KR102435865B1 - Reservoir management and predicting model using artificial intelligence attention layer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인공지능 어탠션 기법을 활용한 저수지 물관리 및 예측 모형에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 다양한 입력 데이터의 구성을 통해 정확도가 높은 저수량 변화량 예측 시스템 및 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a reservoir water management and prediction model using an artificial intelligence attention technique. Specifically, the present invention relates to a system and method for predicting the amount of change in low water quantity with high accuracy through the configuration of various input data.
저수지는 홍수, 가뭄 등 자연재해를 막기 위한 시설이며, 저수지로 인해 각종 자연재해가 방지될 뿐만 아니라, 농업 용수 및 생활 용수 등에 대한 공급으로 생활에 지대한 영향을 끼치고 있다. Reservoirs are facilities to prevent natural disasters such as floods and droughts, and they not only prevent various natural disasters, but also have a profound impact on daily life by supplying agricultural and living water.
그러나, 저수지는 단순히 인간의 경험에 의해 운영 및 관리되고 있으며, 수문 개방 여부에 대한 결정은 구체적이고 객관적인 기준 없이, 주관적인 판단만으로 결정되고 있다.However, the reservoir is simply operated and managed based on human experience, and the decision on whether to open the floodgate is made only by subjective judgment without specific and objective criteria.
만약, 그 결정이 잘못된 것인 경우에는 이로 인한 피해는 규모가 매우 크기 때문에, 현실적으로는 경험이 많고 노하우가 많은 숙련된 인력에 의해서만 관리가 되고 있다. 그러나, 저수지의 미래 저수량 변화량에 대한 정확한 예측이 가능하다면, 인력에 대한 부담 없이 저수지의 운영이 가능할 것다. 이 경우, 경제적 비용 및 시간적 비용의 감소가 기대되므로, 정확도가 높은 예측 시스템 및 방법에 대한 개발이 필요한 실정이다.If the decision is wrong, the damage caused by it is very large, and in reality, it is managed only by skilled personnel with many experiences and know-how. However, if it is possible to accurately predict the amount of change in the future storage volume of the reservoir, it will be possible to operate the reservoir without the burden of manpower. In this case, since reduction of economic cost and time cost is expected, the development of a prediction system and method with high accuracy is required.
본 발명의 과제는, 저수지의 관리 데이터와, 다양한 외부 데이터에 대한 상관관계 분석을 통해서 정밀하게 입력 데이터를 구성하여 정확한 결과를 도출하는 시계열 분석을 이용한 매출 예측 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a sales forecasting system using a time series analysis that accurately composes input data through correlation analysis on management data of a reservoir and various external data to derive accurate results.
또한, 본 발명의 다른 과제는, 저수지의 관리 데이터와, 다양한 외부 데이터에 대한 상관관계 분석을 통해서 정밀하게 입력 데이터를 구성하여 정확한 결과를 도출하는 시계열 분석을 이용한 매출 예측 방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a sales forecasting method using a time-series analysis that accurately composes input data through correlation analysis on management data of a reservoir and various external data to derive accurate results.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned may be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the appended claims.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 시스템은 제1 저수지에 대한 저수지 관리 데이터를 제공받아 전처리 동작을 수행하는 제1 데이터 전처리 모듈, 외부 데이터를 제공받아 전처리 동작을 수행하는 제2 데이터 전처리 모듈, 제1 데이터 전처리 모듈 및 제2 데이터 전처리 모듈의 출력을 제공받아, 제1 입력 데이터 및 제2 입력 데이터를 생성하는 입력 데이터 생성 모듈 및 제1 입력 데이터가 제공되는 인코더와, 인코더로부터의 출력과 제2 입력 데이터가 제공되는 제1 디코더 및 인코더로부터의 출력과 제2 입력 데이터가 제공되는 제2 디코더를 포함하는 시계열 예측 모듈을 포함하고, 제2 입력 데이터는 제1 입력 데이터의 일부로 구성된다.The system for predicting the amount of change in the amount of storage according to some embodiments of the present invention for solving the above problems is a first data pre-processing module that receives the reservoir management data for the first reservoir and performs a pre-processing operation, and performs a pre-processing operation by receiving external data a second data preprocessing module, an input data generating module which receives the outputs of the first data preprocessing module and the second data preprocessing module to generate first input data and second input data, and an encoder to which the first input data is provided; , a time series prediction module comprising a first decoder provided with an output from the encoder and second input data, and a second decoder provided with an output from the encoder and second input data, wherein the second input data is a first input It consists of part of the data.
몇몇 실시예에서, 저수지 관리 데이터는, 제1 시점에서의 제1 저수지의 제1 저수량 데이터, 제1 저수지의 제1 유량 데이터 및 제1 저수량 데이터 및 제1 유량 데이터가 생성된 시점에 관한 제1 데이터 생성 시점 및 제1 시점과 다른 제2 시점에서의 제1 저수지의 제2 저수량 데이터, 제1 저수지의 제2 유량 데이터 및 제2 저수량 데이터 및 제2 유량 데이터가 생성된 시점에 관한 제2 데이터 생성 시점을 포함할 수 있다.In some embodiments, the reservoir management data includes a first water quantity data of the first reservoir at a first time point, a first flow rate data of the first reservoir, and a first relating to a time point at which the first water quantity data and the first flow rate data are generated. Second data relating to the data generation time and the second water volume data of the first reservoir at a second time point different from the first time point, the second flow rate data of the first reservoir, and the second water volume data and the second flow rate data are generated The creation time may be included.
몇몇 실시예에서, 제1 데이터 전처리 모듈은, 제1 저수량 데이터 및 제1 유량 데이터를 이용하여, 제1 저수지에 대한 제1 저수량 변화량 데이터, 제1 누적 유량 데이터 및 제1 수문개방 여부 데이터를 생성하고, 제1 저수량 데이터, 제1 유량 데이터, 제1 데이터 생성 시점, 제1 저수량 변화량 데이터, 제1 누적 유량 데이터 및 제1 수문개방 여부 데이터를 전처리하여 제1 전처리 데이터를 생성할 수 있다.In some embodiments, the first data pre-processing module generates first storage water amount change data for the first reservoir, first accumulated flow rate data, and first sluice gate opening data by using the first water storage amount data and the first flow rate data and preprocessing the first stored water amount data, the first flow rate data, the first data generation time, the first stored water amount change data, the first accumulated flow rate data, and the first sluice gate opening data to generate the first preprocessing data.
몇몇 실시예에서, 외부 데이터는, 제1 시점에서의 제1 저수지가 위치하는 제1 지역의 제1 기상정보 데이터와, 제1 시점에 후행하고, 예측을 수행하는 시점인 제2 시점에서의 제1 지역의 제1 기상정보 데이터와, 제2 시점에서 예측된, 제2 시점 이후의 제3 시점에 대한 제1 기상예보 데이터를 포함할 수 있다.In some embodiments, the external data includes first weather information data of a first area in which the first reservoir is located at a first time point, and a second time point at a second time point following the first time point and performing the prediction. The first weather information data of the first region and the first weather forecast data for a third time point after the second time point predicted at the second time point may be included.
몇몇 실시예에서, 제1 기상정보는 제1 시점 및 제2 시점에서의, 제1 지역에 대한 온도 데이터, 제1 지역에 대한 습도 데이터, 제1 지역에 대한 일조량 데이터 및 제1 지역에 대한 강수량 데이터를 포함하고, 제1 기상예보 데이터는 제2 시점에서 예측된 제3 시점에서의 제1 지역에 대한 최고 기온 예측 데이터, 제2 시점에서 예측된 제3 시점에서의 제1 지역에 대한 최저 기온 예측 데이터, 제2 시점에서 예측된 제3 시점에서의 제1 지역에 대한 평균 기온 예측 데이터 및 제2 시점에서 예측된 제3 시점에서의 제1 지역에 대한 강수 확률 예측 데이터를 포함할 수 있다.In some embodiments, the first weather information includes temperature data for the first region, humidity data for the first region, sunlight data for the first region, and precipitation amount for the first region at the first time point and the second time point. data, wherein the first weather forecast data includes the highest temperature prediction data for the first area at the third time point predicted at the second time point, and the lowest temperature for the first area at the third time point predicted at the second time point It may include prediction data, average temperature prediction data for the first area at the third time point predicted at the second time point, and precipitation probability prediction data for the first area at the third time point predicted at the second time point.
몇몇 실시예에서, 제1 입력 데이터는 제1 시점에서의 데이터와, 제1 시점에 후행하고, 예측을 수행하는 시점인 제2 시점에서의 데이터를 포함하고, 제2 입력 데이터는 제2 시점에서의 데이터를 포함할 수 있다.In some embodiments, the first input data includes data at a first time point and data at a second time point that follows the first time point and is a time point at which prediction is performed, and the second input data includes data at the second time point data may be included.
몇몇 실시예에서, 제1 디코더는 인코더로부터의 출력과 제2 입력 데이터를 이용하여, 제1 저수지의 저수 유출량에 대한 예측 데이터를 결정하고, 제2 디코더는 인코더로부터의 출력과 제2 입력 데이터를 이용하여, 제1 저수지의 저수 유입량에 대한 예측 데이터를 결정할 수 있다.In some embodiments, the first decoder uses the output from the encoder and the second input data to determine prediction data for the reservoir runoff of the first reservoir, and the second decoder receives the output from the encoder and the second input data. By using it, it is possible to determine the prediction data for the amount of stored water inflow of the first reservoir.
몇몇 실시예에서, 인코더는 어텐션 레이어를 더 포함하고, 제1 디코더는 제1 저수지의 저수 유출량에 대한 예측 데이터를 결정할 때, 어텐션 레이어를 더 이용하고, 제2 디코더는 제1 저수지의 저수 유입량에 대한 예측 데이터를 결정할 때, 어텐션 레이어를 더 이용할 수 있다.In some embodiments, the encoder further comprises an attention layer, the first decoder further uses the attention layer when determining the prediction data for the reservoir outflow of the first reservoir, and the second decoder is configured to: When determining prediction data for , an attention layer may be further used.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 방법은 저수지 관리 데이터 및 외부 데이터를 제공받는 단계, 저수지 관리 데이터 및 외부 데이터를 전처리하는 단계, 전처리된 저수지 관리 데이터 및 전처리된 외부 데이터를 이용하여, 제1 시점 및 제1 시점에 후행하는 제2 시점에 대한 제1 입력 데이터와, 제2 시점에 대한 제2 입력 데이터를 생성하는 단계, 제1 입력 데이터를 인코더에 제공하는 단계, 인코더의 출력과, 제2 입력 데이터를 제1 디코더에 제공하는 단계, 인코더의 출력과, 제2 입력 데이터를 제2 디코더에 제공하는 단계, 제1 디코더에서 인코더의 출력과 제2 입력 데이터를 이용하여 저수 유입량 예측 데이터를 생성하는 단계 및 제2 디코더에서 인코더의 출력과 제2 입력 데이터를 이용하여 저수 유출량 예측 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.The method for predicting the amount of change in the amount of storage according to some embodiments of the present invention for solving the above problems includes the steps of receiving reservoir management data and external data, pre-processing the reservoir management data and external data, pre-processed reservoir management data and pre-processed external generating first input data for a first time point, a second time point following the first time point, and second input data for a second time point using the data, and providing the first input data to an encoder; , providing an output of the encoder and second input data to a first decoder; providing an output of the encoder and second input data to a second decoder; and generating the stored water inflow prediction data using the second decoder, and generating the stored water outflow prediction data by using the output of the encoder and the second input data.
몇몇 실시예에서, 저수 유입량 예측 데이터를 생성하는 단계는 인코더에 포함된 어텐션 레이어를 더 이용하는 것을 포함하고, 저수 유출량 예측 데이터를 생성하는 단계는 어텐션 레이어를 더 이용하는 것을 포함할 수 있다.In some embodiments, generating the stored water inflow prediction data may include further using an attention layer included in the encoder, and generating the stored water outflow prediction data may include further using an attention layer.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시계열 분석을 이용한 저수량 변화량 예측 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 서버를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수지 관리 데이터 전처리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 데이터 전처리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시계열 예측 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시계열 예측 모듈을 이용하여 저수량 변화량 예측 데이터를 생성하는 방법에 대한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 훈련 데이터 셋 및 테스트 데이터 셋을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 데이터와, 실제 저수량 변화량 사이의 차이를 설명하기 위한 실험 결과 그래프이다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 시계열 예측 모듈을 이용하여 저수량 변화량 예측 데이터를 생성하는 방법에 대한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a conceptual diagram illustrating a system for predicting the amount of change in the amount of water stored using time series analysis according to some embodiments of the present invention.
2 is a block diagram for explaining in detail a storage change amount prediction server according to some embodiments of the present invention.
3 is a view for explaining a reservoir management data pre-processing module according to some embodiments of the present invention.
4 is a view for explaining an external data preprocessing module according to some embodiments of the present invention.
5 is a diagram for explaining a time series prediction module according to some embodiments of the present invention.
6 is a diagram for explaining an example of a method of generating a storage amount change amount prediction data using a time series prediction module according to some embodiments of the present invention.
7 is a diagram for explaining a training data set and a test data set according to some embodiments of the present invention.
8 is a graph of experimental results for explaining a difference between predicted data on the amount of change in the amount of stored water and the actual amount of change in the amount of stored water according to some embodiments of the present invention.
9 is a view for explaining a method of predicting a change in the amount of stored water according to some embodiments of the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a method of generating a storage amount change amount prediction data using a time series prediction module according to some other embodiments of the present invention.
11 is a view for explaining a method for predicting a change in the amount of stored water according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 용어나 단어는 일반적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니된다. 발명자가 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어나 단어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 따라, 본 발명의 기술적 사상과 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명이 실현되는 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 기술적 사상을 전부 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 및 응용 가능한 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to a general or dictionary meaning. In accordance with the principle that the inventor can define a term or concept of a word to best describe his/her invention, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. In addition, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only one embodiment in which the present invention is realized, and do not represent all the technical spirit of the present invention, so they can be replaced at the time of the present application. It should be understood that there may be various equivalents and modifications and applicable examples.
본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, B, etc. used in this specification and claims may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The term 'and/or' includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification and claims are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. It should be understood that terms such as “comprise” or “have” in the present application do not preclude the possibility of addition or existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification in advance. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다. In addition, each configuration, process, process or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range that does not technically contradict each other.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시계열 분석을 이용한 저수량 변화량 예측 시스템을 설명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 8 , a system for predicting the amount of change in water storage using time series analysis according to some embodiments of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시계열 분석을 이용한 저수량 변화량 예측 시스템을 설명하기 위한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a system for predicting the amount of change in the amount of water stored using time series analysis according to some embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시계열 분석을 이용한 저수량 변화량 예측 시스템은 저수량 변화량 예측 서버(200)를 포함하고, 저수량 변화량 예측 서버(200)는 저수지(100) 및 외부 기관(300)과 데이터를 주고받을 수 있다. Referring to FIG. 1, the storage water quantity change prediction system using time series analysis according to some embodiments of the present invention includes a storage water quantity
저수지(100)는 흐르는 물을 저장하여 물이 필요할 때에 사용하게 하는 인공적 수리시설을 의미한다. 저수지(100)는 홍수, 가뭄 등 자연재해를 대비하여 수문을 조절함으로써 물을 공급/저장할 수 있다. 또한, 저수지(100)는 농업 용수, 생활 용수 등 물이 충분하지 못한 상황에 수문을 열어 물을 공급할 수 있다. The
저수지(100)는 저수지 관리 데이터(D_Mng)를 저수량 변화량 예측 서버(200)에 제공할 수 있다. 이때, 저수지 관리 데이터(D_Mng)는 시계열 데이터, 즉 시간순서로 나열된 데이터일 수 있다. 다시 말해서, 저수지 관리 데이터(D_Mng)는 제1 시점에 관한 데이터와, 제1 시점보다 후행하는 제2 시점에 관한 데이터를 포함할 수 있다. The
이하에서는, 설명의 편의를 위해 제1 시점을 과거 시점, 제2 시점을 예측 시스템을 이용하는 기준이 되는 시점(즉, 예측하는 시점), 제3 시점을 제2 시점보다 후행하고, 예측을 하고자 하는 미래 시점으로 정의한다. 단, 제1 시점과 제3 시점은 단일 시점을 의미하는 것은 아니고, 복수의 시점을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 시스템은 (복수의) 제1 시점 및 제2 시점의 데이터를 이용하여, (복수의) 제3 시점의 데이터를 예측하는 시스템으로 볼 수 있다.Hereinafter, for convenience of explanation, the first time point is a past time point, the second time point is a reference point using the prediction system (that is, the prediction time point), and the third time point follows the second time point, and the prediction is performed. defined as a future point of view. However, the first viewpoint and the third viewpoint do not mean a single viewpoint and may include a plurality of viewpoints. In other words, the storage water quantity change prediction system according to some embodiments of the present invention can be viewed as a system for predicting data of a (plural) third time points by using the data of the (plural) first and second time points. .
저수지 관리 데이터(D_Mng)는 저수지(100)의 저수량 데이터 및 유량 데이터를 포함할 수 있다. 저수량 데이터는 저수지(100)에 저장된 물의 양과 관련된 데이터를 의미하며, 유량 데이터는 저수지(100)에서/저수지(100)로 물이 흘러 들어오는/흘러 나가는 양에 관련된 데이터를 의미한다. The reservoir management data D_Mng may include water storage data and flow rate data of the
저수지 관리 데이터(D_Mng)는 제1 시점 및 제2 시점에 대한 저수량 데이터와 유량 데이터 및 제1 시점 및 제2 시점에 관한 정보를 포함할 수 있다. 그러나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니고, 저수지 관리 데이터(D_Mng)는 제1 시점 및 제2 시점에 대한 저수량 변화량 데이터, 누적 유량 데이터 및 수문 개방 여부 데이터 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다.The reservoir management data D_Mng may include water storage amount data and flow rate data for the first time point and the second time point, and information about the first time point and the second time point. However, embodiments are not limited thereto, and the reservoir management data D_Mng may further include at least one of storage amount change data for the first time point and the second time point, accumulated flow rate data, and data on whether the sluice gate is opened.
저수지(100)는 저수지 관리 데이터(D_Mng)를 주기적으로 또는 비주기적으로 저수량 변화량 예측 서버(200)에 제공할 수 있다. 저수량 변화량 예측 서버(200)는 주기적으로 또는 비주기적으로 저수지 관리 데이터(D_Mng)를 수신하여, 저수지(100)의 저수량 변화량에 대한 예측을 수행할 수 있다. 또한, 저수량 변화량 예측 서버(200)는 주기적으로 또는 비주기적으로 저수지 관리 데이터(D_Mng)를 수신하여, 시계열 예측 모듈을 재훈련함으로써 내부 파라미터 값을 조정할 수 있다. The
외부 기관(300)은 저수지(100)의 저수량과 관련된 여러 요인에 대한 데이터를 생성하는 기관일 수 있다. 도 1에서는 외부 기관(300)이 단일 기관인 것처럼 도시되어 있지만, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 외부 기관(300)은 1개 또는 2개 이상의 기관일 수 있다.The
외부 기관(300)은 외부 데이터(D_Ext)를 생성하여 저수량 변화량 예측 서버(200)로 전송할 수 있다. 외부 데이터(D_Ext)는 외부 기관(300)의 종류에 따라 여러 종류의 데이터를 포함할 수 있다. 외부 데이터(D_Ext)는 저수지(100)의 저수량에 영향을 줄 만한 다양한 데이터를 의미할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 외부 기관(300)은 기상청일 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.The
외부 기관(300)은 외부 데이터(D_Ext)를 저수량 변화량 예측 서버(200)에 제공할 수 있다. 이때, 외부 데이터(D_Ext)는 시계열 데이터, 즉 시간순서로 나열된 데이터일 수 있다. 다시 말해서, 외부 데이터(D_Ext)는 제1 시점에 관한 데이터와, 제1 시점보다 후행하는 제2 시점에 관한 데이터를 포함할 수 있다. The
외부 데이터(D_Ext)는 저수지(100)가 위치하는 제1 지역에 대한 제1 시점 및 제2 시점의 기상정보 데이터와, 제2 시점에서 예측한 제3 시점의 제1 지역의 기상예보 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기상정보 데이터는 제1 지역의 온도 데이터, 제1 지역의 습도 데이터, 제1 지역의 일조량 데이터 및 제1 지역의 강수량 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 기상예보 데이터는 제1 지역에 대한 최저 기온 예측 데이터, 제1 지역에 대한 최고 기온 예측 데이터, 제1 지역에 대한 평균 기온 예측 데이터 및 제1 지역에 대한 강수 확률 예측 데이터를 포함할 수 있다. 그러나 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 기상정보 데이터는 제1 지역의 누적 강수량 데이터를 더 포함할 수도 있다.The external data D_Ext includes weather information data of the first time point and the second time point for the first area where the
전술한 바와 같이, 외부 데이터(D_Ext)는 저수지(100)가 위치하는 제1 지역에 대한 제1 시점 및 제2 시점의 기상정보 데이터와, 제2 시점에서 예측한 제3 시점의 제1 지역의 기상예보 데이터를 포함할 수 있다. 다시 말해서, 외부 데이터(D_Ext)는 제1 지역에 대해, 제1 시점의 온도 데이터, 제1 시점의 습도 데이터, 제1 시점의 일조량 데이터 및 제1 시점의 강수량 데이터, 제2 시점의 온도 데이터, 제2 시점의 습도 데이터, 제2 시점의 일조량 데이터 및 제2 시점의 강수량 데이터, 제2 시점에서 예측한 제3 시점(예를 들어, 제2 시점으로부터 1일 후 및/또는 2일 후)에 대한 최저 기온 예측 데이터, 제2 시점에서 예측한 제3 시점에 대한 최고 기온 예측 데이터, 제2 시점에서 예측한 제3 시점에 대한 평균 기온 예측 데이터 및 제2 시점에서 예측한 제3 시점에 대한 강수 확률 예측 데이터를 포함할 수 있다. As described above, the external data D_Ext includes the weather information data of the first time point and the second time point for the first area where the
저수량 변화량 예측 서버(200)는 저수지 관리 데이터(D_Mng) 및 외부 데이터(D_Ext)를 수신하고, 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)를 생성할 수 있다. 저수량 변화량 예측 서버(200)는 저수지(100)에게 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)를 전송하여, 저수지(100)의 관리에 대한 어시스턴스를 제공할 수 있다. The storage amount
저수량 변화량 예측 서버(200)는 워크스테이션(workstation), 데이터 센터, 인터넷 데이터 센터(internet data center(IDC)), DAS(direct attached storage) 시스템, SAN(storage area network) 시스템, NAS(network attached storage) 시스템 및 RAID(redundant array of inexpensive disks, or redundant array of independent disks) 시스템 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The storage amount
저수량 변화량 예측 서버(200)는 저수지(100)로 네트워크를 통해서 데이터를 전송할 수 있다. 네트워크는 유선 인터넷 기술, 무선 인터넷 기술 및 근거리 통신 기술에 의한 네트워크를 포함할 수 있다. 유선 인터넷 기술은 예를 들어, 근거리 통신망(LAN, Local area network) 및 광역 통신망(WAN, wide area network) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The storage amount
무선 인터넷 기술은 예를 들어, 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 및 5G NR(New Radio) 기술 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.Wireless Internet technology is, for example, wireless LAN (WLAN), DLNA (Digital Living Network Alliance), WiBro (Wireless Broadband: Wibro), Wimax (World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA (High Speed Downlink Packet) Access), High Speed Uplink Packet Access (HSUPA), IEEE 802.16, Long Term Evolution (LTE), Long Term Evolution-Advanced (LTE-A), Wireless Mobile Broadband Service (WMBS) and 5G New Radio (NR) technology. However, the present embodiment is not limited thereto.
근거리 통신 기술은 예를 들어, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association: IrDA), UWB(Ultra-Wideband), 지그비(ZigBee), 인접 자장 통신(Near Field Communication: NFC), 초음파 통신(Ultra Sound Communication: USC), 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC), 와이 파이(Wi-Fi), 와이 파이 다이렉트(Wi-Fi Direct), 5G NR (New Radio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.Short-range communication technologies include, for example, Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra-Wideband (UWB), ZigBee, and Near Field Communication: At least one of NFC), Ultra Sound Communication (USC), Visible Light Communication (VLC), Wi-Fi, Wi-Fi Direct, and 5G NR (New Radio) may include. However, the present embodiment is not limited thereto.
네트워크를 통해서 통신하는 저수량 변화량 예측 서버(200)는 이동통신을 위한 기술표준 및 표준 통신 방식을 준수할 수 있다. 예를 들어, 표준 통신 방식은 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTEA(Long Term Evolution-Advanced) 및 5G NR(New Radio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The low water quantity
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 서버를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다. 2 is a block diagram for explaining in detail a storage change amount prediction server according to some embodiments of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 서버(200)는 저수지 관리 데이터 전처리 모듈(210), 외부 데이터 전처리 모듈(220), 입력 데이터 생성 모듈(230), 시계열 예측 모듈(240) 및 테스트 모듈(250)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the storage amount
저수지 관리 데이터 전처리 모듈(210)은 저수지(100)로부터 저수지 관리 데이터(D_Mng)를 제공받을 수 있다. 저수지 관리 데이터 전처리 모듈(210)은 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 대한 전처리 동작을 수행하여, 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng)를 생성할 수 있다. 저수지 관리 데이터 전처리 모듈(210)에 대한 보다 구체적인 설명을 위해, 도 3을 더 참조한다. The reservoir management
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수지 관리 데이터 전처리 모듈을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a reservoir management data pre-processing module according to some embodiments of the present invention.
도 3을 참조하면, 저수지 관리 데이터 전처리 모듈(210)은 저수지 관리 데이터(D_Mng)를 제공받고, 이를 전처리하여 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng)를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the reservoir management
저수지 관리 데이터 전처리 모듈(210)은 제1 데이터 생성 시점 전처리 모듈(211), 저수량 데이터 전처리 모듈(212), 유량 데이터 전처리 모듈(213), 저수량 변화량 전처리 모듈(214), 누적 유량 전처리 모듈(215) 및 수문 개방 추정 모듈(216)을 포함할 수 있다. Reservoir management
전술한 바와 같이, 저수지 관리 데이터(D_Mng)는 저수지(100)에 대한 저수량 데이터, 유량 데이터 및 상기 저수량 데이터 및 유량 데이터가 생성된 시점에 대한 제1 데이터 생성 시점을 포함할 수 있다. As described above, the reservoir management data D_Mng may include storage water amount data, flow rate data for the
제1 데이터 생성 시점 전처리 모듈(211)은 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 포함된 제1 데이터 생성 시점을 전처리하여, 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다. 제1 데이터 생성 시점은 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 포함된 저수량 데이터, 유량 데이터 등이 생성된 시점을 의미한다. 몇몇 실시예에 따르면, 제1 데이터 생성 시점 전처리 모듈(211)은 제1 데이터 생성 시점을 전처리하여 1 X n 차원의 매트릭스 형태로 제1 데이터 생성 시점을 변환할 수 있다. The first data generation
예를 들어, 제1 데이터 생성 시점은 저수량 데이터 및 유량 데이터가 몇월에 생성된 것인지 나타내는 월 정보 및 저수량 데이터 및 유량 데이터가 해당 월의 몇주차에 생성된 것인지 나타내는 주 정보를 포함할 수 있다. 이때, 월 정보는 12개의 범주로 나눠지고, 주 정보는 5개의 범주로 나눠질 수 있다. 제1 데이터 생성 시점 전처리 모듈(211)은 제1 데이터 생성 시점에 포함된 월 정보와 주 정보를 원-핫 인코딩(one-hot encoding)하여, 1 X 17 행렬로 표현할 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터 생성 시점이 2월 2주차를 의미하는 경우, 제1 데이터 생성 시점 전처리 모듈(211)은 제1 데이터 생성 시점을 [0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0]로 변환할 수 있다. 그러나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니고, 제1 데이터 생성 시점 전처리 모듈(211)은 다양한 방식으로 제1 데이터 생성 시점의 형태를 변환할 수 있을 것이다. For example, the first data generation time may include month information indicating in which month the water storage data and flow data were generated, and week information indicating in what week of the month the storage water amount data and flow data were generated. In this case, the month information may be divided into 12 categories, and the main information may be divided into 5 categories. The first data generation
저수량 데이터 전처리 모듈(212)은 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 포함된 저수량 데이터를 전처리하여, 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다. 예를 들어, 저수량 데이터 전처리 모듈(212)은 저수량 데이터를 노말라이징(normalizing)하거나, 스케일링(scaling)하여 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다. The water quantity
유량 데이터 전처리 모듈(213)은 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 포함된 유량 데이터를 전처리하여, 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다. 예를 들어, 유량 데이터 전처리 모듈(213)은 유량 데이터를 노말라이징하거나 스케일링하여 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다.The flow
저수량 변화량 전처리 모듈(214)은 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 포함된 저수량 데이터와, 유량 데이터를 이용하여 저수량의 변화량 데이터를 결정할 수 있다. 그러나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니고, 저수량의 변화량 데이터는 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 포함되어 있을 수도 있다. 저수량 변화량 전처리 모듈(214)은 결정된 저수량 변화량을 전처리하여, 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다. The amount of water
누적 유량 전처리 모듈(215)은 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 포함된 유량 데이터를 이용하여, 누적 유량을 초기화 이후부터 특정 시점까지의 누적된 누적 유량을 결정할 수 있다. 예를 들어, 누적 유량 전처리 모듈(215)은 연초부터 제1 시점까지의 유량을 모두 누적하여, 제1 시점에서의 누적 유량을 결정할 수 있다. 마찬가지로, 누적 유량 전처리 모듈(215)은 연초부터 제2 시점까지의 유량을 모두 누적하여, 제2 시점에서의 누적 유량을 결정할 수 있다. 당연하게도, 제2 시점은 제1 시점보다 후행하기 때문에, 제2 시점에서의 누적 유량은 제1 시점에서의 누적 유량보다 크거나 같을 수 있다. 누적 유량 전처리 모듈(215)은 결정된 누적 유량을 전처리하여, 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다.The accumulated flow
몇몇 실시예에 다르면, 누적 유량은 저수량 변화량을 예측하기 위한 매우 중요한 데이터로 사용될 수 있다. 저수지(100)는 통상적으로 연간 총 방류량에 대해 계약으로 결정하고, 이에 따른 방류 계획을 수립한다. 따라서, 현재까지 총 방류량을 의미하는 누적 유량은 방류 계획에 대한 의사결정을 내리는데 중요한 요소로 작용할 수 있다. 따라서, 종래의 기술과는 달리 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 시스템은, 누적 유량 전처리 모듈(215)에서 생성되는 누적 유량 데이터를 이용함으로써 저수량 변화량 예측에 있어 보다 정확도가 높은 예측이 가능하다.According to some embodiments, the accumulated flow rate may be used as very important data for predicting the change amount of the stored water.
수문 개방 추정 모듈(216)은 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 포함된 저수량 데이터와 유량 데이터를 이용하여, 수문이 개방되었는지 여부를 추정하여, 수문 개방 여부 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 수문 개방 추정 모듈(216)은 유량 데이터를 참고하여, 유량이 특정 기준 이상인 경우 수문이 개방된 것으로 추정할 수 있다. 수문 개방 추정 모듈(216)은 수문의 개방 여부를 0 또는 1로 표현할 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.The sluice gate opening
정리하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수지 관리 데이터 전처리 모듈(210)은 저수지(100)에서 수신하는 저수지 관리 데이터(D_Mng)를 전처리하여, 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다. 또한, 저수지 관리 데이터 전처리 모듈(210)은 저수지 관리 데이터(D_Mng)를 가공하여, 추가적인 데이터를 생성할 수 있다. 즉, 저수지 관리 데이터 전처리 모듈(210)은 저수지 관리 데이터(D_Mng)를 가공하고, 변환하여 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng)를 생성할 수 있다. 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng)는 전처리된 시점 데이터, 전처리된 저수량 데이터, 전처리된 유량 데이터, 전처리된 저수량 변화량 데이터, 전처리된 누적 유량 데이터 및 수문 개방 여부 데이터를 포함할 수 있다. In summary, the reservoir management
비록 본 명세서에서는 저수량 변화량 데이터, 누적 유량 데이터 및 수문 개방 여부 데이터가 각각 저수량 변화량 전처리 모듈(214), 누적 유량 전처리 모듈(215) 및 수문 개방 추정 모듈(216)에서 결정되는 것으로 설명하였으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 저수량 변화량 데이터, 누적 유량 데이터 및 수문 개방 여부 데이터 중 적어도 하나는 이미 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 포함되어 있을 수 있다. 예를 들어, 저수지 관리 데이터(D_Mng)가 저수량 변화량 데이터를 포함하고 있는 경우, 저수량 변화량 전처리 모듈(214)은 저수량 변화량 데이터를 결정하는 과정 없이, 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 포함된 저수량 변화량 데이터를 전처리하여, 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 데이터 또는 전처리된 데이터를 혼용하여 사용하나, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에서 설명하고자 하는 바를 쉽게 이해할 수 있을 것이다. Although it has been described in this specification that the stored water amount change data, the accumulated flow rate data, and the sluice gate openness data are determined by the stored water amount change
다시 도 2를 참조하면, 외부 데이터 전처리 모듈(220)은 외부 기관(300)으로부터 외부 데이터(D_Ext)를 제공받을 수 있다. 외부 데이터 전처리 모듈(220)은 외부 데이터(D_Ext)에 대한 전처리 동작을 수행하여, 전처리된 외부 데이터(D_pExt)를 생성할 수 있다. 외부 데이터 전처리 모듈(220)에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 4를 더 참조한다. Referring back to FIG. 2 , the external
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 데이터 전처리 모듈을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining an external data preprocessing module according to some embodiments of the present invention.
도 4를 참조하면, 외부 데이터 전처리 모듈(220)은 외부 데이터(D_Ext)를 전처리하여, 전처리된 외부 데이터(D_pExt)를 생성할 수 있다. 외부 데이터 전처리 모듈(220)은 제2 데이터 생성 시점 전처리 모듈(221), 기상정보 데이터 전처리 모듈(222) 및 기상예보 데이터 전처리 모듈(223)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the external
전술한 제1 데이터 생성 시점 전처리 모듈(211)과 유사하게, 제2 데이터 생성 시점 전처리 모듈(221)은 외부 데이터(D_Ext)가 생성된 시점에 대한 정보인 제2 데이터 생성 시점을 전처리하여, 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다. Similar to the above-described first data generation
기상정보 데이터는 제1 시점 및 제2 시점에서의, 저수지(100)가 위치한 제1 지역에 대한 온도 데이터, 제1 지역에 대한 습도 데이터, 제1 지역에 대한 일조량 데이터 및 제1 지역에 대한 강수량 데이터를 포함할 수 있다. 기상 예보 데이터는 제2 시점에서 예측한, 제3 시점에서의 제1 지역에 대한 최고 기온 예측 데이터, 제3 시점에서의 제1 지역에 대한 최저 기온 예측 데이터, 제3 시점에서의 제1 지역에 대한 평균 기온 예측 데이터 및 제3 시점에서의 제1 지역에 대한 강수확률 예측 데이터를 포함할 수 있다. 다시 말해서, 기상정보 데이터는 과거 시점인 제1 시점과, 현재 시점인 제2 시점에 대한 데이터를 포함하고, 기상예보 데이터는 현재 시점인 제2 시점에서 예측한, 제3 시점에 대한 데이터를 포함할 수 있다. The weather information data includes temperature data for the first area where the
몇몇 실시예에 따르면, 기상정보 데이터 전처리 모듈(222)은 제1 지역에 대한 강수량 데이터를 이용하여, 누적 강수량 데이터를 생성할 수 있다. 다시 말해서, 기상정보 데이터 전처리 모듈(222)은 제1 지역에 대한 강수량 데이터를 이용하여, 제1 지역에 초기화 이후부터 특정 시점까지의 강수량 데이터를 누적하여, 해당 시점에서의 누적 강수량 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 기상정보 데이터 전처리 모듈(222)은 연초부터 제1 시점까지의 강수량 데이터를 모두 누적하여, 제1 시점에서의 누적 강수량 데이터를 생성할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 외부 데이터(D_Ext)는 특정 시점까지의 누적 강수량 데이터를 포함할 수 있으며, 이 경우 기상정보 데이터 전처리 모듈(222)은 누적 강수량 데이터를 생성할 필요가 없을 수 있다. According to some embodiments, the weather information
기상정보 데이터 전처리 모듈(222)은 외부 데이터(D_Ext)에 포함된 기상정보 데이터를 전처리하여, 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다. 예를 들어, 기상정보 데이터 전처리 모듈(222)은 기상정보 데이터를 노말라이징하거나 스케일링하여 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다.The weather information
기상예보 데이터 전처리 모듈(223)은 외부 데이터(D_Ext)에 포함된 기상예보 데이터를 전처리하여, 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다. 예를 들어, 기상예보 데이터 전처리 모듈(223)은 기상예보 데이터를 노말라이징하거나 스케일링하여 시계열 예측 모듈(240)에 입력할 수 있는 데이터의 형태로 변환할 수 있다.The weather forecast
다시 도 2를 참조하면, 입력 데이터 생성 모듈(230)은 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng) 및 전처리된 외부 데이터(D_pExt)를 수신할 수 있다. 입력 데이터 생성 모듈(230)은 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng) 및 전처리된 외부 데이터(D_pExt)를 이용하여 제1 입력 데이터(D_In1) 및 제2 입력 데이터(D_In2)를 생성할 수 있다.Referring back to FIG. 2 , the input
입력 데이터 생성 모듈(230)은 전처리된 제1 데이터 생성 시점과, 전처리된 제2 데이터 생성 시점을 비교하여, 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng)와 전처리된 외부 데이터(D_pExt)의 시점을 일치시킬 수 있다. 이어서, 시점이 일치된 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng)와 전처리된 외부 데이터(D_pExt)를 미리 정한 배열에 따라 나열하여 제1 입력 데이터(D_In1)를 생성할 수 있다. 또한, 입력 데이터 생성 모듈(230)은 제1 입력 데이터(D_In1) 중 일부 데이터를 이용하여 제2 입력 데이터(D_In2)를 생성할 수 있다. 다시 말해서, 제2 입력 데이터(D_In2)는 제1 입력 데이터(D_In1)의 일부일 수 있다.The input
제1 입력 데이터(D_In1)는 복수의 시점에 대한 데이터를 포함할 수 있고, 제2 입력 데이터(D_In2)는 특정 시점에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 제1 입력 데이터(D_In1)는 제1 시점과 제2 시점에 대한 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng)와 전처리된 외부 데이터(D_pExt) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 또한, 제2 입력 데이터(D_In2)는 제2 시점에 대한 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng)의 일부 데이터를 포함할 수 있다. The first input data D_In1 may include data for a plurality of time points, and the second input data D_In2 may include data for a specific time point. According to some embodiments, the first input data D_In1 may include at least a portion of the preprocessed reservoir management data D_pMng and the preprocessed external data D_pExt for the first time point and the second time point. In addition, the second input data D_In2 may include partial data of the pre-processed reservoir management data D_pMng for the second time point.
예를 들어, 제1 입력 데이터(D_In1)는 제1 시점에 대한 정보(제1 데이터 생성 시점 또는 제2 데이터 생성 시점), 제1 시점에서의 저수지(100)가 위치하는 제1 지역의 온도 데이터, 제1 시점에서의 제1 지역의 습도 데이터, 제1 시점에서의 제1 지역의 일조량 데이터, 제1 시점에서의 제1 지역의 강수량 데이터, 제1 시점에서의 제1 지역의 누적 강수량 데이터, 제1 시점에서의 저수량 데이터, 제1 시점에서의 유량 데이터, 제1 시점에서의 저수량 변화량 데이터, 제1 시점에서의 누적 유량 데이터, 제1 시점에서의 수문 개방 여부 데이터를 포함할 수 있다. For example, the first input data D_In1 includes information about a first time point (a first data generation time or a second data generation time), and temperature data of a first area where the
또한, 제1 입력 데이터(D_In1)는 제2 시점에 대한 정보(제1 데이터 생성 시점 또는 제2 데이터 생성 시점), 제2 시점에서의 제1 지역의 온도 데이터, 제2 시점에서의 제1 지역의 습도 데이터, 제2 시점에서의 제1 지역의 일조량 데이터, 제2 시점에서의 제1 지역의 강수량 데이터, 제2 시점에서의 제1 지역의 누적 강수량 데이터, 제2 시점에서 예측한 제3 시점의 최고 기온 예측 데이터, 제2 시점에서 예측한 제3 시점의 최저 기온 예측 데이터, 제2 시점에서 예측한 제3 시점의 평균 기온 예측 데이터, 제2 시점에서 예측한 제3 시점의 강수 확률 예측 데이터, 제2 시점에서의 저수량 데이터, 제2 시점에서의 유량 데이터, 제2 시점에서의 저수량 변화량 데이터, 제2 시점에서의 누적 유량 데이터, 제2 시점에서의 수문 개방 여부 데이터를 포함할 수 있다. In addition, the first input data D_In1 includes information on the second time point (the first data generation time or the second data generation time), the temperature data of the first area at the second time point, and the first area at the second time point. Humidity data of the first area at the second time point, the precipitation amount data of the first area at the second time point, the accumulated precipitation data of the first area at the second time point, the third time point predicted at the second time point of the highest temperature prediction data, the lowest temperature prediction data at the third time point predicted at the second time point, the average temperature prediction data at the third time point predicted at the second time point, and the precipitation probability prediction data at the third time point predicted at the second time point , stored water amount data at the second time point, flow rate data at the second time point, storage water quantity change data at the second time point, accumulated flow data at the second time point, and data on whether the sluice gate is opened at the second time point.
다시 말해서, 제1 입력 데이터(D_In1)는 과거 시점인 제1 시점에 대한 저수지 관리 데이터(D_Mng)와, 제1 시점에 대한 기상정보 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 제1 입력 데이터(D_In1)는 현재 시점인 제2 시점에 대한 저수지 관리 데이터(D_Mng)와, 제2 시점에 대한 기상정보 데이터 및 제2 시점에 대한 기상예보 데이터를 포함할 수 있다. In other words, the first input data D_In1 may include reservoir management data D_Mng for a first time point that is a past time point and weather information data for the first time point. In addition, the first input data D_In1 may include reservoir management data D_Mng for the second time point that is the current time point, weather information data for the second time point, and weather forecast data for the second time point.
제2 입력 데이터(D_In2)는 제2 시점에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 입력 데이터(D_In2)는 제2 시점에서의 저수량 데이터를 포함할 수 있다. 제1 입력 데이터(D_In1)와 제2 입력 데이터(D_In2)는 시계열 예측 모듈(240)에 제공될 수 있다.The second input data D_In2 may include data for the second time point. For example, the second input data D_In2 may include low water amount data at the second time point. The first input data D_In1 and the second input data D_In2 may be provided to the time
시계열 예측 모듈(240)에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 5를 더 참조한다. For a more detailed description of the time
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시계열 예측 모듈을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for explaining a time series prediction module according to some embodiments of the present invention.
도 5를 참조하면, 시계열 예측 모듈(240)은 인코더(241), 제1 디코더(242) 및 제2 디코더(243)를 포함할 수 있다. 참고로, 시계열 예측 모듈(240)은 LSTM 기반의 예측 모형과, 활성화 함수로 ReLU 함수를 이용할 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. Referring to FIG. 5 , the time
인코더(241)는 제1 입력 데이터(D_In1)를 제공받을 수 있다. 인코더(241)는 제1 입력 데이터(D_In1)를 이용하여 컨텍스트 벡터(CV)를 생성할 수 있다. 인코더(241)에서 생성된 컨텍스트 벡터(CV)는 제1 디코더(242)와 제2 디코더(243)에 각각 제공될 수 있다. 다시 말해서, 인코더(241)에서 생성된 컨텍스트 벡터(CV)는 제1 디코더(242)에 제공되고, 이와 동일한 컨텍스트 벡터(CV)가 제2 디코더(243)에도 제공될 수 있다. The
제1 디코더(242)는 전술한 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2)를 제공받을 수 있다. 제1 디코더(242)는 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2)를 이용하여, 제3 시점에 대한 저수지(100)의 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)를 생성할 수 있다. The
이와 유사하게, 제2 디코더(243)는 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2)를 제공받을 수 있다. 제2 디코더(243)는 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2)를 이용하여, 제3 시점에 대한 저수지(100)의 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)를 생성할 수 있다.Similarly, the
시계열 예측 모듈(240)은 제1 디코더(242)에서 생성된 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)와, 제2 디코더(243)에서 생성된 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)를 이용하여 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)를 생성할 수 있다. 보다 구체적인 설명을 위해, 도 6을 더 참조한다. The time
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시계열 예측 모듈을 이용하여 저수량 변화량 예측 데이터를 생성하는 방법에 대한 예시를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 제1 입력 데이터(D_In1)가 s개의 시점에 대한 데이터를 포함하는 것으로 가정하고, 시점 t를 기준으로 k개의 미래 시점에 대한 데이터를 예측하는 것을 가정한다. 다시 말해서 시점 t-s-1 내지 시점 t-1은 제1 시점이고, 시점 t는 제2 시점이고, 시점 t+1 내지 시점 t+k는 제3 시점이다. 6 is a diagram for explaining an example of a method of generating a storage amount change amount prediction data using a time series prediction module according to some embodiments of the present invention. In FIG. 6 , it is assumed that the first input data D_In1 includes data for s time points, and it is assumed that data for k future time points are predicted based on the time point t. In other words, the time points t-s-1 to t-1 are the first time points, the time points t are the second time points, and the time points t+1 to t+k are the third time points.
도 6을 참조하면, 인코더(241)는 s개의 제1 예측 모듈 셀(241_1, 241_2, ..., 241_s)을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 인코더(241)에 포함된 s개의 제1 예측 모듈 셀(241_1, 241_2, ..., 241_s)을 제1-1 예측 모듈 셀(241_1), 제1-2 예측 모듈 셀(241_2), … , 제1-s 예측 모듈 셀(241_s)과 같이 표현한다. Referring to FIG. 6 , the
제1 예측 모듈 셀(241_1, 241_2, ..., 241_s)은 LSTM셀일 수 있다. 그러나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니고, 제1 예측 모듈 셀(241_1, 241_2, ..., 241_s)은 LSTM셀 외에도 RNN셀 및 GRU셀 등 다양한 시계열 예측 모듈에 대한 셀로 구성될 수 있다. The first prediction module cells 241_1, 241_2, ..., 241_s may be LSTM cells. However, embodiments are not limited thereto, and the first prediction module cells 241_1, 241_2, ..., 241_s may be configured as cells for various time series prediction modules such as RNN cells and GRU cells in addition to LSTM cells.
제1-1 예측 모듈 셀(241_1)은 시점 t-s-1에서의 제1 입력 데이터(D_In1)가 제공될 수 있다. 또한, 제1-2 예측 모듈 셀(241_2)은 시점 t-s에서의 제1 입력 데이터(D_In1)가 제공될 수 있다. 마찬가지로, 제1-s 예측 모듈 셀(241_s)은 시점 t에서의 제1 입력 데이터(D_In1)가 제공될 수 있다. 도 6에서 x는 저수지 관리 데이터(D_Mng)와 관련된 데이터임을 의미하고, x*는 외부 데이터(D_Ext)와 관련된 데이터임을 의미하나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 제1-1 예측 모듈 셀(241_1)에서의 출력은 제1-2 예측 모듈 셀(241_2)에 제공될 수 있다. 마찬가지로, 제1-s 예측 모듈 셀(241_s)은 제1-(s-1) 예측 모듈 셀의 출력을 제공받을 수 있다. 제1 예측 모듈 셀(241_1, 241_2, ..., 241_s)의 출력은 은닉 상태 벡터를 포함할 수 있다. 또한, 제1 예측 모듈 셀(241_1, 241_2, ..., 241_s)은 기울기 소실 현상을 최소화하기 위한 셀 상태 벡터를 출력할 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니며, 이하에서는 설명의 편의상 제1 예측 모듈 셀(241_1, 241_2, ..., 241_s)이 은닉 상태 벡터를 출력하는 것으로 설명한다.The 1-1 prediction module cell 241_1 may be provided with the first input data D_In1 at time t-s-1. In addition, the 1-2 prediction module cell 241_2 may be provided with the first input data D_In1 at time t-s. Similarly, the 1-s-th prediction module cell 241_s may be provided with the first input data D_In1 at time t. In FIG. 6, x means data related to the reservoir management data D_Mng, and x* means data related to the external data D_Ext, but embodiments are not limited thereto. The output from the 1-1 prediction module cell 241_1 may be provided to the 1-2 prediction module cell 241_2 . Similarly, the 1-s-th prediction module cell 241_s may receive the output of the 1-(s-1) prediction module cell. Outputs of the first prediction module cells 241_1, 241_2, ..., 241_s may include a hidden state vector. In addition, the first prediction module cells 241_1, 241_2, ..., 241_s may output a cell state vector for minimizing the gradient loss phenomenon, but embodiments are not limited thereto. It will be described that one prediction module cell 241_1, 241_2, ..., 241_s outputs a hidden state vector.
제1-s 예측 모듈 셀(241_s)은 제1-(s-1) 예측 모듈 셀에서 제공받은 은닉 상태 벡터와 시점 t에서의 제1 입력 데이터(D_In1)를 이용하여 컨텍스트 벡터(CV)를 생성할 수 있다. 컨텍스트 벡터(CV)는 제1 디코더(242)와 제2 디코더(243)에 각각 제공될 수 있다. The 1-s prediction module cell 241_s generates a context vector CV using the hidden state vector provided from the 1-(s-1) prediction module cell and the first input data D_In1 at time t. can do. The context vector CV may be provided to the
정리하면, s개의 제1 예측 모듈 셀(241_1, 241_2, ..., 241_s) 각각에 대해, 시계열 순에 따라 s 개의 제1 입력 데이터(D_In1)가 제공될 수 있다. 제1 예측 모듈 셀(241_1, 241_2, ..., 241_s)의 각각의 출력은 후행하는 제1 예측 모듈 셀(241_1, 241_2, ..., 241_s)로 전달되고, 최종적으로 제1-s 예측 모듈 셀(241_s)의 출력은 컨텍스트 벡터(CV)로, 제1 디코더(242) 및 제2 디코더(243)에 제공될 수 있다. In summary, for each of the s first prediction module cells 241_1 , 241_2 , ..., 241_s, s pieces of first input data D_In1 may be provided according to a time series. Each output of the first prediction module cells 241_1, 241_2, ..., 241_s is transmitted to the following first prediction module cells 241_1, 241_2, ..., 241_s, and finally 1-s prediction An output of the module cell 241_s may be provided to the
제1 디코더(242)는 k개의 제2 예측 모듈 셀(242_1, 242_2, ..., 242_k)을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 제1 디코더(242)에 포함된 k개의 제2 예측 모듈 셀(242_1, 242_2, ..., 242_k)을 제2-1 예측 모듈 셀(242_1), 제2-2 예측 모듈 셀(242_2), ..., 제2-k 예측 모듈 셀(242_k)과 같이 표현한다. 마찬가지로 제2 디코더(243)는 k개의 제3 예측 모듈 셀(243_1, 243_2, ..., 243_k)을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 제2 디코더(243)에 포함된 k개의 제3 예측 모듈 셀(243_1, 243_2, ..., 243_k)을 제3-1 예측 모듈 셀(243_1), 제3-2 예측 모듈 셀(243_2), ..., 제3-k 예측 모듈 셀(243_k)과 같이 표현한다. The
제2 예측 모듈 셀(242_1, 242_2, ..., 242_k) 및 제3 예측 모듈 셀(243_1, 243_2, ..., 243_k)은 LSTM셀일 수 있다. 그러나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니고, 제2 예측 모듈 셀(242_1, 242_2, ..., 242_k) 및 제3 예측 모듈 셀(243_1, 243_2, ..., 243_k)은 LSTM셀 외에도 RNN셀 및 GRU셀 등 다양한 시계열 예측 모듈에 대한 셀로 구성될 수 있다. The second prediction module cells 242_1, 242_2, ..., 242_k and the third prediction module cells 243_1, 243_2, ..., 243_k may be LSTM cells. However, embodiments are not limited thereto, and the second prediction module cells 242_1, 242_2, ..., 242_k and the third prediction module cells 243_1, 243_2, ..., 243_k are RNN cells in addition to the LSTM cells. and cells for various time series prediction modules such as GRU cells.
제2-1 예측 모듈 셀(242_1)은 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2)를 제공받을 수 있다. 제2 입력 데이터(D_In2)는 시점 t(제2 시점)에서의 저수지(100)의 저수량 데이터를 의미할 수 있다. 제2-1 예측 모듈 셀(242_1)은 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2)를 이용하여, 시점 t+1에서의 저수지(100)의 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)를 생성할 수 있다. 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)는 양수로 표현될 수 있다. The 2-1 prediction module cell 242_1 may receive the context vector CV and the second input data D_In2. The second input data D_In2 may refer to data on the amount of water stored in the
마찬가지로, 제3-1 예측 모듈 셀(243_1)은 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2)를 제공받을 수 있다. 제2 입력 데이터(D_In2)는 시점 t에서의 저수지(100)의 저수량 데이터를 의미할 수 있다. 제3-1 예측 모듈 셀(243_1)은 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2)를 이용하여, 시점 t+1에서의 저수지(100)의 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)를 생성할 수 있다. 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)는 음수로 표현될 수 있다.Similarly, the 3-1 prediction module cell 243_1 may receive the context vector CV and the second input data D_In2. The second input data D_In2 may mean data of the amount of water stored in the
시계열 예측 모듈(240)은 제2-1 예측 모듈 셀(242_1)에서 생성된 시점 t+1에서의 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)와 제3-1 예측 모듈 셀(243_1)에서 생성된 시점 t+1에서의 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)를 이용하여(예를 들어, 합하여), 시점 t+1에서의 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)를 생성할 수 있다. The time
한편, 제2-1 예측 모듈 셀(242_1)은 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2)를 이용하여 은닉 상태 벡터를 생성하여, 제2-2 예측 모듈 셀(242_2)에 제공할 수 있다. 또한, 시점 t+1에서의 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)는 제2-2 예측 모듈 셀(242_2)에 제공될 수 있다. 제2-2 예측 모듈 셀(242_2)은 제2-1 예측 모듈 셀(242_1)으로부터 제공되는 은닉 상태 벡터와, 시점 t+1에서의 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)를 이용하여, 시점 t+2에서의 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)를 생성할 수 있다. 이와 유사하게, 제3-2 예측 모듈 셀(243_2)은 제3-1 예측 모듈 셀(243_1)에서 제공받은 은닉 상태 벡터와, 시점 t+1에서의 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)를 이용하여, 시점 t+2에서의 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)를 생성할 수 있다. 시계열 예측 모듈(240)은 제2-2 예측 모듈 셀(242_2)에서 생성된 시점 t+2에서의 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)와, 제3-2 예측 모듈 셀(243_2)에서 생성된 시점 t+2에서의 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)를 이용하여, 시점 t+2에서의 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)를 생성할 수 있다. 이와 유사한 방식으로, 제2-k 예측 모듈 셀(242_k) 및 제3-k 예측 모듈 셀(243_k)은 시점 t+k에서의 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)를 생성할 수 있다. Meanwhile, the 2-1 prediction module cell 242_1 may generate a hidden state vector using the context vector CV and the second input data D_In2 and provide it to the 2-2 prediction module cell 242_2. have. Also, the storage amount change prediction data D_Es at time t+1 may be provided to the 2-2 prediction module cell 242_2. The 2-2 prediction module cell 242_2 uses the hidden state vector provided from the 2-1 prediction module cell 242_1 and the low water quantity change prediction data D_Es at the
상술한 바와 같이, 몇몇 실시예에 따른 시계열 예측 모듈(240)은 제1 시점 및 제2 시점에서의 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng), 제1 시점 및 제2 시점에서의 전처리된 기상정보 데이터 및 제2 시점에서 예측된 전처리된 기상예보 데이터를 이용하여, 저수지(100)의 저수량 변화량을 예측할 수 있다. As described above, the time
다시, 도 2를 참조하면, 테스트 모듈(250)은 시계열 예측 모듈(240)로부터 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)를 수신할 수 있다. 또한, 테스트 모듈(250)은 저수지 관리 데이터(D_Mng)를 제공받을 수 있다. 테스트 모듈(250)은 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)와 저수지 관리 데이터(D_Mng)에 포함된 저수량 변화량 데이터를 비교하여 오차율 정보(Re)를 생성할 수 있다.Referring again to FIG. 2 , the
오차율 정보(Re)는 시계열 예측 모듈(240)이 제대로 동작하는 지, 즉, 훈련이 잘 수행되었는지 판단하기 위한 것이다. 만약, 오차율 정보(Re)가 미리 정한 기준 이상이라면, 시계열 예측 모듈(240)은 과적합 또는 과소적합인 상태로 판단하여, 다시 시계열 예측 모듈(240)을 훈련할 수 있다. 시계열 예측 모듈(240)이 과적합 또는 과소적합인지 여부를 판단하기 위해서는, 시계열 예측 모듈(240)을 훈련할 때 사용하는 데이터와, 시계열 예측 모듈(240)의 훈련 상태를 테스트하기 위한 데이터를 분리되어야 한다. 도 7을 더 참조하여 설명한다. The error rate information Re is for determining whether the time
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 훈련 데이터 셋 및 테스트 데이터 셋을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for explaining a training data set and a test data set according to some embodiments of the present invention.
도 7을 참조하면, 저수지 관리 데이터(D_Mng)는 시점 t1에서 시점 t2까지의 훈련용 저수지 관리 데이터(D_Mng)와, 시점 t2에서 시점 t3 까지의 테스트용 저수지 관리 데이터(D_Mng)를 포함할 수 있다. 또한, 외부 데이터(D_Ext)는 시점 t1에서 시점 t2까지의 훈련용 외부 데이터(D_Ext)와 시점 t2에서 시점 t3까지의 테스트용 외부 데이터(D_Ext)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7 , the reservoir management data (D_Mng) may include training reservoir management data (D_Mng) from time t1 to time t2, and reservoir management data (D_Mng) for testing from time t2 to time t3. . In addition, the external data D_Ext may include external training data D_Ext from time t1 to time t2 and external data D_Ext for testing from time t2 to time t3.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시계열 예측 모듈(240)은 훈련용 저수지 관리 데이터(D_Mng)와 훈련용 외부 데이터(D_Ext)를 이용하여, 내부 파라미터에 대한 최적화를 수행할 수 있다. 시계열 예측 모듈(240)의 훈련이 1차적으로 완료된 후, 시계열 예측 모듈(240)은 테스트용 저수지 관리 데이터(D_Mng)와 테스트용 외부 데이터(D_Ext)를 이용하여, 시계열 예측 모듈(240)의 훈련 상태를 테스트할 수 있다. 이때, 테스트 모듈(250)은 시계열 예측 모듈(240)이 생성한 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)와, 실제 저수량 변화량 데이터를 비교하여 오차율 정보(Re)를 계산할 수 있다. 테스트 모듈(250)이 계산한 오차율 정보(Re)가 미리 정한 기준을 초과하는 경우, 시계열 예측 모듈(240)은 다시 훈련되어 파라미터가 조정될 수 있다. The time
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 데이터와, 실제 저수량 변화량 사이의 차이를 설명하기 위한 실험 결과 그래프이다. 8 is a graph of experimental results for explaining a difference between predicted data on the amount of change in the amount of stored water and the actual amount of change in the amount of stored water according to some embodiments of the present invention.
도 8을 참조하면, 빨간색 선으로 도시된 부분이 실제 저수량 변화량이고, 파란색 선으로 도시된 부분이 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 시스템을 이용하여 결정한 저수량 변화량 예측 데이터이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 저수량 변화량 예측 데이터와, 실제 저수량 변화량 사이에는 오차율이 매우 작은 것을 확인할 수 있으며, 현재시점 기준 이후 7일치의 저수량 변화량을 예측한 결과 오차율은 약 6%로 매우 낮은 오차율을 나타내고 있다. Referring to FIG. 8 , the portion indicated by the red line is the actual amount of change in water storage, and the portion indicated by the blue line is the predicted data of the amount of change in the water storage determined using the system for predicting the amount of change in the storage according to some embodiments of the present invention. As shown in FIG. 8 , it can be seen that the error rate is very small between the stored water quantity change prediction data and the actual stored water quantity change amount. represents
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해, 전술한 것과 중복되거나 유사한 내용은 생략하거나 간단히 설명한다. 9 is a view for explaining a method of predicting a change in the amount of stored water according to some embodiments of the present invention. For convenience of description, content overlapping or similar to those described above will be omitted or simply described.
도 9를 참조하면, 저수지 관리 데이터(D_Mng) 및 외부 데이터(D_Ext)가 제공될 수 있다(S100). 이어서, 저수지 관리 데이터(D_Mng)와 외부 데이터(D_Ext)는 전처리될 수 있다(S110). 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng)와 전처리된 외부 데이터(D_pExt)를 이용하여, 제1 입력 데이터(D_In1) 및 제2 입력 데이터(D_In2)가 생성될 수 있다(S120). Referring to FIG. 9 , reservoir management data D_Mng and external data D_Ext may be provided ( S100 ). Subsequently, the reservoir management data D_Mng and the external data D_Ext may be pre-processed (S110). First input data D_In1 and second input data D_In2 may be generated using the pre-processed reservoir management data D_pMng and the pre-processed external data D_pExt ( S120 ).
제1 입력 데이터(D_In1)는 인코더(241)에 제공될 수 있다(S130). 인코더(241)는 제1 입력 데이터(D_In1)를 이용하여 컨텍스트 벡터(CV)를 생성할 수 있다. 생성된 컨텍스트 벡터(CV)는 제1 디코더(242) 및 제2 디코더(243)에 각각 제공될 수 있다. 또한, 제2 입력 데이터(D_In2)는 제1 디코더(242) 및 제2 디코더(243)에 각각 제공될 수 있다(S140). 제1 디코더(242)는 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2)를 이용하여 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)를 생성할 수 있다(S150). 또한, 제2 디코더(243)는 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2)를 이용하여 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)를 생성할 수 있다(S160). 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)와 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)를 이용하여, 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)를 생성할 수 있다(S170). The first input data D_In1 may be provided to the encoder 241 ( S130 ). The
도 10은 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 시계열 예측 모듈을 이용하여 저수량 변화량 예측 데이터를 생성하는 방법에 대한 예시를 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해, 전술한 것과 중복되거나 유사한 내용은 생략하거나 간단히 설명한다.FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a method of generating a storage amount change amount prediction data using a time series prediction module according to some other embodiments of the present invention. For convenience of description, content overlapping or similar to those described above will be omitted or simply described.
도 10을 참조하면, 인코더(241)는 어텐션 레이어(AL)를 더 포함할 수 있다. 어텐션 레이어(AL)는 복수의 제1 예측 모듈 셀(241_1, 241_2, ..., 241_s)의 은닉 상태 벡터에 대한 정보를 포함하고 있다. 제1 디코더(242)는 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)를 생성할 때, 어텐션 레이어(AL)를 참고할 수 있다. 또한, 제2 디코더(243)는 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)를 생성할 때, 어텐션 레이어(AL)를 참고할 수 있다. 어텐션 레이어(AL)는 제1 디코더(242) 및 제2 디코더(243)에서 예측 데이터를 생성하는 매 시점마다, 인코더(241)의 전체 은닉 상태 벡터 중 연관성이 있는 부분을 더욱 참고하기 위한 레이어이며, 어텐션 레이어(AL)를 도입함으로써 예측의 정확성이 향상될 수 있다. Referring to FIG. 10 , the
도 11은 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 저수량 변화량 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해, 전술한 것과 중복되거나 유사한 내용은 생략하거나 간단히 설명한다. 11 is a view for explaining a method for predicting a change in the amount of stored water according to another exemplary embodiment of the present invention. For convenience of description, content overlapping or similar to those described above will be omitted or simply described.
도 11을 참조하면, 저수지 관리 데이터(D_Mng) 및 외부 데이터(D_Ext)가 제공될 수 있다(S200). 이어서, 저수지 관리 데이터(D_Mng)와 외부 데이터(D_Ext)는 전처리될 수 있다(S210). 전처리된 저수지 관리 데이터(D_pMng)와 전처리된 외부 데이터(D_pExt)를 이용하여, 제1 입력 데이터(D_In1) 및 제2 입력 데이터(D_In2)가 생성될 수 있다(S220). Referring to FIG. 11 , reservoir management data D_Mng and external data D_Ext may be provided ( S200 ). Subsequently, the reservoir management data D_Mng and the external data D_Ext may be pre-processed ( S210 ). The first input data D_In1 and the second input data D_In2 may be generated using the pre-processed reservoir management data D_pMng and the pre-processed external data D_pExt ( S220 ).
제1 입력 데이터(D_In1)는 인코더(241)에 제공될 수 있다(S230). 인코더(241)는 제1 입력 데이터(D_In1)를 이용하여 컨텍스트 벡터(CV)를 생성할 수 있다. 생성된 컨텍스트 벡터(CV)는 제1 디코더(242) 및 제2 디코더(243)에 각각 제공될 수 있다. 또한, 제2 입력 데이터(D_In2)는 제1 디코더(242) 및 제2 디코더(243)에 각각 제공될 수 있다(S240). 제1 디코더(242)는 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2), 그리고 어텐션 레이어(AL)를 이용하여 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)를 생성할 수 있다(S250). 또한, 제2 디코더(243)는 컨텍스트 벡터(CV)와 제2 입력 데이터(D_In2), 그리고 어텐션 레이어(AL)를 이용하여 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)를 생성할 수 있다(S260). 저수 유입량 예측 데이터(Es_In)와 저수 유출량 예측 데이터(Es_Out)를 이용하여, 저수량 변화량 예측 데이터(D_Es)를 생성할 수 있다(S270). The first input data D_In1 may be provided to the encoder 241 ( S230 ). The
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of this embodiment, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present embodiment by those of ordinary skill in the art to which this embodiment belongs. Accordingly, the present embodiments are intended to explain rather than limit the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
Claims (10)
상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 온도 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 온도 데이터, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 습도 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 습도 데이터, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 일조량 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 일조량 데이터, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 강수량 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 강수량 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제2 시점보다 후행하는 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 최고 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 최저 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 평균 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 강수 확률 예측 데이터를 제공받고, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 강수량 데이터를 이용하여 초기화 이후부터 상기 제1 시점까지의 상기 제1 저수지에 대한 누적 강수량 데이터를 생성하고, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 강수량 데이터를 이용하여 초기화 이후부터 상기 제2 시점까지의 상기 제1 저수지에 대한 누적 강수량 데이터를 생성하고, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 온도 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 온도 데이터, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 습도 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 습도 데이터, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 일조량 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 일조량 데이터, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 강수량 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 강수량 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 최고 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 최저 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 평균 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 강수 확률 예측 데이터, 상기 제1 시점까지의 상기 제1 저수지에 대한 누적 강수량 데이터 및 상기 제2 시점까지의 상기 제1 저수지에 대한 누적 강수량 데이터에 대한 전처리 동작을 수행하는 제2 데이터 전처리 모듈;
상기 제1 데이터 전처리 모듈 및 상기 제2 데이터 전처리 모듈의 출력을 제공받아, 제1 입력 데이터 및 제2 입력 데이터를 생성하는 입력 데이터 생성 모듈; 및
상기 제1 입력 데이터가 제공되는 인코더와, 상기 인코더로부터의 출력과 상기 제2 입력 데이터가 제공되는 제1 디코더 및 상기 인코더로부터의 출력과 상기 제2 입력 데이터가 제공되는 제2 디코더를 포함하는 시계열 예측 모듈을 포함하고,
상기 시계열 예측 모듈은 상기 제1 디코더의 출력과 상기 제2 디코더의 출력을 이용하여 상기 제1 저수지에 대한 저수량 변화량을 예측하고,
상기 제1 입력 데이터는 상기 제1 시점에서 측정된 제1 저수지에 대한 저수량 데이터, 상기 제2 시점에서 측정된 상기 제1 저수지에 대한 저수량 데이터, 상기 제1 시점에서 측정된 상기 제1 저수지에 대한 유량 데이터, 상기 제2 시점에서 측정된 상기 제1 저수지에 대한 유량 데이터, 상기 제1 시점에서의 저수량 변화량 데이터, 상기 제2 시점에서의 저수량 변화량 데이터, 상기 제1 시점까지의 누적 유량 데이터, 상기 제2 시점까지의 누적 유량 데이터, 상기 제1 시점에서 추정된 수문 개방 추정 데이터, 상기 제2 시점에서 추정된 수문 개방 추정 데이터, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 온도 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 온도 데이터, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 습도 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 습도 데이터, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 일조량 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 일조량 데이터, 상기 제1 시점에서의 상기 제1 저수지의 강수량 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 강수량 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 최고 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 최저 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 평균 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 강수 확률 예측 데이터, 상기 제1 시점까지의 상기 제1 저수지에 대한 누적 강수량 데이터 및 상기 제2 시점까지의 상기 제1 저수지에 대한 누적 강수량 데이터를 포함하고,
상기 제2 입력 데이터는 상기 제2 시점에서 측정된 상기 제1 저수지에 대한 저수량 데이터, 상기 제2 시점에서 측정된 상기 제1 저수지에 대한 유량 데이터, 상기 제2 시점에서의 저수량 변화량 데이터, 상기 제2 시점까지의 누적 유량 데이터, 상기 제2 시점에서 추정된 수문 개방 추정 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 온도 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 습도 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 일조량 데이터, 상기 제2 시점에서의 상기 제1 저수지의 강수량 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 최고 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 최저 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 평균 기온 예측 데이터, 상기 제2 시점에서 예측한 상기 제3 시점에서의 상기 제1 저수지에 대한 강수 확률 예측 데이터 및 상기 제2 시점까지의 상기 제1 저수지에 대한 누적 강수량 데이터를 포함하는,
저수량 변화량 예측 시스템.
Water storage amount data for the first reservoir measured at a first time point, water storage amount data for the first reservoir measured at a second time point subsequent to the first time point, and flow rate for the first reservoir measured at the first time point Data, flow data for the first reservoir measured at the second time point, and information on the first time point and the second time point are provided, and the water storage amount data for the first reservoir measured at the first time point, and The storage amount change data at the first time point is generated using the flow rate data for the first reservoir measured at the first time point, and the water storage amount data for the first reservoir measured at the second time point and the second time point are used. The storage amount change data at the second time point is generated using the flow rate data for the first reservoir measured at the first time point, and the flow rate data for the first reservoir measured at the first time point is used to generate the data from the initialization. Generates accumulated flow data up to a first time point, and generates accumulated flow data from the initialization to the second time point by using the flow data for the first reservoir measured at the second time point, and the first time point The sluice gate opening estimation data estimated at the first time point is generated by using the water storage amount data for the first reservoir measured in and flow data data for the first reservoir measured at the first time point, The sluice gate opening estimation data estimated at the second time point is generated using the measured water storage amount data for the first reservoir and the flow rate data for the first reservoir measured at the second time point, and measured at the first time point the amount of water stored in the first reservoir, the amount of water stored in the first reservoir measured at the second time point, the flow rate data for the first reservoir measured at the first time point, and the amount of water measured at the second time point Flow rate data for the first reservoir, storage water amount change data at the first time point, storage water quantity change data at the second time point amount data, accumulated flow rate data up to the first time point, accumulated flow rate data up to the second time point, sluice opening estimation data estimated at the first time point, sluice opening estimation data estimated at the second time point, and the second time point; a first data pre-processing module that performs a pre-processing operation on information about a first time point and the second time point;
The temperature data of the first reservoir at the first time point, the temperature data of the first reservoir at the second time point, the humidity data of the first reservoir at the first time point, the second time point at the second time point 1 humidity data of the reservoir, the amount of sunshine data of the first reservoir at the first time point, the amount of sunshine data of the first reservoir at the second time point, the precipitation data of the first reservoir at the first time point, the first The precipitation amount data of the first reservoir at two time points, the maximum temperature prediction data for the first reservoir at a third time point that is later than the second time point predicted at the second time point, and the predicted data at the second time point Minimum temperature prediction data for the first reservoir at a third time point, average temperature prediction data for the first reservoir at the third time point predicted at the second time point, and the third predicted at the second time point Precipitation probability prediction data for the first reservoir at a time point is provided, and accumulation of the first reservoir from the initialization to the first time point using the precipitation amount data for the first reservoir at the first time point generating precipitation data, and generating accumulated precipitation data for the first reservoir from the initialization to the second time point using the precipitation data for the first reservoir at the second time point, and at the first time point of the temperature data of the first reservoir, the temperature data of the first reservoir at the second time point, the humidity data of the first reservoir at the first time point, and the humidity data of the first reservoir at the second time point , the sunshine amount data of the first reservoir at the first time point, the sunshine amount data of the first reservoir at the second time point, the precipitation amount data of the first reservoir at the first time point, the said at the second time point Precipitation amount data of the first reservoir, maximum temperature prediction data for the first reservoir at the third time point predicted at the second time point, and phase predicted at the second time point The lowest temperature prediction data for the first reservoir at the third time point, the average temperature prediction data for the first reservoir at the third time point predicted at the second time point, and the second predicted data at the second time point Preprocessing operation on the precipitation probability prediction data for the first reservoir at three time points, the accumulated precipitation data for the first reservoir up to the first time point, and the accumulated precipitation data for the first reservoir up to the second time point a second data pre-processing module that performs;
an input data generating module receiving the outputs of the first data preprocessing module and the second data preprocessing module and generating first input data and second input data; and
A time series comprising an encoder provided with the first input data, a first decoder provided with an output from the encoder and the second input data, and a second decoder provided with an output from the encoder and the second input data a prediction module;
The time series prediction module predicts the amount of change in the amount of storage in the first reservoir using the output of the first decoder and the output of the second decoder,
The first input data may include water storage data for the first reservoir measured at the first time point, water storage data data for the first reservoir measured at the second time point, and the first reservoir measured at the first time point. flow rate data, flow rate data for the first reservoir measured at the second time point, storage water quantity change data at the first time point, storage water quantity change data data at the second time point, accumulated flow data up to the first time point, the Cumulative flow data up to a second time point, sluice opening estimation data estimated at the first time point, sluice opening estimation data estimated at the second time point, temperature data of the first reservoir at the first time point, and the second The temperature data of the first reservoir at the time point, the humidity data of the first reservoir at the first time point, the humidity data of the first reservoir at the second time point, the humidity data of the first reservoir at the first time point sunshine amount data, sunshine amount data of the first reservoir at the second time point, precipitation amount data of the first reservoir at the first time point, precipitation amount data of the first reservoir at the second time point, at the second time point The predicted highest temperature prediction data for the first reservoir at the third time point, the lowest temperature prediction data for the first reservoir at the third time point predicted at the second time point, and the predicted second time point The average temperature prediction data for the first reservoir at the third time point, the precipitation probability prediction data for the first reservoir at the third time point predicted at the second time point, and the first time up to the first time point including accumulated precipitation data for the reservoir and accumulated precipitation data for the first reservoir up to the second time point,
The second input data may include water storage amount data for the first reservoir measured at the second time point, flow rate data for the first reservoir measured at the second time point, water storage amount change data at the second time point, and the second input data. Cumulative flow data up to two time points, sluice opening estimation data estimated at the second time point, temperature data of the first reservoir at the second time point, humidity data of the first reservoir at the second time point, and the second time point Sunlight data of the first reservoir at two time points, precipitation data of the first reservoir at the second time point, maximum temperature prediction data for the first reservoir at the third time point predicted at the second time point, The lowest temperature prediction data for the first reservoir at the third time point predicted at the second time point, the average temperature prediction data for the first reservoir at the third time point predicted at the second time point, and the second time point Precipitation probability prediction data for the first reservoir at the third time point predicted at the second time point and the accumulated precipitation data for the first reservoir up to the second time point,
Low water volume change prediction system.
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