KR20170122043A - Real-time indoor air quality outlier smoothing method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time indoor air quality abnormal removal method and apparatus.
가정 또는 실내에서의 건강과 안락한 삶에 대한 관심이 증가함에 따라, 실내 공기질(IAQ: Indoor Air Quality)에 대한 관심도 증가하고 있다. 이는 실내 공기질이 우리의 건강과 생활에 영향을 미치는 중요한 요인들 중 하나이기 때문이다. 실내 공기질은 빌딩과 구조물 내의 공기의 질을 지칭한다. IAQ는 일산화탄소, 라돈, 휘발성 유기 화합물(VOC: Volatile Organic Compounds)을 포함하는 많은 가스, 입자상 물질, 미생물 오염 물질(곰팡이, 박테리아) 또는 유해한 건강 상태를 유도할 수 있는 어떤 매스(mass) 또는 에너지 스트레스 요인에 의해 영향을 받을 수 있다. 오염 물질을 희석하기 위한 소스 제어, 여과 및 환기를 사용하는 것은 대부분의 빌딩에서 실내 공기질을 개선하기 위한 주된 방법들이다.Interest in Indoor Air Quality (IAQ) has also increased as interest in home and indoor health and comfort has increased. This is because indoor air quality is one of the important factors affecting our health and life. Indoor air quality refers to the quality of air in buildings and structures. IAQ can be used for any gas, particulate matter, microbial contaminants (fungi, bacteria) or any mass or energy stress that can lead to harmful health conditions, including carbon monoxide, radon and volatile organic compounds (VOC) It can be influenced by factors. Using source control, filtration and ventilation to dilute contaminants are the main methods for improving indoor air quality in most buildings.
개발 도상국에서 실내 공기 오염의 주 소스는 난방과 요리를 위한, 예를 들어, 나무, 석탄, 분뇨, 또는 작물 잔해와 같은 바이오매스의 연소이다. 높은 레벨의 입자상 물질에 노출된 결과로 2000년에 150만명 내지 2백만명이 사망하였다.The main source of indoor air pollution in developing countries is the combustion of biomass for heating and cooking, for example, wood, coal, manure, or crop debris. As a result of exposure to high levels of particulate matter, 1.5 million to 2 million people died in 2000.
지금까지, 실내 공기질 측정은 전문적인 장비를 사용하는 환경 전문가에 의한 측정 및 분석에 의존하였다. 하지만, 최근에 저가 센서 및 임베디드 시스템의 발전으로 인하여 초소형 저가 실내 공기질(IAQ) 모니터링 시스템의 개발이 가능해지고 있다. 다양한 저가의 환경 모니터링 센서들을 가질 수 있는 이들 시스템들의 주된 특징은, 사용자들에게 실시간으로 실내 공기질을 알릴 수 있고 특정 시간 동안 특정 장소의 실내 공기질의 변동을 관찰할 수 있다는 것이다.Until now, indoor air quality measurement has relied on measurement and analysis by environmental experts using professional equipment. However, due to the recent development of low-cost sensors and embedded systems, it is becoming possible to develop ultra low-cost indoor air quality (IAQ) monitoring systems. A major feature of these systems, which can have various low cost environmental monitoring sensors, is that they can inform the users of the indoor air quality in real time and can observe the variation of the indoor air quality in a specific place for a certain time.
이들 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템이 다수의 이점들을 가질지라도, 그들은 빈번한 이상치 발생으로 인하여 낮은 센서 정확도 및 낮은 신뢰성의 문제가 존재한다. 더욱이, 센서 값들 및 이상치들을 보정하기 위하여 다수의 연구가 수행되었지만, 대부분의 연구는 상이한 센서들 및 애플리케이션들에 집중되었다. 더욱이, 그들 중 몇몇은 프로세서 및 메모리에서의 풍부한 자원에 기반하여 복잡한 계산을 필요로 한다. 그러므로, 이들 알고리즘들을 소형의 실내 공기질 모니터링 시스템에 적용하는 것은 힘들다.Although these compact indoor air quality monitoring systems have a number of advantages, they suffer from low sensor accuracy and low reliability due to frequent outliers. Moreover, although a number of studies have been conducted to correct sensor values and outliers, most studies have been focused on different sensors and applications. Moreover, some of them require complex computation based on abundant resources in the processor and memory. Therefore, it is difficult to apply these algorithms to a small indoor air quality monitoring system.
상기 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템은 저 성능을 갖는 저가 센서에 기반하므로, 센서들의 신뢰성을 개선하는 것과 이상치에 잘 대처하는 것이 실내 공기질 모니터링 시스템 설계에 중요한 도전 중 하나이다. 더욱이, 기존의 평활화 알고리즘들은 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템에 직접 적용될 수 없는데, 왜냐하면 기존의 평활화 알고리즘들은 상기 시스템에서 처리되기에 막대한 오버헤드를 필요로 하기 때문이다.Since the micro indoor air quality monitoring system is based on a low-cost low-performance sensor, improving the reliability of the sensors and coping with the outliers is one of the important challenges in the design of the indoor air quality monitoring system. Moreover, existing smoothing algorithms can not be applied directly to a micro indoor air quality monitoring system, since existing smoothing algorithms require a great deal of overhead to be processed in the system.
따라서, 알고리즘이 덜 복잡하고, 메모리를 덜 사용하며, 신속하게 결과가 수렴되고, 합리적인 정확성을 갖는, 저가격의 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템을 위한 이상치 제거 방법 및 장치가 요구되고 있다.Thus, there is a need for an outlier removal method and apparatus for a low cost, ultra-small indoor air quality monitoring system, wherein the algorithm is less complex, uses less memory, results quickly converge, and has reasonable accuracy.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 알고리즘이 덜 복잡하고, 메모리를 덜 사용하며, 신속하게 결과가 수렴되고, 합리적인 정확성을 갖는, 저가격의 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템을 위한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a real-time indoor air quality abnormality elimination method for an inexpensive ultra-small indoor air quality monitoring system in which algorithms are less complicated, less memory is used, results are converged quickly, and reasonable accuracy will be.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 알고리즘이 덜 복잡하고, 메모리를 덜 사용하며, 신속하게 결과가 수렴되고, 합리적인 정확성을 갖는, 저가격의 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템을 위한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a real-time indoor air quality abnormality elimination device for a low cost indoor indoor air quality monitoring system with less complicated algorithm, less memory use, quick results converged, and reasonable accuracy .
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법은,According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for removing real-time indoor air quality abnormalities,
(a) 적어도 하나의 센서를 이용하여 실내 공기 오염 물질을 센싱하는 단계; 및(a) sensing indoor air pollutants using at least one sensor; And
(b) 상기 적어도 하나의 센서 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용하여 이상치를 제거하는 단계를 포함한다.(b) removing an ideal value by applying an exponential moving average method to the data output from each of the at least one sensor.
본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법은, 상기 단계 (b) 이후에, 상기 지수 이동 평균법이 적용된 데이터에 기반하여 실내 공기질 을 결정하여 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include the step of determining and displaying the indoor air quality based on the data to which the exponential moving average method is applied after the step (b).
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법에 있어서, 상기 단계 (b)에서, [수학식 1] St,alternate = α·Yt + (1-α)·St-1에 기반하여 상기 적어도 하나의 센서 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용하고, 상기에서 St,alternate 는 t 시점의 지수 이동 평균법이 적용된 데이터, Yt는 상기 각 센서에 출력되는 데이터 중 t 시점의 데이터, St-1은 t 시점 직전의 데이터에 대한 지수 이동 평균, α는 지수평활계수일 수 있다.In the step (b), S t, alternate = α · Y t + (1-α) · S t -1, 1 , the exponential moving average method is applied to the data output from each of the at least one sensor, where S t, alternate is data to which an exponential moving average method at time t is applied, and Y t denotes data data at time t, S t-1 may be an exponential moving average of data immediately before the time t, and? may be an exponential smoothing coefficient.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법에 있어서, 상기 지수평활계수(α)는 0.3일 수 있다.Further, in the real-time indoor air quality abnormal value removal method according to an embodiment of the present invention, the exponential smoothing coefficient? May be 0.3.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는, 휘발성 유기 화합물 센서(VOC), 일산화탄소 센서, 이산화탄소 센서, 미세먼지 센서, 온도 센서, 및 습도 센서로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다.The at least one sensor may be a volatile organic compound sensor (VOC), a carbon monoxide sensor, a carbon dioxide sensor, a fine dust sensor, a temperature sensor, and a humidity sensor And at least one sensor selected from the group consisting of:
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided a real-
실내 공기 오염 물질을 센싱하기 위한 적어도 하나의 센서; 및At least one sensor for sensing indoor air pollutants; And
상기 적어도 하나의 센서 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용하여 이상치를 제거하기 위한 제어부를 포함한다.And a controller for applying an exponential moving average method to the data output from each of the at least one sensor to remove an abnormal value.
본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치는, 실내 공기질을 표시하는 표시부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 지수 이동 평균법이 적용된 데이터에 기반하여 실내 공기질을 결정하고, 결정된 실내 공기질을 상기 표시부에 표시할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a real-time indoor air quality abnormality eliminating apparatus, further comprising a display unit for displaying indoor air quality, wherein the controller determines an indoor air quality based on the data to which the exponential moving average method is applied, Can be displayed on the display unit.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치에 있어서, 상기 제어부는, [수학식 1] St,alternate = α·Yt + (1-α)·St-1에 기반하여 상기 적어도 하나의 센서 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용하고, 상기에서 St,alternate 는 t 시점의 지수 이동 평균법이 적용된 데이터, Yt는 상기 각 센서에 출력되는 데이터 중 t 시점의 데이터, St-1은 t 시점 직전의 데이터에 대한 지수 이동 평균, α는 지수평활계수일 수 있다.Further, in the real-time indoor air quality abnormality removing apparatus according to an embodiment of the present invention, the control unit may be configured to perform the following steps based on Equation 1: S t, alternate = α · Y t + (1-α) · S t-1 Wherein S t, alternate is the data to which the exponential moving average method at time t is applied, Y t is data of the time point of the data output to the respective sensors, The data, S t-1 , may be the exponential moving average of the data immediately before the point in time t, and? May be the exponential smoothing coefficient.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치에 있어서, 상기 지수평활계수(α)는 0.3일 수 있다.Further, in the real-time indoor air quality abnormality removing apparatus according to an embodiment of the present invention, the exponential smoothing coefficient? May be 0.3.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는, 휘발성 유기 화합물 센서(VOC), 일산화탄소 센서, 이산화탄소 센서, 미세먼지 센서, 온도 센서, 및 습도 센서로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the at least one sensor may include a volatile organic compound sensor (VOC), a carbon monoxide sensor, a carbon dioxide sensor, a fine dust sensor, a temperature sensor, and a humidity sensor And at least one sensor selected from the group consisting of:
본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법 및 장치에 의하면, 이상치를 제거하기 위한 알고리즘이 덜 복잡하고, 메모리를 덜 사용하며, 신속하게 결과가 수렴되고, 합리적인 정확성을 갖기 때문에, 저가격의 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템에 적용될 수 있다.According to the method and apparatus for removing real-time indoor air quality abnormalities according to an embodiment of the present invention, since algorithms for eliminating anomalous values are less complex, less memory is used, results are quickly converged, and reasonable accuracy, Of indoor air quality monitoring system.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법 및 장치에 의하면, 각 센서에서 출력되는 데이터에서 비정상적인 이상치들이 평활화되어 제거되기 때문에, 센싱 값들이 다양한 분석 및 예측에 사용되는 경우, 신뢰성있는 분석 및 예측을 할 수 있다.In addition, according to the method and apparatus for removing real-time indoor air quality abnormalities according to an embodiment of the present invention, since abnormal abnormal values are smoothed and removed from data output from each sensor, when the sensing values are used for various analysis and prediction, Analysis and forecasting can be done.
특히, 실내 공기질 데이터를 서버에서 수집하는 서버 수집 모델의 경우, 각 실내 공기질 모니터링 시스템 자체가 이상치들을 처리하는 능력을 갖기 때문에, 서버가 데이터를 처리하는 부담이 상당히 감소할 수 있다.In particular, in the case of the server collection model in which the indoor air quality data is collected from the server, the burden of the server to process the data can be considerably reduced since each indoor air quality monitoring system itself has the ability to process outliers.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법 및 장치가 적용될 수 있는, 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템 및 테스트-베드를 도시한 도면.
도 2a 내지 도 2d는 각 센서로부터의 데이터 수집 결과를 도시한 그래프.
도 3a 내지 도 3d는 각 센서로부터 출력된 데이터에 단순 이동 평균(SMA)을 적용한 결과를 도시한 그래프.
도 4a 내지 도 4d는 각 센서로부터 출력된 데이터에 지수 이동 평균(EMA)을 적용한 결과를 도시한 그래프.
도 5a 내지 도 5d는 지수 이동 평균과 단순 이동 평균을 비교하기 위한 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치를 포함하는 실시간 실내 공기질 모니터링 시스템을 도시한 블록도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법의 흐름도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a micro indoor air quality monitoring system and a test-bed to which a real-time indoor air quality abnormal-value removal method and apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied.
2A to 2D are graphs showing the results of data collection from each sensor.
FIGS. 3A to 3D are graphs showing the result of applying a simple moving average (SMA) to data output from each sensor. FIG.
FIGS. 4A to 4D are graphs showing the results of applying the exponential moving average (EMA) to the data output from each sensor.
5A to 5D are graphs for comparing an exponential moving average and a simple moving average.
6 is a block diagram illustrating a real-time indoor air quality monitoring system including a real-time indoor air quality abnormal-value removing apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a real-time indoor air quality abnormal-value removal method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention Should be construed in accordance with the principles and the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings.
또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.Also, the terms "first", "second", "one side", "other side", etc. are used to distinguish one element from another, It is not.
이하, 본 발명을 설명함에 있어, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, a detailed description of known arts which may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
우선 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템을 가지고 수행한 실험을 통해 몇몇 이상치 문제를 확인하였고, 이에 기반하여 본 발명의 일 실시예에서 지수 이동 평균 알고리즘에 기반한 경량의 인-시스템(in-system) 평활화 알고리즘이 제안된다. First of all, we have identified some outliers by experiments with small indoor air quality monitoring system. Based on this, a lightweight in-system smoothing algorithm based on an exponential moving average algorithm is proposed in an embodiment of the present invention. do.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서, VOC 센서, CO 센서, CO2 센서, PM10 센서, 온도 센서 및 습도 센서를 포함하여 다수의 실내 공기질 센서를 초소형 실시간 실내 공기질 모니터링 시스템이 소개되고, 이상치들에 의해 발생하는 몇몇 문제들을 보여주는 실험 결과들이 논의된다. 그 결과에 기반하여, 실시간 실내 공기질 모니터링 시스템을 위한 설계 요건이 정의되고, 상기 시스템에 2가지 평활화 방법(단순 이동 평균 및 지수 이동 평균)이 적용되며, 그 결과가 분석된다. 부가적인 중요한 측정 실험을 통해, 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템을 위한 가장 적합한 인-시스템(in-system) 실시간 이상치 제거 방법 및 파라미터들이 최종적으로 제안된다.Specifically, in one embodiment of the present invention, a plurality of indoor air quality sensors including a VOC sensor, a CO sensor, a CO2 sensor, a PM10 sensor, a temperature sensor, and a humidity sensor are introduced into a real-time indoor air quality monitoring system, Experimental results showing some problems caused by Based on the results, design requirements for a real-time indoor air quality monitoring system are defined, and two smoothing methods (simple moving average and exponential moving average) are applied to the system, and the results are analyzed. Through additional important measurement experiments, the most suitable in-system real-time outlier removal methods and parameters for a compact indoor air quality monitoring system are finally proposed.
초소형 실내 Small interior 공기질Air quality 모니터링monitoring 시스템의 개요 System overview
도 1은, 실내 공기질 정보를 수집하기 위하여, VOC, CO, CO2, PM10, 온도 및 습도를 각각 센싱할 수 있는 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템 및 테스트-베드(Test-bed)를 도시한 것이다. 수집된 데이터 세트는 와이파이를 통해 서버(미도시)로 주기적으로 전송된다. 상기 시스템을 사용하여, 실내 공기질 데이터가 수집되고, 상기 데이터에 기반하여 각 센서 데이터의 분포가 분석되었다.FIG. 1 shows an ultra-small indoor air quality monitoring system and a test-bed capable of sensing VOC, CO, CO2, PM10, temperature and humidity, respectively, in order to collect indoor air quality information. The collected data sets are periodically transmitted to a server (not shown) via Wi-Fi. Using this system, indoor air quality data was collected and the distribution of each sensor data was analyzed based on the data.
실시간 실내 공기질을 모니터링하기 위한 실험 환경은 표 1에 기재된 바와 같다.The experimental environment for monitoring real-time indoor air quality is as shown in Table 1.
표 1에 기재된 실험 환경 하에서, 각 센서의 데이터가 수집되었고, 실내 공기질 값 분포가 관찰되었다.Under the experimental environment shown in Table 1, data of each sensor was collected and indoor air quality value distribution was observed.
도 2a 내지 도 2d는 실험 기간 동안 수집된 각 센서의 변동을 보여준다. 센서들은 저가이고 소형이지만, 실내 공기질의 변동 및 경향을 확인할 수 있다. 하지만, 상기 결과가 어떤 경우에 몇몇 이상치들(outlier)(빨간 박스) 또는 누락 값들을 보여준다는 것은 주목할 필요가 있다. 대부분의 모든 이상치들은 다시 회복될 수 있기 때문에, 도 2a 내지 도 2d와 같은 그래프를 사용하여 센싱 값들의 전체 변동을 직관적으로 식별할 때 그것은 덜 중요한 것으로 여겨질 수 있다.Figures 2a to 2d show the variation of each sensor collected during the experimental period. Sensors are inexpensive and compact, but they can identify changes and trends in indoor air quality. However, it should be noted that the results show some outliers (red boxes) or missing values in some cases. Since most of the outliers can be recovered again, it can be considered less important when intuitively identifying the overall variation of the sensing values using the graphs as in Figs. 2A-2D.
하지만, 센싱 값들이 다양한 분석 및 예측에 사용되는 경우, 이상치들은 신뢰할 수 없는 결과를 야기할 수 있다. 특히, 서버 수집 모델의 경우, 모든 처리 오버헤드가 서버에 집중되기 때문에, 서버의 오버헤드는 상당히 증가할 것이다. 그러므로, 각 실내 공기질 모니터링 시스템 자체가 이상치들을 처리하는 능력을 갖는 것이 바람직하다.However, when the sensing values are used for various analyzes and predictions, the outliers can cause unreliable results. In particular, in the case of the server collection model, the overhead of the server will increase significantly because all the processing overhead is concentrated on the server. Therefore, it is desirable that each indoor air quality monitoring system itself has the ability to process outliers.
실내 공기질 모니터링 시스템의 각 센서는 몇몇 이상치들을 가지고 있고 불행하게도 그들은 예기치 않게 발생한다. 그러므로, 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템을 위한 인-시스템 이상치 제거 방법을 개발할 필요가 있다. 우선, 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템에 적용가능한 대표적인 평활화 알고리즘들이 제시되고, 또한 다른 이상치 검출 알고리즘이 간략하게 소개된다. 더욱이, 저 가격의 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템을 위한 인-시스템 이상치 평활화 설계시 중요한 요건이 제시된다.Each sensor in the indoor air quality monitoring system has several outliers and unfortunately they occur unexpectedly. Therefore, there is a need to develop an in-system outlier removal method for a compact indoor air quality monitoring system. First, representative smoothing algorithms applicable to the micro indoor air quality monitoring system are presented, and other outlier detection algorithms are briefly introduced. Furthermore, an important requirement is presented for in-system out-of-order smoothing designs for low cost indoor air quality monitoring systems.
이상치 검출에는 일반적으로 KNN(K-Nearest Neighbor), SVM(Support Vector Machine) 및 K-Means 방법이 있다. KNN은 최근접 접근법으로 새로운 객체가 나타났을 때 각 기존의 객체들과의 거리를 계산하여 분류하는 분류 기법이다. SVM은 임의의 객체가 나타났을 때 두 개의 다른 클래스를 구분해주는 직선을 찾는 모델이다. K-Means는 N개의 객체들의 집합을 K개의 군집으로 분해하는 거리에 기반을 둔 클러스터링 기법이다.K-Nearest Neighbor (KNN), Support Vector Machine (SVM), and K-Means method are generally used for detection of outliers. KNN is a classification method that calculates and classifies distances from each existing object when a new object appears in the nearest neighbor approach. SVM is a model for finding a straight line that separates two different classes when an arbitrary object appears. K-Means is a distance-based clustering technique that decomposes a set of N objects into K clusters.
상기 이상치 검출 알고리즘들이 양호한 성능을 나타낼지라도, 이들 대부분은 고유한 가정을 가지고 있고 사용하는 센서의 유형에 제한이 있기 때문에, 광범위한 센서 유형에서 사용될 수 있고 각각의 실내 공기질 모니터링 시스템이 아니라 서버에서 실행하기에 낮은 오버헤드에서 사용될 수 있는 평활화 방법들이 개발되어야 한다.Although the above outlier detection algorithms exhibit good performance, most of them have unique assumptions and are limited in the type of sensor they use, so they can be used in a wide variety of sensor types and can be implemented in servers Smoothing methods that can be used at low overhead should be developed.
다수의 이상치 검출 알고리즘들이 존재할지라도, 단순한 평활화 알고리즘에 대한 대표적인 방법으로 알려진 3가지 이동 평균들에 집중한다: 단순 이동 평균(SMA: Simple Moving Average), 지수 이동 평균(EMA: Exponential Moving Average), 그리고 가중 이동 평균(WMA: Weighted Moving Average).Although there are a number of outliers detection algorithms, we focus on three moving averages known as representative methods for a simple smoothing algorithm: Simple Moving Average (SMA), Exponential Moving Average (EMA), and Weighted Moving Average (WMA).
수학식 1에 기재된 SMA는 이동 윈도우를 사용하여 동적으로 평균값을 계산함으로써 이력 데이터세트로부터 경향을 분석하는 것에 기반하여 다음 데이터를 예측하는 단순하지만 강력한 기능을 제공한다. 특정 기간의 평균을 사용하는 SMA와 달리, EMA와 WMA는 모든 데이터에 대해 평균값을 계산하지만 시계열에서 최근 데이터가 더 가중된다. 시계열에서의 모든 데이터가 수학식 2에 나타난 바와 같이 상이한 가중치를 가져야 하는 WMA와 달리, EMA는 수학식 3을 사용하여 더 단순하게 획득될 수 있다.The SMA described in Equation (1) provides a simple but robust function of predicting the next data based on analyzing the trend from the historical data set by calculating the average value dynamically using the moving window. Unlike SMAs that use a certain period average, EMA and WMA calculate the average for all data, but recent data is more weighted in the time series. Unlike WMA, where all data in the time series should have different weights as shown in equation (2), EMA can be obtained more simply using equation (3).
수학식 3에서, St,alternate 는 t 시점의 지수 이동 평균법이 적용된 데이터, Yt는 각 센서에 출력되는 데이터 중 t 시점의 데이터, St-1은 t 시점 직전의 데이터에 대한 지수 이동 평균, α는 지수평활계수이다.In Equation (3), S t, alternate is the data to which the exponential moving average method at time t is applied, Y t is data at time t among the data outputted to each sensor, S t-1 is exponential moving average , and? is the exponential smoothing coefficient.
기존의 평활화 및 이상치 검출 방법들에 기반하여 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템을 위한 새로운 인-시스템 이상치 평활화를 설계하는데 있어서 중요한 요건들은 하기와 같다.The important requirements for designing a new in-system outlier smoothing for a micro indoor air quality monitoring system based on existing smoothing and outlier detection methods are as follows.
- 낮은 알고리즘 복잡성- Low algorithm complexity
- 낮은 메모리 사용- Low memory usage
- 신속한 수렴- Fast convergence
- 합리적인 정확성- Reasonable accuracy
실험 결과Experiment result
제안된 평활화 알고리즘들의 효과를 검사하기 위하여, 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템에 적용되는 SMA와 EMA를 가지고 실험이 수행되었다. 도 3a 내지 도 3d는 상이한 윈도우 크기인 12-26을 사용하여 SMA가 원시(raw) 센싱 데이터에 적용된 관찰 결과를 도시한 것이고, 도 4a 내지 도 4d는 상이한 지수평활계수인 0.1 및 0.3을 사용하여 EMA가 적용된 결과를 도시한 것이다.To test the effectiveness of the proposed smoothing algorithms, experiments were carried out with SMA and EMA applied to the micro indoor air quality monitoring system. Figures 3a-3d show the observation results of the SMA applied to raw sensing data using different window sizes 12-26, Figures 4a-4d illustrate the observation results using different exponential smoothing coefficients 0.1 and 0.3 EMA < / RTI >
실험 결과에 의하면, SMA에 대한 최선의 윈도우 크기는 12이고 EMA에 대한 최선의 지수평활계수는 0.3이다. 그러므로, 2가지 평활 방법을 직접 비교하기 위하여 도 5는 SMA(윈도우 크기=12)와 EMA(α=0.3)의 비교 결과를 보여준다.Experimental results show that the best window size for SMA is 12 and the best exponential smoothing factor for EMA is 0.3. Therefore, to directly compare the two smoothing methods, Figure 5 shows the comparison of SMA (window size = 12) and EMA (alpha = 0.3).
성능 평가Performance evaluation
사실상, 단지 도 5에 도시된 비교 결과만을 가지고, 어떤 평활화 방법이 더 나은 성능을 보여주는지를 결론짓기는 어렵다. 그러므로, 더 구체적이고 객관적인 성능을 평가하기 위하여, 부가적인 평가 요소(metrics)가 채택된다: 제곱근오차평균(RMSE: Root Mean Square Error), 변동성(Variability) 그리고 메모리 사용량. 이들 평가 요소는 각 알고리즘이 얼마나 많이 설계 요건을 충족시키는지를 평가하는데 유용할 것이다.In fact, it is difficult to conclude only with the comparison result shown in Fig. 5, which smoothing method shows better performance. Therefore, in order to evaluate more specific and objective performance, additional metrics are adopted: Root Mean Square Error (RMSE), Variability and Memory Usage. These evaluation factors will be useful in assessing how much each algorithm meets design requirements.
수학식 4에 기재된 제곱근오차평균(RMSE)은 가장 직관적이면서도 의미 있는 정확도 평가 방법으로서, 원시 데이터(raw data)와 비교하여 평활된 데이터의 정확성을 측정하는데 사용된다. 제곱근오차평균(RMSE)은 실제 데이터와 모델링 데이터의 차의 제곱합에 대해 평균 계산하는 것으로 측정한다. 데이터의 수가 많을수록 더 정확한 정확도 평가가 가능하며 0에 가까울수록 정확하다는 의미를 갖는다. , The square root mean square error (RMSE) described in Equation (4) is the most intuitive and meaningful accuracy evaluation method used to measure the accuracy of smoothed data compared to raw data. The root mean square error (RMSE) is measured by averaging over the square of the difference between the actual data and the modeling data. The greater the number of data, the more accurate the evaluation of accuracy is possible, and the closer to 0, the more accurate it is. ,
수학식 5에 기재된 변동성(Variability)은 데이터들의 평균값과 얼마나 떨어져 있는지 측정하는 방법이며 데이터의 신뢰성을 평가하는데 사용된다. 실제 데이터와 모델링 데이터의 차의 분산을 실제 데이터의 분산으로 나눈 후 1에서 뺌으로써 측정한다. 1에 가까울수록 신뢰도가 좋다는 의미이며 일반적으로 0.8 이상이면 신뢰성이 있는 데이터라고 판단한다.The variability described in Equation (5) is a method of measuring how far apart the average value of the data is and is used to evaluate the reliability of the data. The variance of the difference between the actual data and the modeling data is divided by the variance of the actual data, and then measured from 1 to 뺌. The closer to 1, the better the reliability. In general, it is judged to be reliable if it is 0.8 or more.
부가적으로 실행시간 동안 각 알고리즘의 요구되는 메모리 사용량이 검사된다.Additionally, the required memory usage of each algorithm is checked during execution time.
표 2는 각 평가 요소에 대한 SMA와 EMA의 비교 결과를 나타낸 것이다. 결과에 의하면, EMA는 모든 센싱 값에 대해 SMA를 능가하는 더 나은 성능을 보여준다. 특히, RMSE의 경우, EMA는 SMA를 약 0.5배 더 나은 결과를 보여주고, 또한 EMA의 변동성은 SMA보다 더 나은 신뢰성을 보여준다. 더욱이, EMA의 메모리 사용은 SMA보다 6배만큼 더 양호하다.Table 2 shows the comparison of SMA and EMA for each evaluation factor. The results show that EMA has better performance over SMA for all sensing values. In particular, for RMSE, EMA shows about 0.5 times better SMA, and variability of EMA shows better reliability than SMA. Moreover, the memory usage of the EMA is six times better than the SMA.
(Metric)Evaluation factor
(Metric)
(bytes)Memory Usage
(bytes)
(Total
Required Memory)540
(Total
Required Memory)
(Total
Required Memory)90
(Total
Required Memory)
결론conclusion
실내 공기질은 우리의 건강과 삶에 영향을 미치는 중요한 요인들 중 하나이기 때문에, 최근에 초소형 저가격 실내 공기질 모니터링 시스템이 개발되고 있다. 특히, 초소형의 실내 공기질 모니터링 시스템은 성능이 낮은 저가격 센서에 기반하기 때문에, 센서들의 신뢰성을 개선하고 이상치들에 잘 대처하는 것이 실내 공기질 모니터링 시스템 설계에 중요한 도전 중 하나이다. 더욱이, 기존의 이상치 검출 알고리즘들은 초소형의 실내 공기질 모니터링 시스템에 직접 적용될 수 없는데. 이것은 그들이 시스템에서 처리되기 위하여 막대한 오버헤드를 필요로 하기 때문이다. 그러므로, 몇몇 이상치 문제들이 식별되었고, 지수 이동 평균 알고리즘에 기반하여 경량의 인-시스템 평활화 알고리즘이 제안된다. 실험 결과는 제안된 인-시스템 이상치 평활화 알고리즘이 높은 정확도, 신뢰성 및 낮은 메모리 사용량을 가지고 이상치들을 잘 평활화할 수 있음을 보여준다. 더욱이, 평가를 통해, EMA 기반의 인-시스템 평활화 알고리즘이 SMA 기반 방법을 능가한다는 것이 증명되었다.Indoor air quality is one of the important factors affecting our health and life. Recently, a compact low cost indoor air quality monitoring system has been developed. In particular, since the ultra-small indoor air quality monitoring system is based on a low-cost low-performance sensor, improving the reliability of sensors and coping with abnormalities is one of the important challenges in designing an indoor air quality monitoring system. Moreover, existing outlier detection algorithms can not be directly applied to the ultra-small indoor air quality monitoring system. This is because they require enormous overhead to be processed in the system. Therefore, some outliers problems have been identified, and a lightweight in-system smoothing algorithm has been proposed based on an exponential moving average algorithm. Experimental results show that the proposed in-system outlier smoothing algorithm can smooth out outliers with high accuracy, reliability and low memory usage. Moreover, through evaluation, it has been demonstrated that the EMA-based in-system smoothing algorithm outperforms the SMA-based method.
상기한 실험 결과에 기반하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법 및 장치는, 각 센서에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균을 적용하여 이상치들을 평활화함으로써 이상치들을 제거한다.Based on the experimental results, the method and apparatus for removing real-time indoor air quality abnormalities according to an embodiment of the present invention apply an exponential moving average to data output from each sensor to remove the outliers by smoothing the outliers.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치를 포함하는 실시간 실내 공기질 모니터링 시스템을 도시한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a real-time indoor air quality monitoring system including a real-time indoor air quality abnormal-value removing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 사물인터넷 기반 환경정보수집 플랫폼에서의 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치인, 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치는, 실내 공기 오염 물질을 센싱하기 위한 복수의 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609), 및 상기 복수의 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609) 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용하여 이상치를 제거하기 위한 제어부(610)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the real-time indoor air quality abnormalities removal device according to an embodiment of the present invention, which is a real-time indoor air quality abnormalities removal device in the object-internet-based environmental information collection platform, includes a plurality of sensors A control unit for applying an exponential moving average method to data outputted from each of the plurality of
상기 복수의 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609)는, 휘발성 유기 화합물 센서(VOC)(600), 일산화탄소 센서(602), 이산화탄소 센서(604), 미세먼지 센서(606), 온도 센서(608), 및 습도 센서(609)를 포함한다.The plurality of
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치는, 실내 공기질을 표시하는 표시부(614) 및 서버(미도시)와 통신하고 서버로 실내 공기질 관련 데이터를 전송하기 위한 통신부(612)를 더 포함한다.In addition, the real-time indoor air quality abnormality eliminating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치의 동작을 하기에 설명하기로 한다.The operation of the real-time indoor air quality abnormal-value removal apparatus according to the embodiment of the present invention will now be described.
제어부(610)는 복수의 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609) 각각에서 출력되는 데이터를 수신하고, 수신된 데이터에 지수 이동 평균법(EMA)을 적용한다.The
즉, 상기 제어부(610)는, St,alternate = α·Yt + (1-α)·St-1에 기반하여 상기 복수의 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609) 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용한다.That is, the control unit 610, S t, alternate = α · Y t + (1-α) · S t-1 wherein the plurality of sensors based on a (600, 602, 604, 606, 608, 609) respectively, The exponential moving average method is applied to the data output from the memory.
상기에서 St,alternate 는 t 시점의 지수 이동 평균법이 적용된 데이터, Yt는 상기 각 센서에 출력되는 데이터 중 t 시점의 데이터, St-1은 t 시점 직전의 데이터에 대한 지수 이동 평균, α는 지수평활계수이다.In the above, S t, alternate is the data to which the exponential moving average method at time t is applied, Y t is data at time t among the data outputted to each sensor, S t-1 is the exponential moving average for data just before time t, Is the exponential smoothing coefficient.
앞선 실험 결과에서 지수평활계수가 0.3일 때, RMSE, 변동성 및 메모리 사용이 SMA보다 월등하였기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 의한 실내 공기질 이상치 제거 장치에서 제어부(610)는 지수평활계수를 0.3으로 설정한 상태에서 복수의 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609) 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용한다.Since the RMSE, the variability, and the memory use are superior to the SMA when the exponential smoothing coefficient is 0.3, the
상기와 같이 복수의 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609) 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법이 적용되기 때문에, 복수의 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609) 각각에서 이상치들이 출력되더라도, 이상치들이 평활화됨으로써 제거된다.Since the exponential moving average method is applied to the data output from each of the plurality of
상기와 같이, 제어부(610)는 복수의 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609) 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용함으로써 이상치들을 평활화하여 제거하기 때문에, 이상치들이 제거된 데이터에 기반하여 실내 공기질을 정확하게 결정할 수 있고, 정확하게 결정된 실내 공기질을 표시부(614)에 표시할 수 있다.As described above, since the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 실내 공기질 이상치 제거 방법의 흐름도이다.7 is a flowchart of a method for removing indoor air quality abnormalities according to an embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7을 참조하면, 단계 S700에서, 제어부(610)는 복수의 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609)를 이용하여 실내 공기 오염 물질을 센싱한다.6 and 7, in step S700, the
다음, 단계 S702에서, 제어부(610)는 각 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609)의 출력 데이터에 지수 이동 평균법을 적용한다.Next, in step S702, the
제어부(610)는 St,alternate = α·Yt + (1-α)·St-1에 기반하여 각 센서(600, 602, 604, 606, 608, 609)에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용한다.
상기에서 St,alternate 는 t 시점의 지수 이동 평균법이 적용된 데이터, Yt는 상기 각 센서에 출력되는 데이터 중 t 시점의 데이터, St-1은 t 시점 직전의 데이터에 대한 지수 이동 평균, α는 지수평활계수이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 지수평활계수(α)는 0.3이다.In the above, S t, alternate is the data to which the exponential moving average method at time t is applied, Y t is data at time t among the data outputted to each sensor, S t-1 is the exponential moving average for data just before time t, Is the exponential smoothing coefficient. In one embodiment of the present invention, the exponential smoothing coefficient alpha is 0.3.
다음, 단계 S704에서, 제어부(610)는 상기 지수 이동 평균법이 적용된 데이터에 기반하여 실내 공기질을 정확하게 결정하고, 결정된 실내 공기질을 표시부(614)에 표시한다.Next, in step S704, the
본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법 및 장치에 의하면, 이상치를 제거하기 위한 알고리즘이 덜 복잡하고, 메모리를 덜 사용하며, 신속하게 결과가 수렴되고, 합리적인 정확성을 갖기 때문에, 저가격의 초소형 실내 공기질 모니터링 시스템에 적용될 수 있다.According to the method and apparatus for removing real-time indoor air quality abnormalities according to an embodiment of the present invention, since algorithms for eliminating anomalous values are less complex, less memory is used, results are quickly converged, and reasonable accuracy, Of indoor air quality monitoring system.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법 및 장치에 의하면, 각 센서에서 출력되는 데이터에서 비정상적인 이상치들이 평활화되어 제거되기 때문에, 센싱 값들이 다양한 분석 및 예측에 사용되는 경우, 신뢰성있는 분석 및 예측을 할 수 있다.In addition, according to the method and apparatus for removing real-time indoor air quality abnormalities according to an embodiment of the present invention, since abnormal abnormal values are smoothed and removed from data output from each sensor, when the sensing values are used for various analysis and prediction, Analysis and forecasting can be done.
특히, 실내 공기질 데이터를 서버에서 수집하는 서버 수집 모델의 경우, 각 실내 공기질 모니터링 시스템 자체가 이상치들을 처리하는 능력을 갖기 때문에, 서버가 데이터를 처리하는 부담이 상당히 감소할 수 있다.In particular, in the case of the server collection model in which the indoor air quality data is collected from the server, the burden of the server to process the data can be considerably reduced since each indoor air quality monitoring system itself has the ability to process outliers.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is clear that the present invention can be modified or improved.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
600 : VOC 센서
602 : CO 센서
604 : CO2 센서
606 : 미세먼지 센서
608 : 온도 센서
609 : 습도 센서
610 : 제어부
612 : 통신부
614 : 표시부600: VOC sensor 602: CO sensor
604: CO2 sensor 606: fine dust sensor
608: Temperature sensor 609: Humidity sensor
610: Control unit 612:
614:
Claims (10)
(b) 상기 적어도 하나의 센서 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용하여 이상치를 제거하는 단계를 포함하는, 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법.(a) sensing indoor air pollutants using at least one sensor; And
(b) removing exponential values by applying an exponential moving average method to the data output from each of the at least one sensor.
상기 단계 (b) 이후에,
상기 지수 이동 평균법이 적용된 데이터에 기반하여 실내 공기질을 결정하여 표시하는 단계를 더 포함하는, 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법.The method according to claim 1,
After the step (b)
And determining and displaying the indoor air quality based on the data to which the exponential moving average method is applied.
상기 단계 (b)에서,
[수학식 1]
St,alternate = α·Yt + (1-α)·St-1에 기반하여 상기 적어도 하나의 센서 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용하고,
상기에서 St,alternate 는 t 시점의 지수 이동 평균법이 적용된 데이터, Yt는 상기 각 센서에 출력되는 데이터 중 t 시점의 데이터, St-1은 t 시점 직전의 데이터에 대한 지수 이동 평균, α는 지수평활계수인, 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법.The method according to claim 1,
In the step (b)
[Equation 1]
And applying an exponential moving average method to the data output from each of the at least one sensor based on S t, alternate = α · Y t + (1-α) · S t-1 ,
In the above, S t, alternate is the data to which the exponential moving average method at time t is applied, Y t is data at time t among the data outputted to each sensor, S t-1 is the exponential moving average for data just before time t, Is an exponential smoothing coefficient.
상기 지수평활계수(α)는 0.3인, 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법.The method of claim 3,
Wherein the exponential smoothing coefficient (alpha) is 0.3.
상기 적어도 하나의 센서는, 휘발성 유기 화합물 센서(VOC), 일산화탄소 센서, 이산화탄소 센서, 미세먼지 센서, 온도 센서 및 습도 센서로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의 센서를 포함하는, 실시간 실내 공기질 이상치 제거 방법.The method of claim 4,
Wherein the at least one sensor comprises at least one sensor selected from the group consisting of a volatile organic compound sensor (VOC), a carbon monoxide sensor, a carbon dioxide sensor, a fine dust sensor, a temperature sensor and a humidity sensor.
상기 적어도 하나의 센서 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용하여 이상치를 제거하기 위한 제어부를 포함하는, 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치.At least one sensor for sensing indoor air pollutants; And
And a control unit for applying an exponential moving average method to the data output from each of the at least one sensor to remove an abnormal value.
실내 공기질을 표시하는 표시부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 지수 이동 평균법이 적용된 데이터에 기반하여 실내 공기질을 결정하고, 결정된 실내 공기질을 상기 표시부에 표시하는, 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치.The method of claim 6,
Further comprising a display unit for displaying indoor air quality,
Wherein the control unit determines the indoor air quality based on the data to which the exponential moving average method is applied and displays the determined indoor air quality on the display unit.
상기 제어부는,
[수학식 1]
St,alternate = α·Yt + (1-α)·St-1에 기반하여 상기 적어도 하나의 센서 각각에서 출력되는 데이터에 지수 이동 평균법을 적용하고,
상기에서 St,alternate 는 t 시점의 지수 이동 평균법이 적용된 데이터, Yt는 상기 각 센서에 출력되는 데이터 중 t 시점의 데이터, St-1은 t 시점 직전의 데이터에 대한 지수 이동 평균, α는 지수평활계수인, 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치.The method of claim 6,
Wherein,
[Equation 1]
And applying an exponential moving average method to the data output from each of the at least one sensor based on S t, alternate = α · Y t + (1-α) · S t-1 ,
In the above, S t, alternate is the data to which the exponential moving average method at time t is applied, Y t is data at time t among the data outputted to each sensor, S t-1 is the exponential moving average for data just before time t, Is an exponential smoothing coefficient.
상기 지수평활계수(α)는 0.3인, 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치.The method of claim 8,
Wherein the exponential smoothing coefficient (alpha) is 0.3.
상기 적어도 하나의 센서는, 휘발성 유기 화합물 센서(VOC), 일산화탄소 센서, 이산화탄소 센서, 미세먼지 센서, 온도 센서 및 습도 센서로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의 센서를 포함하는, 실시간 실내 공기질 이상치 제거 장치.The method of claim 9,
Wherein the at least one sensor comprises at least one sensor selected from the group consisting of a volatile organic compound sensor (VOC), a carbon monoxide sensor, a carbon dioxide sensor, a fine dust sensor, a temperature sensor and a humidity sensor.
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