G communication that is being commercialized recently, but also 6G, which is scheduled to be commercialized in the future, may be used. However, in the present specification, a pre-installed communication network may be utilized without being limited by such a wireless communication method.
또한, 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), BLE(Bluetooth Low Energy), 비콘(Beacon), RFID(Radio Frequency Identification), NFC(Near Field Communication), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다. In addition, short range communication technology, Bluetooth (Bluetooth), BLE (Bluetooth Low Energy), beacon (Beacon), RFID (Radio Frequency Identification), NFC (Near Field Communication), infrared communication (Infrared Data Association; IrDA) ), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, etc. may be used.
도 3은 본 발명에 따른 기능적 구성을 포함하는 메모리를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a memory including a functional configuration according to the present invention.
도 3에 따르면, 본 발명에 따른 메모리(220)는 데이터 수집 모듈(221), 이상 상황 탐지 모듈(222), 데이터 예측 모듈(223) 및 데이터 출력 모듈(224)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 메모리(220)는 LSTM 모델 생성 모듈(225)을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 메모리(220)는 예측 데이터 검증 모듈(226)을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the memory 220 according to the present invention may include a data collection module 221 , an abnormal situation detection module 222 , a data prediction module 223 , and a data output module 224 . In addition, the memory 220 according to the present invention may further include an LSTM model generation module 225 . In addition, the memory 220 according to the present invention may further include a prediction data verification module 226 .
본 발명에 따른 데이터 수집 모듈(221)은 수위계(도 1의 100)로부터 측정된 수위 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 데이터 수집 모듈(221)은 측정된 수위 데이터를 시계열로 저장할 수 있다. 즉, 데이터 수집 모듈(221)은 시간에 따른 수위 데이터를 수신하고 저장할 수 있다. The data collection module 221 according to the present invention may receive the measured water level data from the water level meter ( 100 in FIG. 1 ). Also, the data collection module 221 may store the measured water level data in time series. That is, the data collection module 221 may receive and store water level data according to time.
본 발명에 따른 이상 상황 탐지 모듈(222)은 수위계(도 1의 100)의 상태 정보를 생성할 수 있다. 이상 상황 탐지 모듈(222)은 후술할 도 4에 따라 수위계(도 1의 100)의 이상 상태에 대한 정보를 생성할 수 있다. The abnormal situation detection module 222 according to the present invention may generate state information of the water level gauge ( 100 in FIG. 1 ). The abnormal situation detection module 222 may generate information on the abnormal state of the water level gauge ( 100 of FIG. 1 ) according to FIG. 4 to be described later.
본 발명에 따른 데이터 예측 모듈(223)은 수위 데이터를 딥러닝 모델에 입력하고 학습시킬 수 있다. 데이터 예측 모듈(223)은 딥러닝 모델을 통한 학습 결과를 기초로 예측 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 딥러닝 모델은 순환 신경망(Recurrent Neural Network, RNN)으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 순환 신경망은 시계열에 따른 수위 데이터를 기초로, 특정 시점의 수위를 예측할 수 있고, 이때 예측된 값은 예측 데이터라고 호칭될 수 있다. 다만, 종래의 순환 신경망은 관련 정보의 시계열상 거리가 멀수록 역전파시 그래디언트가 줄어드는 특징이 있어, 본 발명에 따른 데이터 예측 모듈(223)은 LSTM(Long Short Term Memory network) 모델을 사용할 수 있다. The data prediction module 223 according to the present invention may input and learn water level data into the deep learning model. The data prediction module 223 may generate prediction data based on a learning result through the deep learning model. In this case, the deep learning model according to the present invention may be composed of a recurrent neural network (RNN). Specifically, the recurrent neural network may predict the water level at a specific point in time based on the water level data according to time series, and in this case, the predicted value may be referred to as prediction data. However, since the conventional recurrent neural network has a characteristic that the gradient decreases during backpropagation as the distance in the time series of related information increases, the data prediction module 223 according to the present invention may use a Long Short Term Memory Network (LSTM) model.
구체적으로, 본 발명에 따른 예측 데이터는 LSTM 모델을 기초로 배수지에 저장된 물에 대한 수요 예상 데이터를 기초로 생성될 수 있으며, 해당 생성 과정은 데이터 예측 모델에서 수행될 수 있다. 데이터 예측 모듈(223)은 후술할 도 5에 따라 예측 데이터를 생성할 수 있다. Specifically, the prediction data according to the present invention may be generated based on the demand forecast data for water stored in the reservoir based on the LSTM model, and the corresponding generation process may be performed in the data prediction model. The data prediction module 223 may generate prediction data according to FIG. 5 to be described later.
본 발명에 따른 데이터 출력 모듈(224)은 수신한 데이터가 예측 데이터인지 수위 데이터인지에 따라 펌프 제어부(도 1의 300)에 대하여 전달하기 위한 명령 데이터를 생성할 수 있다. 즉, 데이터 출력 모듈(224)은 데이터에 따라 펌프 제어부(도 1의 300)를 제어할 수 있는 명령 데이터를 생성하여 출력할 수 있다. The data output module 224 according to the present invention may generate command data to be transmitted to the pump control unit ( 300 in FIG. 1 ) according to whether the received data is predicted data or water level data. That is, the data output module 224 may generate and output command data capable of controlling the pump control unit ( 300 of FIG. 1 ) according to the data.
본 발명에 따른 LSTM 모델 생성 모듈(225)은 학습 데이터 셋을 구성하여 LSTM 모델을 학습시킬 수 있다. 학습 데이터 셋은 예측 데이터를 생성하기 위한 데이터로서, 상술한 바와 같이 수위 데이터, 물 사용량 정보 및 펌프 동작 정보를 포함할 수 있다. The LSTM model generation module 225 according to the present invention may configure the training data set to train the LSTM model. The training data set is data for generating prediction data, and as described above, may include water level data, water usage information, and pump operation information.
본 발명에 따른 예측 데이터 검증 모듈(226)은 물 사용량 정보에 기초하여, 예측 데이터를 검증할 수 있다. 즉, 예측 데이터 검증 모듈(226)은 LSTM 모델의 학습 결과에 따른 예측 데이터와, 제1 시간 이전의 수위 데이터를 비교하여 예측 데이터를 검증할 수 있다. 이때, 제1 시간은 이상 상태의 근거가 되는 측정값이 측정된 시간을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 시간은 이상 상태의 근거가 되는 복수의 측정값 중에서 최초로 측정된 시간을 의미할 수 있다. 이하, 구체적인 검증 과정은 도 8에서 후술한다. The prediction data verification module 226 according to the present invention may verify the prediction data based on the water usage information. That is, the prediction data verification module 226 may verify the prediction data by comparing the prediction data according to the learning result of the LSTM model with the water level data before the first time. In this case, the first time may include a time at which a measurement value, which is the basis of the abnormal state, is measured. Specifically, the first time may mean a time initially measured among a plurality of measured values serving as the basis of the abnormal state. Hereinafter, a detailed verification process will be described later with reference to FIG. 8 .
도 4는 본 발명에 따른 상태 정보를 생성하는 과정을 나타낸 것이다. 상태 정보는 상술한 컴퓨팅 장치(또는 이상 상황 탐지 모듈(222))에 의하여 생성될 수 있다.4 shows a process of generating state information according to the present invention. The status information may be generated by the above-described computing device (or the abnormal situation detection module 222 ).
본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 수위계(도 1의 100)로부터 수위 데이터를 수신할 수 있다(S110). 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 수위 데이터 중 가장 최근 측정값 10개를 시계열 리스트로 생성할 수 있다(S120). 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 생성된 시계열 리스트 내에서 0인 값이 적어도 2개인 경우(제1 조건), 수위계(도 1의 100)의 통신에 이상이 있는 이상 상태로 판단할 수 있다(S130, S160). 또한, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 시계열 리스트 내의 최대값과 최소값의 차이가 50 초과인 경우(제2 조건), 수위계(도 1의 100)의 통신에 이상이 있는 이상 상태로 판단할 수 있다(S140, S160). 또한, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 시계열 리스트 내의 값이 상기 제1 조건 및 상기 제2 조건을 모두 충족하지 않는 경우(제3 조건), 수위계(도 1의 100)의 통신에 이상이 없는 정상 상태로 판단할 수 있다(S130, S140, S150). The computing device ( 200 in FIG. 1 ) according to the present invention may receive water level data from the water level gauge ( 100 in FIG. 1 ) ( S110 ). The computing device ( 200 of FIG. 1 ) may generate the 10 most recent measurement values among the water level data as a time series list ( S120 ). When the computing device ( 200 in FIG. 1 ) according to the present invention has at least two zero values in the generated time series list (first condition), it is determined that there is an abnormality in communication of the water level gauge ( 100 in FIG. 1 ). It can be done (S130, S160). In addition, when the difference between the maximum value and the minimum value in the time series list is greater than 50 (second condition), the computing device ( 200 in FIG. 1 ) according to the present invention has an abnormal state in communication of the water level gauge ( 100 in FIG. 1 ) It can be determined as (S140, S160). In addition, when the value in the time series list does not satisfy both the first condition and the second condition (the third condition), the computing device ( 200 in FIG. 1 ) according to the present invention communicates with the water level gauge ( 100 in FIG. 1 ). It can be determined as a normal state with no abnormality (S130, S140, S150).
도 5는 본 발명에 따른 예측 데이터를 생성하는 과정을 나타낸 것이다. 예측 데이터는 상술한 컴퓨팅 장치(또는 데이터 예측 모듈(223))에 의하여 생성될 수 있다. 5 shows a process of generating prediction data according to the present invention. The prediction data may be generated by the above-described computing device (or the data prediction module 223 ).
도 5에 따르면, 수위계(도 1의 100)가 이상 상태로 판단된 경우(S210), 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 데이터 수집 모듈(221)에 저장된 데이터 중 이상 상태 시점의 이전 시점에 측정된 수위 데이터들 중 가장 최근 14400개를 추출하여 데이터 셋을 생성할 수 있다(S220). 해당 데이터 셋은 총 14400분 동안의 수위 데이터를 의미할 수 있다. According to FIG. 5 , when it is determined that the water level gauge ( 100 in FIG. 1 ) is in an abnormal state ( S210 ), the computing device ( 200 in FIG. 1 ) according to the present invention is the data stored in the data collection module 221 at the abnormal state time point. A data set may be generated by extracting the most recent 14,400 pieces of water level data measured at a previous point in time (S220). The corresponding data set may mean water level data for a total of 14,400 minutes.
본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 생성된 데이터 셋을 리사이징하여, LSTM 모델의 학습 시간을 최소화할 수 있다(S230). 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 14400분 동안의 수위 데이터를 10분 주기로 평균을 도출하고, 도출된 평균값을 LSTM 모델에 학습시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 리사이징된 데이터를 LSTM 모델에 입력하여 예측 데이터를 생성할 수 있다(S250). The computing device ( 200 in FIG. 1 ) according to the present invention may minimize the training time of the LSTM model by resizing the generated data set ( S230 ). The computing device ( 200 in FIG. 1 ) according to the present invention may derive an average of the water level data for 14,400 minutes at a 10-minute period, and train the LSTM model with the derived average value. That is, the computing device ( 200 in FIG. 1 ) according to the present invention may generate prediction data by inputting the resized data into the LSTM model ( S250 ).
일 예로, LSTM 모델에 최소화한 데이터를 입력해 예측 데이터를 형성하는 단계(S240)의 예시로서 200개의 예측 데이터가 생성되고, 이는 10분 단위로 최소화된 데이터로서 매 분 단위로 원형 복구 하여야 한다. 원형 복구 과정을 완료하면 2천개의 예측 데이터가 생성되고, 이는 약 33시간 분량의 예측 데이터가 생성된다.As an example, 200 pieces of prediction data are generated as an example of the step (S240) of forming the prediction data by inputting the minimized data into the LSTM model, which is data minimized in units of 10 minutes and must be restored to the original form every minute. When the original restoration process is completed, 2,000 pieces of prediction data are generated, which generates approximately 33 hours of prediction data.
일 예로, 학습 결과 공휴일에 상대적으로 수위 데이터의 변화가 작고, 평일에 상대적으로 수위 데이터의 변화가 크다는 규칙이 학습될 수 있다. 또한, 학습 결과, 오전 시간보다 오후 시간에 수위 데이터의 변화가 상대적으로 크다는 규칙이 학습될 수 있다. 이러한 규칙에 기반하여, LSTM 모델은 예측 데이터를 생성할 수 있다. As an example, as a result of the learning, a rule that the change of water level data is relatively small on holidays and that the change of water level data is relatively large on weekdays may be learned. In addition, as a result of the learning, a rule that the change in water level data is relatively larger in the afternoon than in the morning may be learned. Based on these rules, the LSTM model can generate predictive data.
본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 생성된 예측 데이터를 데이터 출력 모듈(224)을 통하여 펌프 제어부(도 1의 300)로 전송할 수 있다. The computing device ( 200 in FIG. 1 ) according to the present invention may transmit the generated prediction data to the pump control unit ( 300 in FIG. 1 ) through the data output module 224 .
도 6은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 명령 데이터를 생성하는 과정을 나타낸 것이다. 명령 데이터는 상술한 컴퓨팅 장치(또는 데이터 출력 모듈(224))에 의하여 생성될 수 있다.6 shows a process of generating command data according to the present invention according to the present invention. The command data may be generated by the above-described computing device (or data output module 224 ).
도 6에 따르면, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 예측 데이터 또는 수위 데이터 중 어떠한 데이터를 기초로 명령 데이터를 생성하는지에 따라(S310, S320), 펌프 제어부(도 1의 300)에 대하여 제1 명령 데이터(cnt=cnt+1)를 전송할지, 제2 명령 데이터(cnt=0)를 전송할지를 결정할 수 있다(S330, S350, S360). According to FIG. 6 , the computing device ( 200 in FIG. 1 ) according to the present invention generates command data based on which data of prediction data or water level data ( S310 , S320 ), the pump control unit ( 300 in FIG. 1 ) It is possible to determine whether to transmit the first command data (cnt=cnt+1) or the second command data (cnt=0) with respect to ( S330 , S350 , S360 ).
도 6에 따르면, 예시로서, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 cnt라는 변수를 Index로 사용하여, 수신한 데이터가 예측 데이터일 경우, 예측 데이터의 cnt번째 값을 출력 데이터로 설정한 후 cnt값을 증가시켜 다음 출력 때는 다음 번째의 예측 데이터를 출력하게 한다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는, 이후 통신이 정상화되는 등 이상 상태가 정상 상태로 전환된 경우, 정상적인 수위 데이터가 지속적으로 입력되면, 더 이상 예측 데이터를 사용하지 않고 cnt변수를 0으로 초기화하여 다음 통신 이상 상황에 Index로 사용할 수 있게 할 수 있다(S340, S360). Referring to FIG. 6 , as an example, the computing device ( 200 in FIG. 1 ) according to the present invention uses a variable called cnt as an Index, and when received data is prediction data, sets the cnt-th value of the prediction data as output data. After that, the cnt value is increased to output the next prediction data at the next output. The computing device (200 of FIG. 1 ) according to the present invention, when an abnormal state is converted to a normal state, such as when communication is normalized thereafter, and when normal water level data is continuously input, the cnt variable is not used anymore without using the prediction data. It can be initialized to 0 so that it can be used as an Index in the next communication abnormal situation (S340, S360).
도 7은 본 발명에 따른 수위계를 간략히 나타낸 것이다. 7 schematically shows a water level meter according to the present invention.
도 7에 따르면, 본 발명에 따른 수위계(100)는 압력에 의한 수위를 측정하는 수위계(100) 장치일 수 있다. 본 발명에 따른 수위계(100)는 압력을 감지하기 위한 압력 감지 센서(120), 감지된 압력 데이터를 수위 데이터로 변환하기 위한 압력-수위 변환 모듈(140) 및 변환된 수위 데이터를 컴퓨팅 장치(도 1의 200)로 전송하기 위한 데이터 전송 인터페이스(150)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 수위계(100)는 압력 감지 센서(120), 압력-수위 변환 모듈(140), 및 데이터 전송 인터페이스(150)를 내부에 포함하기 위한 밀폐 하우징(110)을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7 , the
본 발명에 다른 압력 감지 센서(120)는 수압을 감지하기 위하여 적어도 일부가 하우징 외부에 노출되거나 하우징의 일면에 직접 접촉될 수 있다. 따라서, 스며드는 수분에 의하여 부식되거나, 외부 오염물질에 노출될 수 있다. 따라서, 수분에 강한 압력 감지 센서(120)를 위하며, 본 발명에 따른 수위계(100)는 압력 감지 센서(120)를 코팅하는 코팅층(130)을 더 포함할 수 있다. At least a portion of the pressure sensor 120 according to the present invention may be exposed to the outside of the housing or may be in direct contact with one surface of the housing in order to detect water pressure. Therefore, it may be corroded by permeating moisture or exposed to external contaminants. Accordingly, for the pressure sensor 120 resistant to moisture, the
따라서, 본 발명은 압력 감지 센서(이하 센서, 120)를 코팅하는 코팅층(130)을 제안하여, 이러한 문제점을 해결하고자 하였다. Accordingly, the present invention is to solve this problem by proposing the
바람직하게 상기 센서(120)는 그 표면에 하기의 화학식 1로 표시되는 아크릴계 화합물; 유기 용매, 무기 입자 및 분산제가 포함되는 코팅조성물로 코팅된 것일 수 있다.Preferably, the sensor 120 includes an acrylic compound represented by the following
[화학식 1][Formula 1]
상기 코팅조성물로 센서(120)가 코팅된 경우 우수한 발수성 및 내오염성을 나타낼 수 있기 때문에 외부 환경에 설치된 센서(120)가 오염 환경 및 염분에 장기간 노출되더라도, 정확한 압력값을 센싱할 수 있다. When the sensor 120 is coated with the coating composition, excellent water repellency and stain resistance can be exhibited, so that even if the sensor 120 installed in an external environment is exposed to a polluted environment and salt for a long time, an accurate pressure value can be sensed.
상기 무기 입자는 실리카, 알루미나 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 무기 입자의 평균 직경은 70 내지 100㎛이지만, 상기 예시에 국한되지 않는다. 상기 무기 입자는 센서(120) 표면에 코팅층(130)으로 형성 후, 물리적인 강도를 향상시키고, 점도를 일정 범위로 유지시켜 성형성을 높일 수 있다. The inorganic particles may be selected from the group consisting of silica, alumina, and mixtures thereof. The average diameter of the inorganic particles is 70 to 100 μm, but is not limited to the above example. After the inorganic particles are formed as a
상기 유기 용매는 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 메틸에틸케톤을 사용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다. The organic solvent is selected from the group consisting of methyl ethyl ketone (MEK), toluene, and mixtures thereof, and preferably methyl ethyl ketone may be used, but is not limited thereto.
상기 분산제로는 폴리에스테르 계열의 분산제를 사용할 수 있고, 구체적으로 2-메톡시프로필 아세테이트 및 1-메톡시-2-프로필 아세테이트의 공중합체로 이루어진 폴리에스테르 계열의 분산안정제로서 TEGO-Disperse 670 (제조사: EVONIK)을 사용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않고 통상의 기술자에게 자명한 분산제는 제한 없이 모두 사용 가능하다.As the dispersant, a polyester-based dispersant may be used, and specifically, as a polyester-based dispersion stabilizer composed of a copolymer of 2-methoxypropyl acetate and 1-methoxy-2-propyl acetate, TEGO-Disperse 670 (manufacturer : EVONIK), but is not limited to the above examples and any dispersant obvious to those skilled in the art can be used without limitation.
상기 코팅 조성물은 기타 첨가제로 안정화제를 추가로 포함할 수 있고, 상기 안정화제는 자외선 흡수제, 산화방지제 등을 포함할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않고 제한 없이 사용 가능하다.The coating composition may further include a stabilizer as other additives, and the stabilizer may include a UV absorber, an antioxidant, and the like, but is not limited to the above examples and may be used without limitation.
상기 코팅층(130)을 형성하기 위한, 코팅 조성물은 보다 구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 아크릴계 화합물; 유기 용매, 무기 입자 및 분산제를 포함할 수 있다.For forming the
상기 코팅 조성물은 유기용매 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 아크릴계 화합물 40 내지 60 중량부, 무기 입자 20 내지 40 중량부 및 분산제 5 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 각 구성 성분의 상호 작용에 의한 발수 효과가 임계적 의의가 있는 정도의 상승효과가 발현되며, 상기 범위를 벗어나는 경우 상승효과가 급격히 저하되거나 거의 없게 된다.The coating composition may include 40 to 60 parts by weight of the acrylic compound represented by
보다 바람직하게, 상기 코팅 조성물의 점도는 1500 내지 1800cP이며, 상기 점도가 1500cP 미만인 경우에는 센서(120) 표면에 도포하면, 흘러내려 코팅층(130)의 형성이 용이하지 않은 문제가 있고, 1800cP를 초과하는 경우에는 균일한 코팅층(130)의 형성이 용이하지 않은 문제가 있다.More preferably, the viscosity of the coating composition is 1500 to 1800 cP, and when the viscosity is less than 1500 cP, when applied to the surface of the sensor 120, there is a problem that the formation of the
[제조예 1: 코팅층의 제조][Preparation Example 1: Preparation of coating layer]
1. 코팅 조성물의 제조1. Preparation of coating composition
메틸에틸케톤에 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴계 화합물, 무기입자 및 분산제를 혼합하여, 코팅 조성물을 제조하였다:A coating composition was prepared by mixing the acrylic compound represented by the following
[화학식 1][Formula 1]
상기 코팅 조성물의 보다 구체적인 조성은 하기 표 2와 같다. A more specific composition of the coating composition is shown in Table 2 below.
(단위 중량부)2. 코팅층의 제조 (unit parts by weight) 2. Preparation of coating layer
센서(120)의 일면에 상기 DX1 내지 DX5의 코팅 조성물을 도포 후, 경화시켜 코팅층(130)을 형성하였다. The coating composition of DX1 to DX5 was applied to one surface of the sensor 120 and cured to form a
[실험예][Experimental example]
1. 표면 외관에 대한 평가1. Evaluation of surface appearance
코팅 조성물의 점도 차이로 인해, 코팅층(130)을 제조한 이후, 균일한 표면이 형성되었는지 여부에 대해 관능 평가를 진행하였다. 균일한 코팅층(130)을 형성하였는지 여부에 대한 평가를 진행하였고, 하기와 같은 기준에 의해 평가를 진행하였다. Due to the difference in viscosity of the coating composition, after the
○: 균일한 코팅층 형성○: uniform coating layer formation
×: 불균일한 코팅층의 형성×: Formation of a non-uniform coating layer
코팅층(130)을 형성할 때, 일정 점도 미만인 경우에는 센서(120)의 표면에서 흐름이 발생하여, 경화 공정 이후, 균일한 코팅층(130)의 형성이 어려운 경우가 다수 발생하였다. 이에 따라, 생산 수율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 점도가 너무 높은 경우에도, 조성물의 균일 도포가 어려워 균일한 코팅층(130)의 형성이 불가하였다.When the
2. 발수각의 측정2. Measurement of water repellency angle
상기 센서(120) 표면에 코팅층(130)을 형성한 이후, 발수각을 측정한 결과는 하기 표 4과 같다. After forming the
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, TX1 내지 TX5의 코팅 조성물을 이용하여 코팅층(130)을 형성한 이후, 접촉각을 측정한 결과를 확인하였다. TX1 및 TX5는 후진 접촉각이 10도 미만으로 측정되었다. 즉, 코팅 조성물을 제조하기 위한 최적의 범위를 벗어나게 되는 경우, 물방울이 피닝(Pinning)되는 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 반면 TX2 내지 4에서는 피닝 현상이 발생하지 않음을 확인하여 우수한 방수 효과를 나타낼 수 있음을 확인하였다.As shown in Table 4, after forming the
3. 내오염성 평가3. Pollution resistance evaluation
상기 실시예에 따른 코팅층(130)을 형성한 센서(120)를 배수지 또는 물 탱크에 부착하고, 40일 간 습한 환경에 노출되도록 하였다. 비교예(Con)로는 코팅층(130)이 형성되지 않은 동일한 센서(120)를 사용하였으며, 각각의 센서(120)는 배수지 또는 물 탱크 중 동일한 위치에 부착하였다.The sensor 120 having the
그 뒤 실험 전후의 센서(120)의 오염 및 부식 정도를 유관으로 평가하였고, 객관적인 비교를 위하여 코팅층(130)이 형성되지 않은 비교예와 비교하여 그 결과를 1 내지 10의 지수로 평가하여 하기의 표 5에 나타내었다. 하기의 지수는 그 숫자가 낮을수록 내오염성이 우수한 것이다.Thereafter, the degree of contamination and corrosion of the sensor 120 before and after the experiment was evaluated as related, and for objective comparison, the result was evaluated as an index of 1 to 10 in comparison with the comparative example in which the
(단위: 지수)상기 표 5를 참조하면, 센서(120)에 코팅층(130)을 형성하는 경우 외부 환경에 센서(120)를 설치하면서, 센서(120)가 외부로 노출되어도 높은 내오염성을 가지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 코팅층(130)이 형성된 센서(120)는 오랜 기간 동안 사용이 가능하며, 보다 정확한 압력값을 수집할 수 있다. 특히 TX2 내지 TX4에 의하는 경우 코팅층(130)에 의한 내오염성이 매우 우수하다는 점을 확인할 수 있다.(Unit: Index) Referring to Table 5, when the
도 8은 본 발명에 따른 예측 데이터 검증 과정을 나타낸 것이다. 8 shows a prediction data verification process according to the present invention.
본 발명에 따른 예측 데이터 검증 모듈(226)은 K개의 클러스터를 생성하고, 생성된 클러스터의 거리값을 기초로 유사도를 판단하여 데이터를 분류할 수 있다. The prediction data verification module 226 according to the present invention may generate K clusters and classify data by determining similarity based on the distance values of the generated clusters.
K-중심 군집화 과정은 주어진 데이터를 K개의 군집으로 군집화하는 것을 말한다. 이러한 K-중심 군집화 과정은, 주어진 데이터 표본에서 임의로 샘플값 하나를 고른 후 해당 샘플값에서 다른 샘플 데이터까지의 거리를 측정한다. 이때, 각 데이터 샘플에서 가장 가까운 중심을 선택하여, 다시 해당 샘플을 중심으로 다른 데이터 샘플값까지의 거리를 계산한다. 이러한 과정을 반복하여, 군집화를 이룬다. 즉, 복수의 클러스터(cluster)를 생성한다. 이러한 클러스터링 기법은 주로 파이썬(Python)으로 구현될 수 있다. 클러스터링은 신호 분석에서 사용될 수 있는 알고리즘 중 하나로서 이용되고 있다. The K-centric clustering process refers to clustering the given data into K clusters. In this K-centric clustering process, one sample value is randomly selected from a given data sample, and the distance from the sample value to other sample data is measured. At this time, the closest center of each data sample is selected, and the distance from the corresponding sample to the other data sample values is calculated again. By repeating this process, clustering is achieved. That is, a plurality of clusters are created. This clustering technique can be mainly implemented in Python. Clustering is being used as one of the algorithms that can be used in signal analysis.
도 8에 따르면, K-중심 군집화 과정을 수행한 결과, 클러스터링 1과 클러스터링 2로 측정값들이 분류된 것을 나타내고 있다. 이때, 클러스터링의 대상이 되는 데이터들은 LSTM 모델의 학습 결과에 따른 예측 데이터와, 제1 시간 이전의 수위 데이터를 기준 시간에 따라 좌표화한 값일 수 있다. Referring to FIG. 8 , as a result of performing the K-centered clustering process, it is shown that the measured values are classified into
즉, 본 발명에 따른 예측 데이터 검증 모듈(226)은 예측 데이터와 제1 시간 이전의 수위 데이터에서 추출된 시간(분, minute)과 수위(cm)를 좌표화하고, 좌표화된 데이터에 클러스터링을 수행할 수 있다. That is, the prediction data verification module 226 according to the present invention coordinates the time (minutes) and water level (cm) extracted from the prediction data and the water level data before the first time, and performs clustering on the coordinated data. can be done
이때, 기준 시간이란 미리 정해진 기준에 따라 정해진 시간으로서, 서로 다른 데이터를 비교 또는 검증하기 위한 기준 시점을 의미할 수 있다. 일 예로, 본 발명에 따른 기준 시간은 측정이 시작된 시간이거나, 임의로 설정된 특정한 날짜의 특정한 시간을 의미할 수도 있다. In this case, the reference time is a time determined according to a predetermined standard, and may mean a reference time for comparing or verifying different data. For example, the reference time according to the present invention may mean a time when measurement is started or a specific time on a specific date arbitrarily set.
본 발명에 따른 예측 데이터 검증 모듈(226)은 클러스터링 1(예측 데이터에 대한 클러스터링)의 제1 중심값을 평균 계산법을 통하여 산출하고, 클러스터링 2(제1 시간 이전의 수위 데이터에 대한 클러스터링)의 제2 중심값을 평균 계산법을 통하여 산출할 수 있다. 본 발명에 따른 예측 데이터 검증 모듈(226)은 제1 중심값과 제2 중심값의 최종 거리값을 산출하고, 최종 거리값의 크기가 미리 정해진 값보다 작은 경우, 각각의 클러스터의 유사도가 미리 정해진 값보다 높은 것으로 판단할 수 있다. 즉, 최종 거리값의 크기가 미리 정해진 값보다 작은 경우, 양 데이터는 유사하다고 판단될 수 있으므로, 예측 데이터는 검증된 것으로 판단될 수 있다. The prediction data verification module 226 according to the present invention calculates the first central value of clustering 1 (clustering for prediction data) through an average calculation method, and the second of clustering 2 (clustering for water level data before the first time) 2 The central value can be calculated through the average calculation method. The prediction data verification module 226 according to the present invention calculates a final distance value between the first central value and the second central value, and when the size of the final distance value is smaller than a predetermined value, the similarity of each cluster is determined in advance. It can be judged to be higher than the value. That is, when the size of the final distance value is smaller than the predetermined value, since both data may be determined to be similar, the predicted data may be determined to be verified.
바람직하게는, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 200)는 예측 데이터 및 제1 시간 이전의 수위 데이터에 대하여 K-중심 군집화 과정을 수행하고, K-중심 군집화 과정을 기초로 최종적으로 2개의 클러스터를 생성하며, 생성된 2개의 클러스터 사이의 유클리드 거리를 기초로 유사도를 도출할 수 있다.Preferably, the computing device (200 in FIG. 1 ) according to the present invention performs a K-centric clustering process on the prediction data and the water level data before the first time, and finally, based on the K-centric clustering process, two A cluster is generated, and a degree of similarity can be derived based on the Euclidean distance between the two generated clusters.
도 8에 따르면, 일 예로 본 발명에 따른 예측 데이터 검증 모듈(226)은 기준 시간에 따른 시간 변화값의 크기(min)를 특징 1로 설정하고, 수위 값에 따른 크기(cm)를 특징 2로 설정하여 좌표화할 수 있다. According to FIG. 8 , as an example, the prediction data verification module 226 according to the present invention sets the magnitude (min) of the time change value according to the reference time to Feature 1, and sets the size (cm) according to the water level to Feature 2 It can be set and coordinated.
본 발명에 따른 예측 데이터 검증 모듈(226)은 특징 1을 x축 좌표로, 특징 2를 y축 좌표로 하여 K-중심 군집화 과정을 수행할 수 있다. 본 발명에 따른 예측 데이터 검증 모듈(226)은 클러스터 1의 제1 중심값과 클러스터 2의 제2 중심값을 산출하고, 제1 중심값과 제2 중심값 사이의 유클리드 거리를 산출할 수 있다. 유클리드 거리는 하기 수학식 1에 의하여 정의될 수 있다. The prediction data verification module 226 according to the present invention may perform the K-centered clustering process by using
[수학식 1][Equation 1]
(단, d는 거리값, (x, y)는 좌표값으로서, x는 시간(imn)에 대응되고, y는 수위(cm)에 대응함)(However, d is a distance value, (x, y) is a coordinate value, x corresponds to time (imn), and y corresponds to water level (cm))
본 발명에 따른 예측 데이터 검증 모듈(226)은 클러스터 1과 클러스터 2의 최종 거리값을 추출하고, 최종 거리값을 기초로 예측 데이터를 자동으로 검증할 수 있다.The prediction data verification module 226 according to the present invention may extract the final distance value of the
이때, 본 발명에 따른 최종 거리값은 다음과 같은 순서로 추출될 수 있다. In this case, the final distance value according to the present invention may be extracted in the following order.
(1) 클러스터 1의 제1 평균값(x1, y1) 및 클러스터 2의 제2 평균값(x2, y2)을 추출(1) Extract the first average value (x1, y1) of
(2) 제1 평균값 및 제2 평균값은 각각 좌표값이고, 제1 평균값 및 제2 평균값 사이의 최종 거리값(L)을 하기 수학식 2를 기초로 추출(2) The first average value and the second average value are coordinate values, respectively, and the final distance value (L) between the first average value and the second average value is extracted based on Equation 2 below
[수학식 2][Equation 2]
(단, (x1, y1)은 클러스터 1의 평균값(=제1 중심값)을 기초로 생성된 좌표값이고, (x2, y2)은 클러스터 2의 평균값(=제2 중심값)을 기초로 생성된 좌표값임)(However, (x1, y1) is a coordinate value generated based on the average value of cluster 1 (= first central value), and (x2, y2) is generated based on the average value of cluster 2 (= second central value) coordinate value)
본 발명은 추출된 최종 거리값(L)이 미리 설정된 거리값보다 작은 경우, 예측 데이터가 검증된 것으로 정의할 수 있다. In the present invention, when the extracted final distance value L is smaller than a preset distance value, it can be defined that the prediction data is verified.
일반적으로, 수위는 배수지의 형태, 깊이 뿐만 아니라 기압 등 외부 환경 요소에 따라 다르게 측정될 수 있다. 따라서, 획일적인 최종 거리값을 구할 것이 아니라, 다른 요소들을 고려하기 위하여, 최종 거리값(L)에 보정 계수를 곱하고, 이를 기초로 미리 설정된 거리값과 비교하는 것이 보다 효율적이다. 이를 보정된 최종 거리값(L')이라고 하고 하기 수학식 3 및 수학식 4를 기초로 추출될 수 있다. In general, the water level may be measured differently depending on the shape and depth of the reservoir, as well as external environmental factors such as atmospheric pressure. Therefore, rather than obtaining a uniform final distance value, in order to consider other factors, it is more efficient to multiply the final distance value L by a correction factor and compare it with a preset distance value based on this. This is referred to as the corrected final distance value L' and may be extracted based on Equations 3 and 4 below.
[수학식 3][Equation 3]
(단, (x1, y1)은 클러스터 1의 평균값을 기초로 생성된 좌표값이고, (x2, y2)은 클러스터 2의 평균값을 기초로 생성된 좌표값임)(However, (x1, y1) is a coordinate value generated based on the average value of
[수학식 4][Equation 4]
이때, 제1 유클리드 거리는 좌표기반 기준점이 되는 원점과 제1 중심점과의 유클리드 거리이고, 제2 유클리드 거리는 좌표기반 기준점이 되는 원점과 제2 중심점과의 유클리드 거리일 수 있다. In this case, the first Euclidean distance may be a Euclidean distance between the origin serving as a coordinate-based reference point and the first central point, and the second Euclidean distance may be a Euclidean distance between the origin serving as a coordinate-based reference point and the second central point.
배수지의 제1 단면은 배수지를 지면에 평행한 방향으로 자른 단면이며, 배수지의 제2 단면은 배수지를 지면에 수직한 방향으로 자른 단면을 의미할 수 있다. The first cross-section of the drain paper may be a cross-section cut in a direction parallel to the ground, and the second cross-section of the drain paper may mean a cross-section cut in a direction perpendicular to the ground.
평균 수온 변화량은 배수지에 저장된 물의 온도의 변화량으로서, 클러스터 1 및 클러스터 2를 구성하는 데이터들을 측정한 시간 동안의 수온 값의 평균을 의미할 수 있다. The average water temperature change amount is a change amount of the temperature of water stored in the reservoir, and may mean an average of water temperature values during a time period when
또한, α는 보다 정확한 이상 상태의 판별을 위한 보정 상수로서, α의 단위는 무시될 수 있다. In addition, α is a correction constant for more accurate determination of an abnormal state, and the unit of α can be neglected.
이처럼, 수학식 3 및 수학식 4를 이용한 보정된 최종 거리값(L')을 기초로 화재 발생 정보를 생성하는 경우, 예측 데이터가 보다 정확하게 검증되는 효과가 있으며, 이를 구체적으로 실험한 예시는 아래와 같다. As such, when the fire occurrence information is generated based on the corrected final distance value (L') using Equations 3 and 4, there is an effect that the predicted data is more accurately verified. same.
[실험 예][Experimental example]
본 발명에 따른 보정 상수를 사용하여 생성된 유클리드 거리를 기초로 예측 데이터를 검증한 케이스와, 보정 상수를 사용하지 않은 유클리드 거리를 기초로 예측 데이터를 검증한 케이스의 정확도를 비교한 결과는 하기 표 1과 같다. The results of comparing the accuracy of the case in which the prediction data was verified based on the Euclidean distance generated using the correction constant according to the present invention and the case in which the prediction data was verified based on the Euclidean distance that did not use the correction constant are shown in the table below equal to 1.
이때, 정확도는 해당 분야의 전문가 10인을 대상으로 산정된 것으로서, 총 100개의 케이스를 동일한 환경에서 각각의 전문가 10인을 대상으로 설문하여 산정된 수치일 수 있다. 정확도는 본 발명에 따른 시스템에 의하여 감지된 예측 데이터와 실제 수위 데이터의 동일성을 판단하여 수치화한 것이다. In this case, the accuracy is calculated for 10 experts in the relevant field, and may be a numerical value calculated by asking 10 experts for a total of 100 cases in the same environment. The accuracy is quantified by determining the sameness between the predicted data sensed by the system according to the present invention and the actual water level data.
(단위: %)표 6은 본 발명에 따른 케이스들의 정확도를 나타낸 것이다. 실험 결과, 보정 계수 α를 사용한 경우가, 보정 계수 α를 사용하지 않은 경우보다 현저히 높은 정확도를 가지는 것을 알 수 있다. (Unit: %) Table 6 shows the accuracy of the cases according to the present invention. As a result of the experiment, it can be seen that the case in which the correction coefficient α is used has significantly higher accuracy than the case in which the correction coefficient α is not used.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 모델링하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 모델링되는 것도 포함한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.The present invention described above can be modeled as computer-readable code on a medium in which a program is recorded. The computer-readable medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. It also includes modeling in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet). Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects but as exemplary. The scope of the present specification should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present specification are included in the scope of this specification.
앞에서 설명된 본 발명의 어떤 실시 예들 또는 다른 실시 예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 발명의 어떤 실시 예들 또는 다른 실시 예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.Any or other embodiments of the present invention described above are not mutually exclusive or distinct. Any of the above-described embodiments or other embodiments of the present invention may be combined or combined with each configuration or function.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
100: 수위계
200: 컴퓨팅 장치
300: 펌프 제어부
400: 펌프100: water level gauge
200: computing device
300: pump control unit
400: pump
Claims (7)
상기 수위 데이터를 기초로 상기 배수지의 수위에 대한 예측 데이터를 생성하고, 상기 수위 데이터를 기초로 상기 수위계의 상태 정보를 생성하는 컴퓨팅 장치; 및
상기 상태 정보에 기초하여, 상기 수위 데이터 또는 상기 예측 데이터에 따라 펌프를 제어하는 펌프 제어부;를 포함하고,
상기 컴퓨팅 장치는,
LSTM 모델을 기초로 상기 배수지에 저장된 물에 대한 수요 예상 데이터를 생성하고, 상기 수요 예상 데이터를 기초로 상기 예측 데이터를 생성하고,
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 수위 데이터를 기초로 상기 배수지에 저장된 물의 시간당 감소량에 대한 물 사용량 정보를 생성하고, 상기 펌프 제어부로부터 상기 펌프의 시간당 온오프(on/off)에 대한 펌프 동작 정보를 생성하고,
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 LSTM(Long Short-Term Memory) 모델에 대하여 상기 수위 데이터, 상기 물 사용량 정보 및 상기 펌프 동작 정보를 입력값으로 하는 학습 데이터 셋(set)을 생성하고, 상기 학습 데이터 셋을 학습하여 상기 수요 예상 데이터를 결과값으로서 생성하며,
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 수위계가 이상 상태인 경우, 제1 시간 이전의 상기 수위 데이터를 기초로 상기 예측 데이터를 생성하고,
상기 제1 시간은 상기 이상 상태의 근거가 되는 측정값이 측정된 시간을 포함하며,
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 예측 데이터 및 상기 제1 시간 이전의 상기 수위 데이터에 기초하여, K-중심 군집화 과정을 통한 상기 예측 데이터를 검증하는 것인, 인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템.
a water level meter that measures water level data in the reservoir;
a computing device that generates prediction data for the water level of the reservoir based on the water level data, and generates state information of the water level gauge based on the water level data; and
On the basis of the state information, the pump control unit for controlling the pump according to the water level data or the prediction data; Containing,
The computing device,
generating demand forecast data for water stored in the reservoir based on the LSTM model, generating the forecast data based on the demand forecast data,
The computing device,
Generates water usage information on the hourly decrease amount of water stored in the reservoir based on the water level data, and generates pump operation information on hourly on/off of the pump from the pump control unit,
The computing device,
For the Long Short-Term Memory (LSTM) model, a training data set is generated using the water level data, the water usage information, and the pump operation information as input values, and the demand forecast by learning the training data set Generate data as a result,
The computing device,
When the water level gauge is in an abnormal state, the prediction data is generated based on the water level data before the first time,
The first time includes a time at which a measurement value that is the basis of the abnormal state is measured,
The computing device,
Based on the prediction data and the water level data before the first time, verifying the prediction data through a K-centered clustering process, an artificial intelligence-based reservoir water level control system.
상기 수위계는,
미리 정해진 단위 주기를 기초로 상기 수위 데이터를 주기적으로 측정하고,
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 수위 데이터 중 미리 정해진 개수의 측정값을 추출하고, 상기 측정값을 기초로 상기 상태 정보를 생성하는 것인,
인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템.
According to claim 1,
The water level gauge is
Periodically measuring the water level data based on a predetermined unit period,
The computing device,
Extracting a predetermined number of measured values from the water level data, and generating the state information based on the measured values,
Artificial intelligence-based reservoir water level control system.
상기 펌프 제어부는,
상기 수위계가 이상 상태인 경우, 상기 예측 데이터에 따라 상기 펌프를 제어하고, 상기 수위계가 정상 상태인 경우, 상기 수위 데이터에 따라 상기 펌프를 제어하는 것인,
인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템.
According to claim 1,
The pump control unit,
When the water level gauge is in an abnormal state, the pump is controlled according to the prediction data, and when the water level gauge is in a normal state, the pump is controlled according to the water level data,
Artificial intelligence-based reservoir water level control system.
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 K-중심 군집화 과정을 기초로 최종적으로 2개의 클러스터를 생성하며, 상기 2개의 클러스터는 클러스터 1 및 클러스터 2를 포함하고,
상기 클러스터 1 및 상기 클러스터 2의 사이의 최종 거리값(L')을 기초로 상기 예측 데이터를 검증하고,
상기 최종 거리값(L')은,
상기 클러스터 1의 제1 평균값 및 상기 클러스터 2의 제2 평균값을 기초로 추출되는 것인,
인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템.
According to claim 1,
The computing device,
Finally, two clusters are generated based on the K-centric clustering process, and the two clusters include cluster 1 and cluster 2,
verifying the prediction data based on the final distance value (L') between the cluster 1 and the cluster 2;
The final distance value (L') is,
which is extracted based on the first average value of the cluster 1 and the second average value of the cluster 2,
Artificial intelligence-based reservoir water level control system.
상기 최종 거리값(L')은 하기 수학식 3 및 수학식 4에 의하여 추출되는 것인,
인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템.
[수학식 3]
(단, (x1, y1)은 상기 제1 평균값을 기초로 생성된 좌표값이고, (x2, y2)은 상기 제2 평균값을 기초로 생성된 좌표값임)
[수학식 4]
(이때, 상기 제1 유클리드 거리는 좌표기반 기준점이 되는 원점과 제1 중심점과의 유클리드 거리이고, 상기 제2 유클리드 거리는 좌표기반 기준점이 되는 원점과 제2 중심점과의 유클리드 거리이며, 상기 제1 중심점은 상기 클러스터 1의 중심점이며, 상기 제2 중심점은 상기 클러스터 2의 중심점이며, 배수지의 제1 단면은 배수지를 지면에 평행한 방향으로 자른 단면이며, 배수지의 제2 단면은 배수지를 지면에 수직한 방향으로 자른 단면임.)
5. The method of claim 4,
The final distance value (L ') will be extracted by the following Equations 3 and 4,
Artificial intelligence-based reservoir water level control system.
[Equation 3]
(However, (x1, y1) is a coordinate value generated based on the first average value, and (x2, y2) is a coordinate value generated based on the second average value)
[Equation 4]
(In this case, the first Euclidean distance is the Euclidean distance between the origin and the first center point as the coordinate-based reference point, the second Euclidean distance is the Euclidean distance between the origin and the second center point as the coordinate-based reference point, and the first center point is The center point of the cluster 1, the second center point is the center point of the cluster 2, the first cross-section of the drain paper is a cross-section cut in a direction parallel to the ground, and the second cross-section of the drain paper is a direction perpendicular to the ground It is a cross-section cut by
상기 수위계는 압력을 감지하기 위한 압력 감지 센서를 포함하되,
상기 압력 감지 센서는 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴계 화합물, 유기 용매, 무기 입자 및 분산제가 포함되는 코팅조성물로 코팅된 것인,
인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템.
[화학식 1]
According to claim 1,
The water level gauge includes a pressure sensor for detecting the pressure,
The pressure sensor is coated with a coating composition comprising an acrylic compound represented by the following formula (1), an organic solvent, inorganic particles and a dispersant,
Artificial intelligence-based reservoir water level control system.
[Formula 1]
상기 K-중심 군집화 과정의 클러스터링 대상이 되는 데이터들은,
상기 예측 데이터 및 상기 제1 시간 이전의 수위 데이터를 기준 시간에 따라 좌표화한 데이터인 것인,
인공지능 기반 배수지 수위 제어 시스템. According to claim 1,
The data to be clustered in the K-centered clustering process are,
The prediction data and the water level data before the first time is data coordinated according to a reference time,
Artificial intelligence-based reservoir water level control system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210107320A KR102403270B1 (en) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | Controlling system for reservoir water level based on artificial intelligence |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210107320A KR102403270B1 (en) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | Controlling system for reservoir water level based on artificial intelligence |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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2021
- 2021-08-13 KR KR1020210107320A patent/KR102403270B1/en active IP Right Grant
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