KR20170097249A - Rainfall Estimatation System using Microwave link and Method of the same - Google Patents

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KR20170097249A
KR20170097249A KR1020160018220A KR20160018220A KR20170097249A KR 20170097249 A KR20170097249 A KR 20170097249A KR 1020160018220 A KR1020160018220 A KR 1020160018220A KR 20160018220 A KR20160018220 A KR 20160018220A KR 20170097249 A KR20170097249 A KR 20170097249A
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rainfall
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signal level
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attenuation
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권병혁
김박사
김광호
김민성
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부경대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a rainfall estimation system using a microwave link and a method thereof and, more specifically, to the rainfall estimation system using microwave link, estimating the amount of rainfall according to the attenuation value using an attenuation value of a signal transferred from the microwave link due to rainfall, and the method thereof. The present invention provides the rainfall estimation system using the microwave link, reducing a measurement error in actual rainfall close to the ground to realize correct rainfall measurement, and the method thereof. According to the present invention, the system comprises: a data collection module; a reference reception signal level calculation module; and an attenuation calculation module.

Description

마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템 및 그 방법{Rainfall Estimatation System using Microwave link and Method of the same}[0001] The present invention relates to a Rainfall Estimation System using microwave link,

본 발명은 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 마이크로웨이브 링크에서 전송된 신호의 강우로 인한 감쇠 값을 이용하여 감쇠 값에 따른 강우량을 추정하는 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템 및 그 방법이다.The present invention relates to a rainfall estimation system using a microwave link and a method thereof, and more particularly, to a rainfall estimation system using a microwave link, which estimates rainfall according to an attenuation value using an attenuation value due to rainfall of a signal transmitted from a microwave link And a method thereof.

지구에서 물은 생명체의 생명을 유지하기 위해 필수적인 물질로서 아주 중요하다. 이러한 물은 바다에서 대기로, 대기에서 육지로, 다시 육지에서 바다로 순환된다. 그 중에서 하늘에서 내려오는 비는 생명체에 직접적인 영향을 준다.On Earth, water is very important as an essential material to sustain the life of life. These waters circulate from the sea to the atmosphere, from the atmosphere to the land, and again from land to sea. Among them, rain from heaven has a direct impact on life.

강우량을 측정하기 위해 일반적으로 우량계와 레이더가 사용된다. 이러한 기존 관측 장비는 정확한 관측 값을 제공하는 것에 한계가 있다. 우량계는 강우 측정 시 참값으로 고려되나, 높은 건물이나 산악 등과 같은 주변 지형의 영향을 크게 받는다. 또한, 기상 레이더는 수 ㎞ 상공에 있는 강우의 공간적 분포를 탐지할 수 있으나, 레이더 강우는 지면에 가까운 실제 강우에 대해 오차를 내포하고 있다.Rain gauge and radar are generally used to measure rainfall. These existing instruments have limitations in providing accurate observations. Rain gauge is considered as true value in rainfall measurement, but it is greatly affected by surrounding terrain such as high building and mountain. In addition, weather radar can detect the spatial distribution of rainfall over several kilometers, but radar rainfall has an error for real rainfall near the ground.

대한민국 등록특허공보 제10-1291980호(2013.07.25 등록)Korean Registered Patent No. 10-1291980 (Registered on July 25, 2013)

본 발명의 목적은 전송된 마이크로웨이브 링크의 신호 감쇠 값을 이용하여 강우량을 추정하는 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rainfall estimation system and method using a microwave link for estimating rainfall using a signal attenuation value of a transmitted microwave link.

또한, 본 발명의 다른 목적은 추정된 강우량을 이용하여 그에 적합한 수준으로 수문을 개폐하는 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a rainfall estimation system and method using a microwave link that opens and closes a sluice gate at an appropriate level using estimated rainfall.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 마이크로웨이브 링크의 수신신호 레벨 정보를 수집하는 자료 수집 모듈과 강우 하루 전 마이크로웨이브 링크의 수신신호를 평균으로 하는 기준 수신신호 레벨을 연산하는 기준 수신신호 레벨 연산 모듈 및 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨의 최대값과 최소값의 평균을 나타내는 대표 수신신호 레벨과 기준 수신신호 레벨의 차이로 강우에 의한 감쇠를 산출하는 감쇠 산출 모듈을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a microwave oven comprising: a data collection module for collecting received signal level information of a microwave link; and a reference reception signal level calculating unit for calculating a reference reception signal level, Calculating module and an attenuation calculating module for calculating the attenuation due to the rainfall due to the difference between the representative receiving signal level indicating the average of the maximum value and the minimum value of the microwave link receiving signal level and the reference receiving signal level.

자료 수집 모듈은 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보 수집 모듈과 강우량 정보를 측정하여 수집하는 우량계 정보 수집 모듈을 포함한다. 여기서, 상기 감쇠 산출 모듈은 상기 우량계 정보 수집 모듈에서 강우량 정보가 수집되면 강우가 시작된 것으로 판단한다.The data collection module includes a microwave link reception signal level information collection module and a rainfall information collection module for measuring and collecting rainfall information. Here, the attenuation calculation module determines that the rainfall has started when the rainfall information is collected in the rainfall information collection module.

감쇠 산출 모듈의 강우에 의한 감쇠를 나타내는 신호 감쇠 값(

Figure pat00001
)은
Figure pat00002
이며,
Figure pat00003
는 누적 강우량인 것을 특징으로 한다.Signal attenuation value indicating attenuation due to rainfall of the attenuation module (
Figure pat00001
)silver
Figure pat00002
Lt;
Figure pat00003
Is a cumulative amount of rainfall.

감쇠 산출 모듈의 산출 값을 이용하여 강우량의 값을 추정하는 강우량 추정 모듈을 더 포함하고, 상기 강우량의 값(

Figure pat00004
)은
Figure pat00005
에 의해 산출되며,
Figure pat00006
는 신호의 감쇠 값,
Figure pat00007
는 0.126~0.148,
Figure pat00008
는1.035~1.103,
Figure pat00009
은 누적 강우량인 것을 특징으로 한다.Further comprising a rainfall estimation module for estimating a rainfall value using the calculated value of the attenuation calculation module,
Figure pat00004
)silver
Figure pat00005
Lt; / RTI >
Figure pat00006
Is the attenuation value of the signal,
Figure pat00007
0.126 to 0.148,
Figure pat00008
Is 1.035 to 1.103,
Figure pat00009
Is a cumulative amount of rainfall.

강우량 추정 모듈의 강우량 추정 값에 따라 수문을 제어하는 수문 개폐 제어 모듈을 더 포함한다.And a water gate opening / closing control module for controlling the water gate according to the estimated rainfall amount of the rainfall estimation module.

자료 수집 모듈에서 마이크로웨이브 링크를 통해 수신한 수신신호 레벨 정보를 수집하는 자료 수집 단계와 자료 수집 단계를 통해 수집된 수신신호 레벨 정보와 강우량 정보를 이용하여, 기준 수신신호 레벨 연산 모듈에서 강우 전날의 수신신호 평균을 기준으로 연산하는 기준 수신신호 레벨 연산 단계와 감쇠 산출 모듈의 기준 수신신호 레벨 연산 단계에서 설정한 기준 수신신호 레벨과 상기 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨의 최대값과 최소값의 평균을 나타내는 대표 수신신호 레벨의 차이로 강우에 의한 마이크로웨이브 링크 신호의 감쇠를 산출하는 감쇠 산출 단계를 포함한다.The data collection module collects the received signal level information received through the microwave link and the received signal level information and the rainfall information collected through the data collection step, A reference reception signal level calculation step of calculating a reference reception signal level based on the reception signal average and a reference reception signal level set in the reference reception signal level calculation step of the attenuation calculation module and a representative value indicating an average of a maximum value and a minimum value of the microwave link reception signal level And an attenuation calculating step of calculating the attenuation of the microwave link signal due to the rainfall due to the difference in the received signal level.

자료 수집 단계는 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보 수집 모듈에서 마이크로웨이브 링크 수신신호의 감도를 수집하는 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보 수집 단계와 우량계 정보 수집 모듈에서 측정된 강우량 값을 수집하는 우량계 정보 수집 단계를 포함한다.The data collecting step includes a microwave link receiving signal level information collecting step for collecting the sensitivity of the microwave link receiving signal in the microwave link receiving signal level information collecting module and a rain collecting information collecting step for collecting the rainfall amount measured by the rain collecting information collecting module .

감쇠 산출 모듈에서 강우에 의한 마이크로웨이브 링크 신호의 신호 감쇠 값(

Figure pat00010
)은
Figure pat00011
이며,
Figure pat00012
는 누적 강우량인 것을 특징으로 한다.The attenuation value of the microwave link signal due to rainfall in the attenuation module (
Figure pat00010
)silver
Figure pat00011
Lt;
Figure pat00012
Is a cumulative amount of rainfall.

감쇠 산출 단계의 산출 값을 이용하여 강우량 추정 모듈에서 강우량 값을 추정하는 강우량 추정 단계를 더 포함하고, 상기 강우량의 값(

Figure pat00013
)은
Figure pat00014
에 의해 산출되며,
Figure pat00015
는 신호의 감쇠 값,
Figure pat00016
는 0.126~0.148,
Figure pat00017
는 1.035~1.103,
Figure pat00018
은 누적 강우량인 것을 특징으로 한다.Further comprising a rainfall estimating step of estimating a rainfall value in a rainfall estimating module using the calculated value of the attenuation calculating step,
Figure pat00013
)silver
Figure pat00014
Lt; / RTI >
Figure pat00015
Is the attenuation value of the signal,
Figure pat00016
0.126 to 0.148,
Figure pat00017
Is 1.035 to 1.103,
Figure pat00018
Is a cumulative amount of rainfall.

강우량 추정 단계를 통해 도출된 강우량 추정 값에 따라 수문 개폐 제어 모듈에서 수문을 제어하는 수문 개폐 제어 단계를 더 포함한다.And controlling the hydrological gate in the hydrological opening / closing control module according to the estimated rainfall amount derived through the rainfall estimating step.

상기 강우 시 상기 마이크로웨이브 링크의 수신신호 주파수는 27.5㎓이며, 상기 강우 시 기온은 -10℃~40℃이다.The received signal frequency of the microwave link during the rainfall is 27.5 GHz, and the temperature during the rainfall is -10 ° C to 40 ° C.

본 발명은 지면에 가까운 실제 강우에 대한 측정 오차를 줄여, 보다 정확한 강우량의 측정이 가능한 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템 및 그 방법을 제공한다.The present invention provides a rainfall estimation system using a microwave link and a method thereof, which can reduce a measurement error of actual rainfall close to the ground and can more accurately measure the rainfall amount.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명의 실험예 1에 따른 마이크로웨이브 링크 수신 신호의 시계열적 변동 그래프.
도 3는 본 발명의 실험예 1에 따른 마이크로웨이브 링크 수신 신호의 산점도.
도 4은 본 발명의 실험예 2에 따른 마이크로웨이브 링크 수신 신호의 시계열적 변동 그래프.
도 5는 본 발명의 실험예 2에 따른 마이크로웨이브 링크 수신 신호의 산점도.
도 6은 본 발명에 따른 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 방법의 순서도.1 is a conceptual diagram of a rainfall estimation system using a microwave link according to the present invention.
2 is a graph of time-series variation of a microwave link reception signal according to Experimental Example 1 of the present invention.
3 is a scatter plot of a microwave link received signal according to Experimental Example 1 of the present invention.
4 is a graph of time-series variation of a microwave link reception signal according to Experimental Example 2 of the present invention.
5 is a scatter plot of a microwave link received signal according to Experimental Example 2 of the present invention.
6 is a flowchart of a rainfall estimation method using a microwave link according to the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실험예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an experimental example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실험예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실험예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the exemplary embodiments set forth herein. It is provided to let you know. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a rainfall estimation system using a microwave link according to the present invention.

본 발명에 따른 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템에서 강우에 의한 감쇠 산출 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로웨이브 링크와, 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보와 우량계의 정보를 수집하는 자료 수집 모듈(100)과, 기준 수신신호 레벨을 연산하는 기준 수신신호 레벨 연산 모듈(200), 및 강우에 의한 감쇠를 산출하는 감쇠 산출 모듈(300)을 포함한다.In the rainfall estimation system using the microwave link according to the present invention, as shown in FIG. 1, the attenuation calculation system using rainfall includes a microwave link, a data collection module for collecting microwave link received signal level information, A reference reception signal level calculation module 200 for calculating a reference reception signal level, and an attenuation calculation module 300 for calculating attenuation by rainfall.

자료 수집 모듈(100)은 기준 수신신호 레벨을 연산하기 위한 기본 자료를 수집한다. 이를 위해서, 자료 수집 모듈(100)은 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보 수집 모듈(110)과, 우량계 정보 수집 모듈(120)을 포함한다.The data collection module 100 collects basic data for calculating a reference reception signal level. For this purpose, the data collection module 100 includes a microwave link reception signal level information collection module 110 and a rainfall information collection module 120.

마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보 수집 모듈(110)은 마이크로웨이브 링크 자료로부터 마이크로웨이브 링크 신호에 대한 정보가 담긴 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보를 수집한다. 구체적으로 마이크로웨이브 링크에서 전송된 신호를 수신하는 것이다. 여기서 마이크로웨이브 링크에서 전송된 신호는 15분마다 수신하여 최대값과 최소값을 저장하고, 최대값과 최소값의 평균을 계산하여 대표 수신신호 레벨의 값을 15분마다 도출한다.The microwave link reception signal level information collection module 110 collects microwave link reception signal level information including information on the microwave link signal from the microwave link data. Specifically, it receives a signal transmitted from a microwave link. Here, the signal transmitted from the microwave link is received every 15 minutes, stores the maximum value and the minimum value, and calculates the average of the maximum value and the minimum value to derive the value of the representative reception signal level every 15 minutes.

우량계 정보 수집 모듈(120)은 인근 기상대의 우량계에서 강우 자료를 수집한다. 우량계 자료는 15분마다 누적 값으로 강우량을 측정한다.The rain gauge information collection module 120 collects rain gauge data from the rain gauge at the nearby weather station. The rain gauge data are measured every 15 minutes as cumulative rainfall.

기준 수신신호 레벨 연산 모듈(200)은 강우가 발생하기 하루 전 마이크로웨이브 링크를 통해 송신 및 수신 된 수신신호 레벨의 평균을 도출하고, 도출된 수신신호 레벨 평균을 기준으로 하는 수신신호 레벨 기준을 결정한다.The reference reception signal level calculation module 200 derives an average of reception signal levels transmitted and received via the microwave link one day before the occurrence of the rainfall and determines a reception signal level reference based on the derived reception signal level average do.

감쇠 산출 모듈(300)은 강우가 발생했을 경우, 강우가 발생하기 하루 전 수신신호의 평균을 도출하고, 도출된 수신신호 레벨 평균을 기준으로 하는 수신신호 레벨 기준과의 차이를 계산하여 감쇠 값을 산출한다. 감쇠 값의 산출은 15분마다 도출되는 대표 수신신호 레벨의 값과의 비교를 통해 산출된다. 여기서, 감쇠 산출 모듈(300)은 우량계 정보 수집 모듈(120)에서 강우량 정보가 수집되면 강우가 시작된 것으로 판단한다.The attenuation calculation module 300 derives the average of the received signal a day before the occurrence of the rainfall when rainfall occurs and calculates the difference from the received signal level reference based on the derived received signal level average to obtain the attenuation value . The calculation of the attenuation value is calculated by comparing with the value of the representative received signal level derived every 15 minutes. Here, the attenuation calculation module 300 determines that rainfall has started when the rainfall information collection module 120 collects rainfall information.

(실험예 1)(Experimental Example 1)

도 2는 본 발명의 실험예 1에 따른 마이크로웨이브 링크 수신 신호의 시계열적 변동 그래프이다.FIG. 2 is a time-dependent variation graph of a microwave link reception signal according to Experimental Example 1 of the present invention.

도 2는 2015년 01월 25일부터 동년 동월 26일까지 발생한 강우에 대해 실험한 결과로, 파란색 실선은 마이크로웨이브 링크의 수신 신호를 나타내고, 빨간색 수평선은 강우가 발생하기 하루 전의 수신신호 레벨의 평균을 도출하고 도출된 수신신호 레벨 평균을 기준으로 하는 수신신호 레벨 기준을 나타내며, 검은색 막대는 15분 동안의 누적 강우량을 나타낸다. 또한, 빗금 친 영역은 강우 기간을 나타낸다. FIG. 2 shows the results of experiments on rainfall occurring from January 25, 2015 to March 26 of the same year. The blue solid line represents the received signal of the microwave link, and the red horizontal line represents the average of the received signal level And the received signal level reference based on the derived received signal level average, and the black bars represent cumulative rainfall for 15 minutes. Also, the hatched area indicates the rainfall period.

해당 기간에는 총 14시간 45분 동안 강우가 지속되었고, 누적 강우량은 5.5mm이다. 또한, 강우 발생 전의 평균 수신신호는 -40dBm이며, 강우가 발생한 기간에는 약 -44dBm까지 감쇠가 발생한 것으로 나타난다.During this period, the total duration of rainfall was 14 hours and 45 minutes, and the cumulative rainfall was 5.5 mm. In addition, the average received signal before rainfall is -40dBm, and in the period of rainfall, the attenuation appears to be about -44dBm.

파란색 실선인 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨이 감소하는 시점에서 검은색 막대로 표시되는 15분간의 누적 강우량이 상승하는 것을 알 수 있다.It can be seen that the accumulated rainfall amount for 15 minutes indicated by the black bar increases at the point of time when the microwave link reception signal level which is a blue solid line decreases.

도 3은 본 발명의 실험예 1에 따른 마이크로웨이브 링크 수신 신호의 산점도이다.3 is a scatter diagram of a microwave link reception signal according to Experimental Example 1 of the present invention.

산점도를 통해 회귀선을 나타내고, 회귀선은 아래와 같은 수학식 1로 나타나는 것으로 나타났다.The regression line is represented by the scatter plot, and the regression line is represented by the following equation (1).

Figure pat00019
Figure pat00019

Figure pat00020
는 신호의 감쇠값이고,
Figure pat00021
는 15분 간의 누적 강우량이다.
Figure pat00020
Is the attenuation value of the signal,
Figure pat00021
Is the cumulative rainfall of 15 minutes.

15분 누적 강우량은 최대 0.5mm로 나타났고, 높은 감쇠 값은 약 4dB인 것으로 나타났으며, 결정 계수는 0.72로 나타났다.The 15 - minute cumulative rainfall was 0.5 mm, the high attenuation was about 4 dB, and the coefficient of determination was 0.72.

(실험예 2)(Experimental Example 2)

도 4은 본 발명의 실험예 2에 따른 마이크로웨이브 링크 수신 신호의 시계열적 변동 그래프이다.4 is a graph of a time-dependent variation of a microwave link reception signal according to Experimental Example 2 of the present invention.

도 4는 2015년 06월 25일부터 동년 동월 26일까지 발생한 강우에 대해 실험한 결과로, 파란색 실선은 마이크로웨이브 링크의 수신 신호를 나타내고, 빨간색 수평선은 강우가 발생하기 하루 전의 수신신호 레벨의 평균을 도출하고 도출된 수신신호 레벨 평균을 기준으로 하는 수신신호 레벨 기준을 나타내며, 검은색 막대는 15분 동안의 누적 강우량을 나타낸다. 또한, 빗금 친 영역은 강우 기간을 나타낸다. FIG. 4 shows experimental results of rainfall occurring from June 25, 2015 to May 26, 2015. The blue solid line represents the received signal of the microwave link and the red horizontal line represents the average of the received signal level And the received signal level reference based on the derived received signal level average, and the black bars represent cumulative rainfall for 15 minutes. Also, the hatched area indicates the rainfall period.

해당 기간에는 총 13시간 45분 동안 강우가 지속되었고, 누적 강우량은 13.5mm이다. 또한, 강우 발생 전의 평균 수신신호는 -40dBm이며, 강우가 발생한 기간에는 약 -45dBm까지 감쇠가 발생한 것으로 나타난다.During this period, the rainfall lasted for a total of 13 hours and 45 minutes and cumulative rainfall was 13.5 mm. Also, the average received signal before rainfall is -40dBm, and it appears that attenuation has occurred to about -45dBm in the period of rainfall.

파란색 실선인 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨이 감소하는 시점에서 검은색 막대로 표시되는 15분간의 누적 강우량이 상승하는 것을 알 수 있다.It can be seen that the accumulated rainfall amount for 15 minutes indicated by the black bar increases at the point of time when the microwave link reception signal level which is a blue solid line decreases.

도 5는 본 발명의 실험예 2에 따른 마이크로웨이브 링크 수신 신호의 산점도이다.5 is a scatter diagram of a microwave link reception signal according to Experimental Example 2 of the present invention.

산점도를 통해 회귀선을 나타내고, 회귀선은 아래와 같은 수학식 2로 나타나는 것으로 나타났다.The regression line is represented by the scatter plot, and the regression line is represented by the following equation (2).

Figure pat00022
Figure pat00022

Figure pat00023
는 신호의 감쇠값이고,
Figure pat00024
는 15분 간의 누적 강우량이다.
Figure pat00023
Is the attenuation value of the signal,
Figure pat00024
Is the cumulative rainfall of 15 minutes.

15분 누적 강우량은 최대 1.8mm로 나타났고, 높은 감쇠 값은 약 5dB인 것으로 나타났으며, 결정 계수는 0.94로 나타났다.The cumulative 15 - minute rainfall was 1.8 mm, the high attenuation was about 5 dB, and the coefficient of determination was 0.94.

위에서 설명한 수학식 1과 수학식 2는 다음과 같은 수학식 3에 의해 성립된다.Equations (1) and (2) described above are established by the following Equation (3).

Figure pat00025
Figure pat00025

Figure pat00026
는 신호의 감쇠값이고,
Figure pat00027
는 15분 간의 누적 강우량이다.
Figure pat00026
Is the attenuation value of the signal,
Figure pat00027
Is the cumulative rainfall of 15 minutes.

또한, 도면에는 개시되지 않았지만, 감쇠 산출 모듈의 산출 값을 이용하여 강우량의 값을 추정하는 강우량 추정 모듈을 더 포함한다. 여기서, 강우량 추정 모듈이 더 구비될 경우, 강우량 추정 모듈에서 추정되는 강우량 값은 아래와 같이 수학식 4를 이용하여 산출된다.Further, although not shown in the drawings, the apparatus further includes a rainfall estimation module that estimates a rainfall value using the calculated value of the attenuation calculation module. Here, when the rainfall estimation module is further provided, the rainfall value estimated by the rainfall estimation module is calculated using the following equation (4).

(실험예3)(Experimental Example 3)

Figure pat00028
Figure pat00028

Figure pat00029
는 신호의 감쇠값이고,
Figure pat00030
은 누적 강우량이다.
Figure pat00029
Is the attenuation value of the signal,
Figure pat00030
Is the cumulative rainfall.

위의 수학식 4는 멱함수 형태로, 최소제곱법을 이용하여 회귀 분석을 통해 값을 산출한다. 이를 위해 양변에 로그를 취하여 선형식으로 변환하면 아래의 수학식 5와 같이 산출된다.The above equation (4) is a power function form, and a value is calculated through a regression analysis using a least squares method. For this, a log is taken on both sides and converted into a linear form, as shown in Equation (5) below.

Figure pat00031
Figure pat00031

수학식 5에서 a와 b는 신호 주파수, 편파, 온도, 빗방울의 특성이 고려된 계수이고, 조건에 따라 변경될 수 있다.In Equation (5), a and b are coefficients considering characteristics of signal frequency, polarization, temperature, and raindrop, and can be changed according to conditions.

주파수가 동일하고, 온도가 -10℃에서 40℃일 경우, a는 0.126~0.148이고, b는 1.035~1.103이다.When the frequency is the same and the temperature is -10 ° C to 40 ° C, a is 0.126 to 0.148 and b is 1.035 to 1.103.

또한, 이를 이용하여 각 항을 구하면,

Figure pat00032
,
Figure pat00033
라는 값이 구해진다. 여기서
Figure pat00034
은 자료의 총 개수이며,
Figure pat00035
는 각 자료의 횟수인 1,2,3,…,
Figure pat00036
이다.Also, by using these to obtain the terms,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
Is obtained. here
Figure pat00034
Is the total number of data,
Figure pat00035
The number of times each data is 1, 2, 3, ... ,
Figure pat00036
to be.

따라서,

Figure pat00037
값과
Figure pat00038
를 이용하고, 이를 다시 수학식 4에 대입하면
Figure pat00039
값이 산출되어, 강우 추정값이 산출된다.therefore,
Figure pat00037
Value and
Figure pat00038
, And substituting this into Equation 4 again
Figure pat00039
Value is calculated, and the rainfall estimated value is calculated.

본 실험예3에서는 신호 주파수가 27.5GHz이고, 온도가 15℃인 경우에서 실험을 실시하였으며,

Figure pat00040
인 것으로 나타났다.In Experimental Example 3, the experiment was performed in the case where the signal frequency was 27.5 GHz and the temperature was 15 ° C.,
Figure pat00040
Respectively.

강우량 추정 모듈에서 추정된 강우량 값은 수문 개폐 제어 모듈로 전달되어 하구둑과 댐 등의 수문을 개폐하는 제어에 활용된다. 마이크로웨이브 링크를 이용하여 보다 정확하게 추정된 강우 정보는 우량계 및 레이더의 강우 정보와 함께 유입량에 반영되어 수위 정보에 영향을 준다. 이는 유입량, 방류량, 변화량, 변화 후 용량 등의 정보를 종합하여 결정된다. 보다 구체적으로, 추정 강우량이 많으면 수문의 개방 정도를 높이고, 추정 강우량이 적으면 수문의 개방 정도를 낮추는 것이다.The rainfall value estimated by the rainfall estimation module is transferred to the water gate opening / closing control module and used to control the opening and closing of the river gate and the dam gate. More precisely estimated rainfall information using the microwave link is reflected in the flow rate together with the rainfall information of the rain gauge and the radar and affects the water level information. This is determined by integrating information such as inflow, discharge, change, capacity after change, etc. More specifically, if the estimated amount of rainfall is large, the opening degree of the watertight door is increased, and if the estimated amount of rainfall is small, the opening degree of the watertight door is lowered.

이상의 실험예에서는 강우량 및 신호의 측정 주기를 15분으로 하였으나, 이는 강우량 및 신호의 측정 주기를 15분으로 한정하는 것이 아니다. 강우량 및 신호의 측정 주기는 주기가 짧을수록 실험의 정확도가 높아지는 것을 나타낸다.In the above experimental example, the measurement period of the rainfall amount and the signal is 15 minutes, but the measurement period of the rainfall amount and the signal is not limited to 15 minutes. The measurement period of the rainfall amount and the signal indicates that the shorter the period, the higher the accuracy of the experiment.

다음은 본 발명에 따른 마이크로웨이브 링크 자료에서 강우에 의한 감쇠 산출 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 후술할 내용 중 전술된 본 발명에 따른 마이크로웨이브 링크 자료에서 강우에 의한 감쇠 산출 시스템의 설명과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.Next, a method of calculating attenuation by rainfall in microwave link data according to the present invention will be described with reference to the drawings. The contents of the microwave link data according to the present invention, which will be described later, will be omitted or briefly described.

도 6은 본 발명에 따른 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 방법의 순서도이다.6 is a flowchart of a rainfall estimation method using a microwave link according to the present invention.

본 발명에 따른 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 방법에서 강우에 의한 감쇠 산출 방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 마이크로웨이브 링크 신호를 송신 및 수신하는 마이크로웨이브 링크 단계, 자료 수집 단계(S1), 기준 수신신호 레벨 연산 단계(S2), 감쇠 산출 단계(S3)를 포함한다.In the rainfall estimation method using the microwave link according to the present invention, as shown in FIG. 6, the attenuation calculation method using rainfall includes a microwave link step of transmitting and receiving a microwave link signal, a data collection step (S1) A reception signal level calculation step S2, and an attenuation calculation step S3.

자료 수집 단계(S1)는 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보 수집 모듈에서 마이크로웨이브 링크 수신신호의 감도를 수집하는 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보 수집 단계(S1-1)와, 우량계 정보 수집 모듈에서 측정된 강우량 값을 수집하는 우량계 정보 수집 단계(S1-2)를 포함한다.The data collection step S1 includes a microwave link reception signal level information collection step S1-1 for collecting the sensitivity of the microwave link reception signal at the microwave link reception signal level information collection module, And a rain gauge information collection step (S1-2) for collecting rainfall value.

기준 수신신호 레벨 연산 단계(S2)는 기준 수신신호 레벨 연산 모듈에서 강우 전날의 수신신호 평균을 기준으로 연산한다.The reference reception signal level calculation step S2 calculates the reference reception signal level calculation module on the basis of the reception signal average of the day before the rainfall.

감쇠 산출 단계(S3)는 감쇠 산출 모듈에서 강우에 의한 마이크로웨이브 링크 신호의 감쇠 값을 산출한다. 보다 구체적으로, 감쇠 산출 모듈에서 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨의 최대값과 최소값의 평균을 나타내는 대표 수신신호 레벨과 상기 기준 수신신호 레벨의 차이를 이용하여 강우에 의한 감쇠 값을 산출한다.The attenuation calculation step S3 calculates an attenuation value of the microwave link signal due to the rainfall in the attenuation calculation module. More specifically, an attenuation value due to rainfall is calculated using a difference between a representative reception signal level indicating an average of a maximum value and a minimum value of the microwave link reception signal level and the reference reception signal level in the attenuation calculation module.

또한, 수학식 3에 의해 마이크로웨이브 링크 신호의 감쇠 값을 산출할 수 있다.Further, the attenuation value of the microwave link signal can be calculated by Equation (3).

감쇠 산출 단계(S3)의 산출 값을 이용하여 강우량 추정 모듈에서 강우량 값을 추정하는 강우량 추정 단계를 더 포함한다.And a rainfall amount estimation step of estimating a rainfall amount value in the rainfall amount estimation module using the calculated value of the attenuation calculation step S3.

강우량 추정 단계를 통해 도출된 강우량 추정 값에 따라 수문 개폐 제어 모듈에서 수문을 제어하는 수문 개폐 제어 단계를 더 포함한다.And controlling the hydrological gate in the hydrological opening / closing control module according to the estimated rainfall amount derived through the rainfall estimating step.

이상에서는 도면 및 실험예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the appended claims. You will understand.

100: 자료 수집 모듈
110: 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보 수집 모듈
120: 우량계 정보 수집 모듈
200: 기준 수신신호 레벨 연산 모듈
300: 감쇠 산출 모듈100: Data Acquisition Module
110: microwave link reception signal level information collection module
120: Rain meter information collection module
200: reference reception signal level calculation module
300: Attenuation calculation module

Claims (12)

마이크로웨이브 링크의 수신신호 레벨 정보를 수집하는 자료 수집 모듈과,
강우 하루 전 상기 마이크로웨이브 링크의 수신신호를 평균으로 하는 기준 수신신호 레벨을 연산하는 기준 수신신호 레벨 연산 모듈, 및
상기 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨의 최대값과 최소값의 평균을 나타내는 대표 수신신호 레벨과 상기 기준 수신신호 레벨의 차이로 상기 강우에 의한 감쇠를 산출하는 감쇠 산출 모듈을 포함하는 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템.A data collection module for collecting received signal level information of the microwave link,
A reference reception signal level calculation module for calculating a reference reception signal level which averages the reception signal of the microwave link a day before the rainfall,
And an attenuation calculation module for calculating the attenuation caused by the rainfall based on a difference between a representative reception signal level indicating an average of the maximum and minimum values of the microwave link reception signal level and the reference reception signal level, system. 제 1항에 있어서,
상기 자료 수집 모듈은 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보 수집 모듈과,
강우량 정보를 측정하여 수집하는 우량계 정보 수집 모듈을 포함하고,
상기 감쇠 산출 모듈은 상기 우량계 정보 수집 모듈에서 강우량 정보가 수집되면 강우가 시작된 것으로 판단하는 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템.The method according to claim 1,
The data collection module includes a microwave link reception signal level information collection module,
And a rainfall information collecting module for collecting and collecting rainfall information,
Wherein the attenuation calculation module determines that rainfall has started when rainfall information is collected in the rainfall information collection module. 제 2항에 있어서,
상기 감쇠 산출 모듈의 강우에 의한 감쇠를 타나내는 신호 감쇠 값(
Figure pat00041
)은
Figure pat00042
이며,
상기
Figure pat00043
는 누적 강우량인 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템.3. The method of claim 2,
A signal attenuation value indicative of attenuation due to rainfall of the attenuation calculation module (
Figure pat00041
)silver
Figure pat00042
Lt;
remind
Figure pat00043
Rainfall estimation system using microwave link which is cumulative rainfall. 제 3항에 있어서,
상기 감쇠 산출 모듈의 산출 값을 이용하여 강우량의 값을 추정하는 강우량 추정 모듈을 더 포함하고, 상기 강우량의 값(
Figure pat00044
)은
Figure pat00045
에 의해 산출되며,
상기
Figure pat00046
는 신호의 감쇠 값,
상기
Figure pat00047
는 0.126~0.148,
상기
Figure pat00048
는 1.035~1.103,
상기
Figure pat00049
은 누적 강우량인 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템.The method of claim 3,
Further comprising a rainfall estimation module for estimating a rainfall value using the calculated value of the damping calculation module,
Figure pat00044
)silver
Figure pat00045
Lt; / RTI >
remind
Figure pat00046
Is the attenuation value of the signal,
remind
Figure pat00047
0.126 to 0.148,
remind
Figure pat00048
Is 1.035 to 1.103,
remind
Figure pat00049
Rainfall estimation system using microwave link which is cumulative rainfall. 제 4항에 있어서,
상기 강우 시 상기 마이크로웨이브 링크의 수신신호 주파수는 27.5㎓이며,
상기 강우 시 기온은 -10℃~40℃인 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템.5. The method of claim 4,
The received signal frequency of the microwave link during the rainfall is 27.5 GHz,
The rainfall estimation system using the microwave link has a temperature of -10 ° C to 40 ° C. 제 5항에 있어서,
상기 강우량 추정 모듈의 강우량 추정 값에 따라 수문을 제어하는 수문 개폐 제어 모듈을 더 포함하는 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 시스템.6. The method of claim 5,
And a hydration opening / closing control module for controlling the hydrometeor according to the rainfall estimated value of the rainfall estimation module. 자료 수집 모듈에서 마이크로웨이브 링크를 통해 수신한 수신신호 레벨 정보를 수집하는 자료 수집 단계와,
상기 자료 수집 단계를 통해 수집된 수신신호 레벨 정보와 강우량 정보를 이용하여, 기준 수신신호 레벨 연산 모듈에서 강우 전날의 수신신호 평균을 기준으로 연산하는 기준 수신신호 레벨 연산 단계와,
상기 감쇠 산출 모듈의 상기 기준 수신신호 레벨 연산 단계에서 설정한 기준 수신신호 레벨과 상기 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨의 최대값과 최소값의 평균을 나타내는 대표 수신신호 레벨의 차이로 강우에 의한 마이크로웨이브 링크 신호의 감쇠를 산출하는 감쇠 산출 단계를 포함하는 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 방법.A data collecting step of collecting the received signal level information received through the microwave link in the data collecting module,
A reference received signal level calculating step of calculating a reference received signal level calculating module using the received signal level information and the rainfall information collected through the data collecting step on the basis of a received signal average of the day before the rainfall;
A difference between a reference reception signal level set in the reference reception signal level calculation step of the attenuation calculation module and a representative reception signal level indicating an average of a maximum value and a minimum value of the microwave link reception signal level, And a damping calculation step of calculating the damping of the rainfall using the microwave link. 제 7항에 있어서,
상기 자료 수집 단계는 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보 수집 모듈에서 마이크로웨이브 링크 수신신호의 감도를 수집하는 마이크로웨이브 링크 수신신호 레벨 정보 수집 단계와,
우량계 정보 수집 모듈에서 측정된 강우량 값을 수집하는 우량계 정보 수집 단계를 포함하는 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 방법.8. The method of claim 7,
The data collection step may include a microwave link reception signal level information collection step of collecting sensitivity of a microwave link reception signal in a microwave link reception signal level information collection module,
A method for estimating rainfall using a microwave link including a rainfall information collecting step of collecting rainfall values measured by a rainfall information collecting module. 제 8항에 있어서,
상기 감쇠 산출 모듈에서 강우에 의한 마이크로웨이브 링크 신호의 신호 감쇠 값(
Figure pat00050
)은
Figure pat00051
이며,
상기
Figure pat00052
는 누적 강우량인 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 방법.9. The method of claim 8,
The attenuation value of the microwave link signal due to rainfall in the attenuation calculation module (
Figure pat00050
)silver
Figure pat00051
Lt;
remind
Figure pat00052
Rainfall estimation method using microwave link which is cumulative rainfall. 제 9항에 있어서,
상기 감쇠 산출 단계의 산출 값을 이용하여 강우량 추정 모듈에서 강우량 값을 추정하는 강우량 추정 단계를 더 포함하고,
상기 강우량의 값(
Figure pat00053
)은
Figure pat00054
에 의해 산출되며,
상기
Figure pat00055
는 신호의 감쇠 값,
상기
Figure pat00056
는 0.126~0.148,
상기
Figure pat00057
는 1.035~1.103,
상기
Figure pat00058
은 누적 강우량인 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 방법.10. The method of claim 9,
And a rainfall estimating step of estimating a rainfall value in a rainfall estimating module using the calculated value of the attenuation calculating step,
The value of the rainfall amount (
Figure pat00053
)silver
Figure pat00054
Lt; / RTI >
remind
Figure pat00055
Is the attenuation value of the signal,
remind
Figure pat00056
0.126 to 0.148,
remind
Figure pat00057
Is 1.035 to 1.103,
remind
Figure pat00058
A rainfall estimation method using a microwave link which is a cumulative rainfall amount. 제 10항에 있어서,
상기 강우 시 상기 마이크로웨이브 링크의 수신신호 주파수는 27.5㎓이며,
상기 강우 시 기온은 -10℃~40℃인 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 방법.11. The method of claim 10,
The received signal frequency of the microwave link during the rainfall is 27.5 GHz,
Wherein the temperature during the rainfall is from -10 DEG C to 40 DEG C. 제 11항에 있어서,
상기 강우량 추정 단계를 통해 도출된 강우량 추정 값에 따라 수문 개폐 제어 모듈에서 수문을 제어하는 수문 개폐 제어 단계를 더 포함하는 마이크로웨이브 링크를 이용한 강우 추정 방법.12. The method of claim 11,
And controlling the hydrological gate in the hydrological opening / closing control module according to the estimated rainfall amount derived through the rainfall estimating step.
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