KR20220093597A - ＩｏＴ기반 도시기상관측자료의 품질검사 시스템 - Google Patents

ＩｏＴ기반 도시기상관측자료의 품질검사 시스템 Download PDF

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KR20220093597A
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정승권
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Abstract

본 발명은 IoT 기상센서가 전송한 기상관측자료를 IoT 기기 검증 관점 및 기상학적 관점에서 분석하고, 상기 분석 결과를 이용하여 기상관측자료의 최종 품질을 진단하므로, 품질 진단의 정확성을 향상시킬 수 있는 IoT기반 도시기상관측자료의 품질검사 시스템에 대한 것이다.

Description

ＩｏＴ기반 도시기상관측자료의 품질검사 시스템{Quality inspection system of IoT-based urban meteorological data}
본 발명은 IoT기반 도시기상관측자료의 품질검사 시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 IoT 기상센서가 전송한 기상관측자료를 IoT 기기 검증 관점 및 기상학적 관점에서 분석하고, 상기 분석 결과를 이용하여 기상관측자료의 최종 품질을 진단하므로, 품질 진단의 정확성을 향상시킬 수 있는 IoT기반 도시기상관측자료의 품질검사 시스템에 대한 것이다.
날씨는 우리 생활에 큰 영향을 미치므로, 정확한 기상 예보가 요구되고 있다. 따라서, 기상청 등은 하기 특허문헌에 기재된 바와 같은 기상관측장비가 측정한 기상 관측 자료를 이용하여 기상 상태에 대한 예보를 하고 있다.
<특허문헌>
공개특허 제10-2053256호(2019. 12. 02. 등록) "무선 LTE 통신모듈을 활용한 기상정보수집시스템"
하지만, 상기 기상관측장비는 노후화 또는 일시적인 장애로 인해 기상 관측 자료의 요류가 발생할 수 있어, 기상 예보의 정확성을 떨어뜨리는 요인이 되고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 상기 기상관측장비가 측정한 기상 관측 자료의 품질을 검사하는 시스템이 개발되고 있으나, 상기 시스템은 측정된 자료와 기설정된 값을 단순 대비하여 품질을 검사하므로, 기상 관측 자료의 품질 진단의 정확성이 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 기상관측장비가 측정한 기상관측자료의 품질을 정확하게 진단할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 IoT 기상센서가 전송한 기상관측자료를 IoT 기기 검증 관점 및 기상학적 관점에서 분석하고, 상기 분석 결과를 이용하여 기상관측자료의 최종 품질을 진단하므로, 품질 진단의 정확성을 향상시킬 수 있는 IoT기반 도시기상관측자료의 품질검사 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기상관측자료의 품질검사 시스템은 IoT 기상센서와, 상기 IoT 기상센서가 전송한 기상관측자료의 품질을 진단하는 분석서버를 포함하며, 상기 분석서버는, 기상관측자료를 분석하여 IoT 기상센서 자체에 물리적인 이상이 발생하였는지 판단하여 기상관측자료의 품질을 검사하는 물리적이상검출모듈과, 기상관측자료를 분석하여 특정 IoT 기상센서가 과거 일정 기간 생성한 기상관측자료를 추출하고 이를 현재 측정한 기상관측자료와의 비교분석하여 기상관측자료의 품질을 검사하는 과거데이터이용모듈을 가지는 기기학적검사부와; 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값과 기상학적 관점에서 기설정된 기준값을 비교분석함으로써 기상관측자료의 품질을 검사하는 기상학적검사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기상관측자료의 품질검사 시스템은 상기 기기학적검사부의 기상관측자료의 품질 검사 결과 및 상기 기상학적검사부의 기상관측자료의 품질 검사 결과를 이용하여, 최종 기상관측자료의 품질 수준을 진단하여 수치화하는 품질진단부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기상관측자료의 품질검사 시스템에 있어서 상기 물리적이상검출모듈은 특정 IoT 기상센서가 일정기간 동안 기상관측자료를 균일하게 생성하고 있는지 판단하는 균일성판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 일정기간 동안 설정개수 이상의 기상관측자료를 생성하였는지 판단하는 충분데이터판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 시간순서대로 기상관측자료를 생성하는지 판단하는 순서판단모듈을 포함하며, 상기 과거데이터이용모듈은 특정 IoT 기상센서가 과거 일정기간 생성한 기상관측자료를 기반으로 기상관측자료의 주기적 발생 패턴을 생성하고, 상기 IoT 기상센서가 특정 측정단위시간에 생성한 기상관측자료가 상기 주기적 발생 패턴에서 벗어나는지 판단하는 패턴판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 과거 일정기간 생성한 기상관측자료를 기반으로 기상관측자료의 통계적 범위를 생성하고, 상기 IoT 기상센서가 특정 측정단위시간에 생성한 기상관측자료가 상기 통계적 범위에서 벗어나는지 판단하는 통계범위판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기상관측자료의 품질검사 시스템에 있어서 상기 균일성판단모듈은 특정 측정단위시간에 균일성을 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하고, 상기 충분데이터판단모듈은 특정 IoT 기상센서가 일정기간 동안 설정개수 미만의 기상관측자료를 생성한 경우, 설정개수와 기상관측자료 생성개수의 차에 해당하는 개수만큼 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하며, 상기 순서판단모듈은 특정 측정단위시간에 시간순서를 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하고, 상기 패턴판단모듈은 특정 측정단위시간에 주기적 발생 패턴을 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하며, 상기 통계범위판단모듈은 특정 측정단위시간에 통계적 범위를 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기상관측자료의 품질검사 시스템에 있어서 상기 기상학적검사부는 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값이 기상요소의 물리적 한계를 기준으로 설정된 한계범위를 벗어나는지를 판단하는 물리한계판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값의 변화량이 관측주기별로 허용되는 최대범위를 벗어나는지를 판단하는 변화량판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값이 일정기간 동안 최소변화범위에 있는지 판단하는 지속성판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값이 월별 기후범위를 벗어나는지 판단하는 기후범위판단모듈과, 기상학적으로 연계된 IoT 기상센서들이 모두 기상관측자료의 실측기상값을 생성하였는지 판단하는 일치성판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기상관측자료의 품질검사 시스템에 있어서 상기 물리한계판단모듈은 특정 측정단위시간에 상기 한계범위를 벗어나는 실측기상값이 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하며, 상기 변화량판단모듈은 특정 측정단위시간에 상기 최대범위를 벗어나는 실측기상값이 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하고, 상기 지속성판단모듈은 실측기상값이 일정기간 동안 최소변화범위에 있는 경우 상기 일정 기간에 포함되어 있는 측정단시간들 각각에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하며, 상기 기후범위판단모듈은 특정 측정단위시간에 상기 월별 기후범위를 벗어나는 실측기상값이 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하고, 상기 일치성판단모듈은 일 IoT 기상센서에서는 실측기상값이 생성되었는데 상기 일 IoT 기상센서와 기상학적으로 연계된 타 IoT 기상센서에서는 실측기상값이 생성되지 않은 경우, 일 IoT 기상센서가 특정 측정단위시간에 오류가 있는 기상관측자료를 생성하였다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기상관측자료의 품질검사 시스템에 있어서 상기 품질진단부는 기상관측자료를 확인하여, IoT 기상센서별로 일정기간 동안의 결측된 기상관측자료의 수를 산정하는 결측수산정모듈과, 기상관측자료를 확인하여 IoT 기상센서별로 일정기간 동안의 미수신된 기상관측자료의 수를 산정하는 미수신수산정모듈과, 상기 기기학적검사부 또는 기상학적검사부)에서 오류라고 판단한 기상관측자료를 확인하여 IoT 기상센서별로 일정기간 동안의 오류로 판단된 기상관측자료의 수를 산정하는 오류수산정모듈과, 상기 결측수산정모듈, 미수신수산정모듈 및 오류수산정모듈의 산정 결과를 이용하여 일정기간 동안 정상 기상관측자료가 차치하는 비율을 산정하는 정상자료율판단모듈과, 상기 결측수산정모듈 및 미수신수산정모듈의 산정 결과를 이용하여 일정기간 동안 결측된 기상관측자료 및 미수신된 기상관측자료가 차지하는 비율을 산정하는 결측자료율판단모듈과, 상기 오류수산정모듈의 산정 결과를 이용하여 일정기간 동안 오류로 판단된 기상관측자료가 자치하는 비율을 산정하는 오류자료율판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 IoT 기상센서가 전송한 기상관측자료를 IoT 기기 검증 관점 및 기상학적 관점에서 분석하고, 상기 분석 결과를 이용하여 기상관측자료의 최종 품질을 진단하므로, 품질 진단의 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기상관측자료의 품질검사 시스템의 블럭도.
도 2는 도 1의 분석서버의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 3은 도 2의 관측데이터검사부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 4는 도 2의 기상관측자료검사부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 5는 도 2의 품질진단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
이하에서는 본 발명에 따른 IoT기반 도시기상관측자료의 품질검사 시스템의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기상관측자료의 품질검사 시스템의 블럭도이며, 도 2는 도 1의 분석서버의 세부 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 3은 도 2의 관측데이터검사부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이며, 도 4는 도 2의 기상관측자료검사부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 5는 도 2의 품질진단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 IoT기반 도시기상관측자료의 품질검사 시스템을 도 1 내지 5를 참조하여 설명하면, 상기 시스템은 IoT 기상센서(100)와, 상기 IoT 기상센서(100)가 전송한 기상관측자료의 품질을 진단하는 분석서버(1)와, 상기 분석서버(1)에서 출력된 기상관측자료의 품질 진단 결과를 디스플레이하는 단말기(200) 등을 포함한다.
상기 IoT 기상센서(100)는 기상관측자료를 인터넷을 통해 분석서버(1)에 전송하는 구성으로, 상기 기상관측자료는 IoT 기상센서(100)가 일정 주기별로 기상 요소(예컨대, 기온, 기압, 습도, 풍향, 풍속 등)를 관측하여 얻은 실측기상값(예컨대, 실측기온값, 실측기압값, 실측습도값, 실측풍향값, 실측풍속값 등) 및 IoT 기상센서(100)가 기상요소를 측정한 측정시간 등을 포함한다. 상기 IoT 기상센서(100)는 일정 지역에 설치되나 바람직하게는 도시 지역에 설치되어 도시기상관측자료를 전송하고, 상기 IoT 기상센서(100)는 특정 기상요소를 관측하는 종래의 센서가 사용될 수 있으나, 예컨대 기온을 측정하는 IoT 온도센서, 기압을 측정하는 IoT 기압센서, 습도를 측정하는 IoT 습도센서, 풍향을 측정하는 IoT 풍향센서, 풍속을 측정하는 IoT 풍속센서 등을 포함할 수 있다. 상기 단말기(200)는 상기 분석서버(1)에서 출력된 기상관측자료의 품질 진단 결과를 디스플레이하는 구성으로, 예컨대 인터넷 등의 통신망을 통해 상기 분석서버(1)와 정보를 교환할 수 있는 스마트폰, 태블릿, PDA, PC 등의 전자기기가 사용될 수 있다. 본 명세서 전체에 걸쳐, 결측은 기상관측자료가 분석서버에 전송되지 않은 경우를 의미하며, 미수신은 기상관측자료가 분석서버에 전송되었으나 실측기상값이 존재하지 않는 경우를 의미하고, 오류는 기상관측자료가 분석서버에 전송되고 실측기상값이 존재하나 기상관측자료가 기설정 기준을 벗어나는 경우를 의미하고, 정산은 결측, 미수신 및 오류에 해당하지 않는 경우를 의히한다.
상기 분석서버(1)는 상기 IoT 기상센서(100)가 전송한 기상관측자료의 품질을 진단하는 구성으로, 데이터수집부(11), 기기학적검사부(12), 기상학적검사부(13), 품질진단부(14), 저장부(15), 제어부(16) 등을 포함한다.
상기 데이터수집부(11)는 상기 IoT 기상센서(100)가 전송한 기상관측자료를 수신하여 분류하여 저장하는 구성으로, 예컨대 상기 데이터수집부(11)는 품질 관리의 대상이 되는 기상 요소별로 실측기상값, 해당 실측기상값의 측정시간 및 해당 실측기상값이 전송된 시간이 매칭된 정보(분류된 기상관측자료)를 생성하여 상기 저장부(15)에 저장한다.
상기 기기학적검사부(12)는 상기 데이터수집부(11)에서 분류된 기상관측자료를 이용하여, IoT 장비가 가지는 특성을 고려하여 기상관측자료의 품질을 검사하는 구성으로, 물리적이상검출모듈(미도시), 과거데이터이용모듈(미도시) 등을 포함한다.
상기 물리적이상검출모듈(미도시)은 상기 데이터수집부(11)에서 분류된 기상관측자료를 분석하여, IoT 기상센서 자체에 물리적인 이상이 발생하였는지 판단하여 기상관측자료의 품질을 검사하는 구성으로, 균일성판단모듈(121), 충분데이터판단모듈(122), 순서판단모듈(123) 등을 포함한다.
상기 균일성판단모듈(121)은 상기 데이터수집부(11)에서 분류된 기상관측자료를 분석하여, 특정 IoT 기상센서가 일정기간 동안 기상관측자료를 균일하게 생성하고 있는지 판단하는 구성으로, 특정 측정단위시간에 균일성을 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다. 예컨대, IoT 기상센서(예컨대, IoT 온도센서)에서 일정기간(예컨대, 1시간) 동안 측정단위시간(예컨대, 1분)별로 기상관측자료가 하나씩 생성되어야 하는데, 특정 측정단위시간에 기상관측자료가 두 개 생성된 경우, 상기 균일성판단모듈(121)은 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다.
상기 충분데이터판단모듈(122)은 상기 데이터수집부(11)에서 분류된 기상관측자료를 분석하여, 특정 IoT 기상센서가 일정기간 동안 설정개수 이상의 기상관측자료를 생성하였는지 판단하는 구성으로, 특정 IoT 기상센서가 일정기간 동안 설정개수 미만의 기상관측자료를 생성한 경우, 설정개수와 기상관측자료 생성개수의 차에 해당하는 개수만큼 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다. 예컨대, 측정단위시간이 1분인 IoT 기상센서에 대하여 일정기간(예컨대, 1시간)의 설정개수로 54가 설정되어 있는데, 상기 IoT 기상센서가 1시간 동안 51개의 기상관측자료를 생성한 경우, 상기 충분데이터판단모듈(122)은 마지막 3개의 측정단위시간에 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다.
상기 순서판단모듈(123)은 상기 데이터수집부(11)에서 분류된 기상관측자료를 분석하여, 특정 IoT 기상센서가 시간순서대로 기상관측자료를 생성하는지 판단하는 구성으로, 특정 측정단위시간에 시간순서를 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다. 예컨대, 특정 IoT 센서에서 특정 측정단위시간에 생성된 기상관측자료의 시간이 잘못 설정되어 있거나, 특정 IoT 기상센서에서 먼저 생성된 기상관측자료가 상기 IoT 기상센서에서 나중에 생성된 기상관측자료보다 늦게 분석서버에 전송되는 경우, 상기 순서판단모듈(123)은 상기 특정 측정단위시간에 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다.
상기 과거데이터이용모듈(미도시)은 상기 데이터수집부(11)에서 분류된 기상관측자료를 분석하여, 특정 IoT 기상센서가 과거 일정 기간 생성한 기상관측자료를 추출하고 이를 현재 측정한 기상관측자료와의 비교분석하여, 기상관측자료의 품질을 검사하는 구성으로, 패턴판단모듈(124), 통계범위판단모듈(125) 등을 포함한다.
상기 패턴판단모듈(124)은 특정 IoT 기상센서가 과거 일정기간 생성한 기상관측자료를 기반으로 기상관측자료의 주기적 발생 패턴을 생성하고, 상기 IoT 기상센서가 특정 측정단위시간에 생성한 기상관측자료가 상기 주기적 발생 패턴에서 벗어나는지 판단하는 구성으로, 특정 측정단위시간에 주기적 발생 패턴을 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다. 예컨대, 상기 패턴판단모듈(124)은 시계열 데이터 분석 기법 중 fbprophet 모형을 활용해, 지난 10시간의 기상관측자료를 학습한 내용을 바탕으로 5분 예측값을 만들고, 특정 측정단위시간에 생성된 기상관측자료의 실측기상값이 상기 예측값을 벗어나는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다.
상기 통계범위판단모듈(125)은 특정 IoT 기상센서가 과거 일정기간 생성한 기상관측자료를 기반으로 기상관측자료의 통계적 범위를 생성하고, 상기 IoT 기상센서가 특정 측정단위시간에 생성한 기상관측자료가 상기 통계적 범위에서 벗어나는지 판단하는 구성으로, 특정 측정단위시간에 통계적 범위를 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다. 예컨대, 상기 통계범위판단모듈(125)이 IoT 온도센서가 과거 1년 동안 생성한 기온관측자료를 기반으로 기온관측자료의 통계적 범위로 -10.1 내지 36.50℃를 생성하였는데, 특정 측정단위시간에 생성된 실측기온값이 40℃인 경우, 상기 통계범위판단모듈(125)은 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다.
상기 기상학적검사부(13)는 상기 데이터수집부(11)에서 분류된 기상관측자료를 이용하여, 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값과 기상학적 관점에서 기설정된 기준값을 비교분석함으로써 기상관측자료의 품질을 검사하는 구성으로, 물리한계판단모듈(131), 변화량판단모듈(132), 지속성판단모듈(133), 기후범위판단모듈(134), 일치성판단모듈(135) 등을 포함한다.
상기 물리한계판단모듈(131)은 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값이 기상요소의 물리적 한계를 기준으로 설정된 한계범위를 벗어나는지를 판단하는 구성으로, 특정 측정단위시간에 상기 한계범위를 벗어나는 실측기상값이 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다. 예컨대, 기온에 대한 한계범위가 -45 내지 45℃이고, 습도에 대한 한계범위가 1 내지 100%인데, IoT 온도센서가 특정 측정단위시간에 생성한 실측기온값이 50℃인 경우 상기 물리한계판단모듈(131)은 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 되고, IoT 습도센서가 특정 측정단위시간에 생성한 실측습도값이 110℃인 경우 상기 물리한계판단모듈(131)은 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다.
상기 변화량판단모듈(132)은 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값의 변화량이 관측주기별로 허용되는 최대범위를 벗어나는지를 판단하는 구성으로, 특정 측정단위시간에 상기 최대범위를 벗어나는 실측기상값이 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다. 예컨대, 기온에 대한 최대범위가 ±3℃인데, 특정 IoT 온도센서가 생성한 실측기온값의 변화량이 4℃인 경우, 상기 변화량판단모듈(132)은 후의 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다.
상기 지속성판단모듈(133)은 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값이 일정기간 동안 최소변화범위에 있는지 판단하는 구성으로, 실측기상값이 일정기간 동안 최소변화범위에 있는 경우 상기 일정 기간에 포함되어 있는 측정단시간들 각각에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다. 예컨대, 180분 동안의 기온에 대한 최소변화범위가 0℃인데, 특정 IoT 온도센서가 8시부터 11시까지 1분 단위로 생성한 실측기온값이 24℃에 멈춰있는 경우, 상기 지속성판단모듈(133)은 8시부터 11시까지의 측정단위시간들 각각에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다.
상기 기후범위판단모듈(134)은 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값이 월별 기후범위를 벗어나는지 판단하는 구성으로, 특정 측정단위시간에 상기 월별 기후범위를 벗어나는 실측기상값이 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다. 예컨대, 기온에 대한 6월 기후범위가 0 내지 45℃인데, IoT 온도센서가 6월의 특정 측정단위시간에 생성한 실측기온값이 -1℃인 경우 상기 기후범위판단모듈(134)은 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하게 된다.
상기 일치성판단모듈(135)은 기상학적으로 연계된 IoT 기상센서들이 모두 기상관측자료의 실측기상값을 생성하였는지 판단하는 구성으로, 일 IoT 기상센서에서는 실측기상값이 생성되었는데 상기 IoT 기상센서와 기상학적으로 연계된 타 IoT 기상센서에서는 실측기상값이 생성되지 않은 경우, 일 IoT 기상센서가 특정 측정단위시간에 오류가 있는 기상관측자료를 생성하였다고 판정하게 된다. 예컨대, 바람이 발생하면 풍량과 풍속이 측정되므로 IoT 풍량센서와, IoT 풍속센서는 기상학적으로 연계되어 있다고 할 수 있는데, IoT 풍량센서에서 실측출량값이 생성되는데 반해, IoT 풍속센서에서 실측풍속값이 생성되지 않는 경우, 상기 일치성판단모듈(135)은 상기 IoT 풍량센서가 특정 측정단위시간에 오류가 있는 기상관측자료를 생성하였다고 판정하게 된다.
상기 품질진단부(14)는 상기 기기학적검사부(12)의 기상관측자료의 품질 검사 결과 및 상기 기상학적검사부(13)의 기상관측자료의 품질 검사 결과를 이용하여, 최종 기상관측자료의 품질 수준을 진단하여 수치화하는 구성으로, 결측수산정모듈(141), 미수신수산정모듈(142), 오류수산정모듈(143), 정상자료율판단모듈(144), 결측자료율판단모듈(145), 오류자료율판단모듈(146) 등을 포함한다.
상기 결측수산정모듈(141)은 상기 데이터수집부(11)가 생성하여 저장한 분류된 기상관측자료를 확인하여, IoT 기상센서별로 일정기간 동안의 결측된 기상관측자료의 수를 산정하는 구성이다.
상기 미수신수산정모듈(142)은 상기 데이터수집부(11)가 생성하여 저장한 분류된 기상관측자료를 확인하여, IoT 기상센서별로 일정기간 동안의 미수신된 기상관측자료의 수를 산정하는 구성이다.
상기 오류수산정모듈(143)은 상기 기기학적검사부(12) 또는 기상학적검사부(13)에서 오류라고 판단한 기상관측자료를 확인하여, IoT 기상센서별로 일정기간 동안의 오류로 판단된 기상관측자료의 수를 산정하는 구성이다.
상기 정상자료율판단모듈(144)은 상기 결측수산정모듈(141), 미수신수산정모듈(142) 및 오류수산정모듈(143)의 산정 결과를 이용하여 일정기간 동안 정상 기상관측자료가 차치하는 비율을 산정하여 단말기(200)에 전송하는 구성으로, 예컨대 일정기간 동안 원칙적으로 생성되어야 하는 기상관측자료의 수에서 상기 결측수산정모듈(141)에서 산정된 결측 기상관측자료의 수와 상기 미수신수산정모듈(142)에서 산정된 미수신 기상관측자료의 수와 상기 오류수산정모듈(143)에서 오류로 판단된 기상관측자료의 수를 뺀 후, 상기 기간 동안 원칙적으로 생성되어야 하는 기상관측자료의 수로 나누고 100을 곱하여 형성할 수 있다.
상기 결측자료율판단모듈(145)은 상기 결측수산정모듈(141) 및 미수신수산정모듈(142)의 산정 결과를 이용하여 일정기간 동안 결측된 기상관측자료 및 미수신된 기상관측자료가 차지하는 비율을 산정하여 단말기(200)에 전송하는 구성으로, 예컨대 상기 결측수산정모듈(141)에서 산정된 결측 기상관측자료의 수와 상기 미수신수산정모듈(142)에서 산정된 미수신 기상관측자료의 수를 더한 후, 상기 기간 동안 원칙적으로 생성되어야 하는 기상관측자료의 수로 나누고 100을 곱하여 형성할 수 있다.
상기 오류자료율판단모듈(146)은 상기 오류수산정모듈(143)의 산정 결과를 이용하여 일정기간 동안 오류로 판단된 기상관측자료가 자치하는 비율을 산정하여 단말기(200)에 전송하는 구성으로, 예컨대 일정기간 동안 상기 오류수산정모듈(143)에서 오류로 판단된 기상관측자료의 수를 상기 기간 동안 원칙적으로 생성되어야 하는 기상관측자료의 수로 나눈 후 100을 곱하여 형성할 수 있다. 예컨대 일정 기간이 1시간이고 측정단위시간이 1분이어서, 원칙적으로 60개의 기상관측자료가 생성되어 저장부에 저장되어 있어야 하는데, 저장부에는 54개의 기상관측자료만 존재하고, 54개의 기상관측자료 중 4의 기상관측자료에는 실측기상값이 존재하지 않으며, 미수신된 기상관측자료를 제외한 기상관측자료 50개 중 5개에 대하여 상기 기기학적검사부(12) 또는 기상학적검사부(13)에서 오류라고 판단한 경우, 상기 결측수산정모듈(141)은 결측된 기상관측자료의 수로 6을 산정하고, 상기 미수신수산정모듈(142)은 미수신된 기상관측자료의 수로 4를 산정하며, 상기 오류수산정모듈(143)은 오류로 판단된 기상관측자료의 수로 5를 산정하고, 상기 정상자료율판단모듈(144)은 정상자료율로 75%((60-6-4-5)/60×100=75%)를 산정하고, 상기 결측자료율판단모듈(145)은 결측자료율로 16.7%((6+4)/60×100=16.7%)를 산정하고, 상기 오류자료율판단모듈(146)은 오류자료율로 8.3%(5/60×100=8.3%)를 산정한다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 분석서버 11: 데이터수집부 12: 기기학적검사부
13: 기상학적검사부 14: 품질진단부 15: 저장부
16: 제어부 121: 균일성판단모듈 122: 충분데이터판단모듈
123: 순서판단모듈 124: 패턴판단모듈 125: 통계범위판단모듈
131: 물리한계판단모듈 132: 변화량판단모듈 133: 지속성판단모듈
134: 기후범위판단모듈 135: 일치성판단모듈 141: 결측수산정모듈
142: 미수신수산정모듈 143: 오류수산정모듈 144: 정상자료율판단모듈
145: 결측자료율판단모듈 146:오류자료율판단모듈

Claims (7)

  1. IoT 기상센서와, 상기 IoT 기상센서가 전송한 기상관측자료의 품질을 진단하는 분석서버를 포함하며,
    상기 분석서버는, 기상관측자료를 분석하여 IoT 기상센서 자체에 물리적인 이상이 발생하였는지 판단하여 기상관측자료의 품질을 검사하는 물리적이상검출모듈과, 기상관측자료를 분석하여 특정 IoT 기상센서가 과거 일정 기간 생성한 기상관측자료를 추출하고 이를 현재 측정한 기상관측자료와의 비교분석하여 기상관측자료의 품질을 검사하는 과거데이터이용모듈을 가지는 기기학적검사부와; 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값과 기상학적 관점에서 기설정된 기준값을 비교분석함으로써 기상관측자료의 품질을 검사하는 기상학적검사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상관측자료의 품질검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기상관측자료의 품질검사 시스템은 상기 기기학적검사부의 기상관측자료의 품질 검사 결과 및 상기 기상학적검사부의 기상관측자료의 품질 검사 결과를 이용하여, 최종 기상관측자료의 품질 수준을 진단하여 수치화하는 품질진단부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기상관측자료의 품질검사 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 물리적이상검출모듈은 특정 IoT 기상센서가 일정기간 동안 기상관측자료를 균일하게 생성하고 있는지 판단하는 균일성판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 일정기간 동안 설정개수 이상의 기상관측자료를 생성하였는지 판단하는 충분데이터판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 시간순서대로 기상관측자료를 생성하는지 판단하는 순서판단모듈을 포함하며,
    상기 과거데이터이용모듈은 특정 IoT 기상센서가 과거 일정기간 생성한 기상관측자료를 기반으로 기상관측자료의 주기적 발생 패턴을 생성하고, 상기 IoT 기상센서가 특정 측정단위시간에 생성한 기상관측자료가 상기 주기적 발생 패턴에서 벗어나는지 판단하는 패턴판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 과거 일정기간 생성한 기상관측자료를 기반으로 기상관측자료의 통계적 범위를 생성하고, 상기 IoT 기상센서가 특정 측정단위시간에 생성한 기상관측자료가 상기 통계적 범위에서 벗어나는지 판단하는 통계범위판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상관측자료의 품질검사 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 균일성판단모듈은 특정 측정단위시간에 균일성을 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하고,
    상기 충분데이터판단모듈은 특정 IoT 기상센서가 일정기간 동안 설정개수 미만의 기상관측자료를 생성한 경우, 설정개수와 기상관측자료 생성개수의 차에 해당하는 개수만큼 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하며,
    상기 순서판단모듈은 특정 측정단위시간에 시간순서를 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하고,
    상기 패턴판단모듈은 특정 측정단위시간에 주기적 발생 패턴을 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하며,
    상기 통계범위판단모듈은 특정 측정단위시간에 통계적 범위를 벗어나는 기상관측자료가 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하는 것을 특징으로 하는 기상관측자료의 품질검사 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기상학적검사부는 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값이 기상요소의 물리적 한계를 기준으로 설정된 한계범위를 벗어나는지를 판단하는 물리한계판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값의 변화량이 관측주기별로 허용되는 최대범위를 벗어나는지를 판단하는 변화량판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값이 일정기간 동안 최소변화범위에 있는지 판단하는 지속성판단모듈과, 특정 IoT 기상센서가 생성한 기상관측자료의 실측기상값이 월별 기후범위를 벗어나는지 판단하는 기후범위판단모듈과, 기상학적으로 연계된 IoT 기상센서들이 모두 기상관측자료의 실측기상값을 생성하였는지 판단하는 일치성판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상관측자료의 품질검사 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 물리한계판단모듈은 특정 측정단위시간에 상기 한계범위를 벗어나는 실측기상값이 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하며,
    상기 변화량판단모듈은 특정 측정단위시간에 상기 최대범위를 벗어나는 실측기상값이 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하고,
    상기 지속성판단모듈은 실측기상값이 일정기간 동안 최소변화범위에 있는 경우 상기 일정 기간에 포함되어 있는 측정단시간들 각각에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하며,
    상기 기후범위판단모듈은 특정 측정단위시간에 상기 월별 기후범위를 벗어나는 실측기상값이 생성되는 경우, 상기 특정 측정단위시간에는 오류가 있는 기상관측자료가 생성되었다고 판정하고,
    상기 일치성판단모듈은 일 IoT 기상센서에서는 실측기상값이 생성되었는데 상기 일 IoT 기상센서와 기상학적으로 연계된 타 IoT 기상센서에서는 실측기상값이 생성되지 않은 경우, 일 IoT 기상센서가 특정 측정단위시간에 오류가 있는 기상관측자료를 생성하였다고 판정하는 것을 특징으로 하는 기상관측자료의 품질검사 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 품질진단부는 기상관측자료를 확인하여, IoT 기상센서별로 일정기간 동안의 결측된 기상관측자료의 수를 산정하는 결측수산정모듈과, 기상관측자료를 확인하여 IoT 기상센서별로 일정기간 동안의 미수신된 기상관측자료의 수를 산정하는 미수신수산정모듈과, 상기 기기학적검사부 또는 기상학적검사부)에서 오류라고 판단한 기상관측자료를 확인하여 IoT 기상센서별로 일정기간 동안의 오류로 판단된 기상관측자료의 수를 산정하는 오류수산정모듈과, 상기 결측수산정모듈, 미수신수산정모듈 및 오류수산정모듈의 산정 결과를 이용하여 일정기간 동안 정상 기상관측자료가 차치하는 비율을 산정하는 정상자료율판단모듈과, 상기 결측수산정모듈 및 미수신수산정모듈의 산정 결과를 이용하여 일정기간 동안 결측된 기상관측자료 및 미수신된 기상관측자료가 차지하는 비율을 산정하는 결측자료율판단모듈과, 상기 오류수산정모듈의 산정 결과를 이용하여 일정기간 동안 오류로 판단된 기상관측자료가 자치하는 비율을 산정하는 오류자료율판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상관측자료의 품질검사 시스템.
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