KR20230159159A - 수도미터 원격검침 시스템 장애 감지를 위한 표준원격검침기 및 이를 이용한 평가 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표준원격검침기가 현장에 기 설치된 복수개의 수도미터들 또는 원격검침기들과 동시에 연결되어 연결된 장비들의 정상작동여부를 검사하여 검침에 소비되는 시간을 최소화할 수 있으며, 기 설정된 주기마다 장비들의 상태정보 및 검침정보를 요청하기 위한 요청프레임을 송출하되, 각 주기마다 복수개의 요청프레임들을 송출하도록 구성되어 일부 프레임들이 통신불량 등에 의해 누락되어도 해당 시간의 상태정보 및 검침정보를 획득할 수 있는 수도미터 원격검침 시스템 장애 감지를 위한 표준원격검침기 및 이를 이용한 평가 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수도미터 원격검침 시스템 장애 감지를 위한 표준원격검침기 및 이를 이용한 평가 방법에 관한 것으로서, 상세하게로는 표준원격검침기가 다양한 규격의 통신 커넥터들을 구비함과 동시에 기 설정된 주기마다 연결된 수도미터 또는 원격검침기로 요청프레임 전송 시, 단일 패킷을 전송하는 것이 아니라, 기 설정된 수량(m)의 데이터패킷을 연속적으로 전송하도록 구성됨으로써 동일 테스트시간 대비 테스트대상인 장비의 수량을 획기적으로 높여 테스트시간을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 작업효율성을 높일 수 있으며, 일시적인 통신 불량 등으로 인한 데이터(요청 프레임 또는 응답프레임) 누락 현상을 철저히 방지하여 테스트 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있는 수도미터 원격검침 시스템 장애 감지를 위한 표준원격검침기 및 이를 이용한 평가 방법에 관한 것이다.
일반적으로 각 가정이나 공장 등의 건물에는 상수도의 사용량을 표시해주는 수도미터가 설치되고, 공급자는 검침기를 통해 공급된 수도량을 검침하여 공급된 수도량에 대한 요금을 부과한다.
이때 검침기는 검침량 정보를 원격으로 전송할 수 있는 원격검침기가 주로 사용된다.
그러나 원격검침기의 경우에는 통신불량, 장비의 고장 등으로 인하여 검침량에 오차가 발생되거나, 검침량에 대한 정보가 전송되지 못하여 잘못된 요금이 부과되는 문제가 빈번하게 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 등록특허 제10-1570144호(발명의 명칭 : 검침정보 분석 장치 및 방법)(이하 ‘종래기술’이라 함)가 개발되었다.
도 1은 종래기술의 블록도이다.
종래기술(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 전송장치(110)들과, 원격 검침서버(120), 검침 데이터베이스(130), 부하 예측서버(140)로 이루어진다.
데이터 전송장치(110)들은 지역별로 분산 배치되어, 해당 지역에 설치된 복수개의 전력량계들로부터 검침정보를 수집하며, 수집된 검침정보를 검침정보 분석장치(120)로 전송한다.
원격 검침서버(120)는 복수개의 데이터 전송장치(110)들로부터 수신한 검침정보를 근거로 전기 사용요금 산출, 전시 사용 패턴, 전기 수요 변화 패턴 및 수요 예측 등의 전력부가 서비스를 제공한다.
또한 원격 검침서버(120)는 데이터 전송장치(110)들로부터 수신한 검침정보를 검침 데이터베이스(130)로 전송한다.
검침 데이터베이스(130)는 데이터 전송장치(110)들로부터 수신한 검침정보들이 저장되며, 검침정보를 부하 예측서버(140)로 전송하여 수요 예측이 수행되도록 한다.
부하 예측서버(140)는 검침 데이터베이스(130)로부터 수신한 검침정보들을 활용하여 전력 수요량을 예측함과 동시에 네트워크 또는 장비의 에러로 인해 누락된 검침정보를 추정한다.
이때 부하 예측서버(140)는 과거 검침 이력을 근거로 생성된 상관계수, 표준도표 및 가중치를 활용하여 검침정보의 추정, 확인 및 보정을 수행한다.
그러나 이러한 종래기술(100)은 과거에 획득된 정보들을 활용하여 누락된 검침정보를 추정하도록 구성되기 때문에 과거와 다른 패턴으로 전력을 소비할 경우, 예측된 검침정보에 오차가 발생하게 되는 문제가 발생하게 된다.
또한 종래기술(100)은 일별 상관계수, 요일별 상관계수, 월별 상관계수 등 다양한 상관계수들을 모두 고려하여 전력 사용량을 산출하도록 구성되기 때문에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 대용량 정보를 생성, 관리, 처리하기 위한 시스템, 네트워크 등이 추가로 요구되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 표준원격검침기가 현장에 기 설치된 복수개의 수도미터들 또는 원격검침기들과 연결되어 연결된 장비들의 정상작동여부를 검사하여 검침에 소비되는 시간을 최소화할 수 있는 표준원격검침기에 관한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 표준원격검침기들로부터 주기적으로 수도미터 및 원격검침기에 송출되는 요청프레임들의 개수를 설정하여 복수개의 요청프레임들이 매 주기마다 연속적으로 수도미터에 보내지도록 구성됨으로써 일시적 통신불량에 의해 일부 프레임이 누락되어도 나머지 프레임들이 수도미터로 입력되어 해당 시간에 측정된 수도사용량 정보 및 수도미터의 상태정보를 획득할 수 있는 수도미터 원격검침 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 원격검침기의 비정상작동에 의해 검침정보가 누락되었다고 판단될 때, 검침정보가 누락된 기간 전후의 검침정보를 활용하여 누락기간동안 사용된 수도사용량을 예측하기 위한 예측식을 생성함으로써 누락기간동안 사용된 수도사용량을 예측할 수 있는 수도미터 원격검침 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 검침정보가 누락된 기간 전의 수도사용량의 변화율과 검침정보가 누락된 기간 후의 수도사용량의 변화율을 비교하며, 변화율의 차이가 작을 경우에는 일정한 세기로 수도가 사용되었다고 판단하여 직선 형상의 예측식을 생성하되, 변화율의 차이가 클 경우에는 수도의 사용량이 변화되었다고 판단하여 곡선 형상의 예측식을 생성함으로써 예측된 검침정보들의 정확성을 상승시킬 수 있는 수도미터 원격검침 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 작업자가 소지한 단말기이며, 각 수용가에 설치된 수도미터 및 상기 수도미터와 연결된 원격검침기가 정상적으로 동작하는지 여부를 테스트하기 위한 표준원격검침기에 있어서: 상기 표준원격검침기는 상기 수도미터 및 상기 원격검침기 중 적어도 하나 이상과 유무선 통신망으로 연결되며, 기 설정된 주기마다 연결된 노드로 검침정보 및 통신상태정보를 요청하기 위한 요청프레임을 전송하되, 요청프레임 전송 시, 기 설정된 연속전송횟수(m) 만큼 요청프레임들을 연속적으로 전송하며, 요청프레임을 전송한 노드로부터 요청프레임에 대응하는 응답프레임을 수신받으면, 수신받은 응답프레임을 분석하여 연결된 노드의 정상동작여부를 테스트하는 것이다.
또한 본 발명은 각 수용가에 설치되어 수도사용량을 측정하는 수도미터들; 상기 수도미터들 각각에 연결되어 연결된 수도미터의 검침정보를 수신받으며, 수신받은 검침정보를 외부로 전송하는 원격검침기들; 작업자가 소지한 단말기이며, 각 수용가의 수도미터 및 원격검침기와 연결되어, 연결된 장비들이 정상적으로 동작하는지 여부를 테스트하기 위한 표준원격검침기; 상기 원격검침기들로부터 전송받은 수도사용량 정보를 저장 및 모니터링하는 통합관리서버를 포함하고, 상기 표준원격검침기는 상기 수도미터 및 상기 원격검침기 중 적어도 하나 이상과 유무선 통신망으로 연결되며, 기 설정된 주기마다 연결된 노드로 검침정보 및 통신상태정보를 요청하기 위한 요청프레임을 전송하되, 요청프레임 전송 시, 기 설정된 연속전송횟수(m) 만큼 요청프레임들을 연속적으로 전송하며, 요청프레임을 전송한 노드로부터 요청프레임에 대응하는 응답프레임을 수신받으면, 수신받은 응답프레임을 분석하여 연결된 노드의 정상동작여부를 테스트한 후, 테스트 결과를 상기 통합관리서버로 전송하는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 통합관리서버는 상기 원격검침기들로부터 전송받은 검침정보를 모니터링하는 제어부; 상기 원격검침기들 중 검침정보를 전송하지 않은 원격검침기인 누락대상을 검출하며, 누락대상 검출 시, 차후 누락대상으로부터 검침정보를 수신받으면, 해당 원격검침기의 검침정보가 누락된 기간인 누락기간(O)을 산출하는 누락기간 산출부; 상기 누락기간 산출부에 의해 산출된 누락기간(O) 동안의 검침정보를 예측하는 누락검침정보 예측부를 포함하고, 상기 누락검침정보 예측부는 누락기간(O) 이전에 검침된 검침정보를 제1 검침정보(P1)라고 하고, 누락기간(O) 이후에 검침된 검침정보를 제2 검침정보(P2)라고 할 때, 상기 제1 검침정보(P1) 이전 순서에 검침된 검침정보인 이전검침정보(P0)와, 제2 검침정보(P2) 이후 순서에 검침된 검침정보인 이후검침정보(P3)를 추출하는 전후검침정보 추출모듈; 상기 전후검침정보 추출모듈에 의해 추출된 제1 검침정보(P1)와 상기 이전검침정보(P0)의 차이값인 제1 차이값(D1)과, 이후검침정보(P3)와 제2 검침정보(P2)의 차이값인 제2 차이값(D2)을 산출하는 차이값 산출모듈; 상기 차이값 산출모듈에 의해 산출된 제1 차이값(D1) 및 제2 차이값(D2)을 검침주기(p)로 각각 나누어 제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)을 산출하는 변화율 산출모듈; 상기 변화율 산출모듈을 통해 산출된 제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)의 차이값의 절대값을 기 설정된 상수값 ‘α‘와 비교하며, 1)제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)의 차이값의 절대값이 상수값 ‘α‘ 미만일 경우에는 수도사용량이 누락기간(O) 내에서 직선(C1) 형상으로 그려진다고 예측하되, 2)제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)의 차이값의 절대값이 상수값 ‘α‘ 이상일 경우에는 수도사용량이 누락기간(O) 내에서 곡선 형상으로 그려진다고 예측하는 비교모듈을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 누락검침정보 예측부는 상기 비교모듈에 의해 제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)의 차이값의 절대값이 상수값 ‘α‘ 미만이라고 판단될 때 실행되는 제1 예측식 생성모듈; 상기 비교모듈에 의해 제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)의 차이값의 절대값이 상수값 ‘α‘ 이상이라고 판단될 때 실행되는 제2 예측식 생성모듈을 더 포함하고, 상기 제1 예측식 생성모듈은 제2 검침정보(P2)의 수도사용량(Wn)과 제1 검침정보(P1)의 수도사용량(W1), 제1 검침정보(P1)가 검침된 시간(t1)을 다음의 수학식 1에 대입하여 일차함수인 제1 예측식(Y1)을 생성하고, 상기 제2 예측식 생성모듈은 제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2), 제1 검침정보(P1)가 검침된 시간(t1), 제2 검침정보(P2)가 검침된 시간(tn), 제1 검침정보(P1)의 수도사용량(W1)을 다음의 수학식 2에 대입하여 이차함수인 제2 예측식(Y2)을 생성하는 것이 바람직하다.
[수학식 1]
이때 ‘Y1’은 제1 예측식이고, ‘Wn‘는 제2 검침정보(P2)의 수도사용량이고, ’W1‘은 제1 검침정보(P1)의 수도사용량이고, t는 경과시간이고, t1은 제1 검침정보(P1)가 검침된 시점임
[수학식 2]
이때 ‘Y2’는 제2 예측식이고, ‘C2’는 제2 변화율이고, ‘C1’은 제1 변화율이고, ‘tn’은 제2 검침정보가 검침된 검침시간이고, ‘t1’은 제1 검침정보가 검침된 검침시간이고, ‘W1’은 제1 검침정보의 수도사용량임
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 표준원격검침기가 현장에 기 설치된 복수개의 수도미터들 또는 원격검침기들과 연결되어 연결된 장비들의 정상작동여부를 검사하여 검침에 소비되는 시간을 최소화할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 표준원격검침기로부터 주기적으로 수도미터 및 원격검침기에 송출되는 요청프레임들의 개수를 설정하여 복수개의 요청프레임들이 매 주기마다 연속적으로 수도미터에 보내지도록 구성됨으로써 일시적 통신불량에 의해 일부 프레임이 누락되어도 나머지 프레임들이 수도미터로 입력되어 해당 시간에 측정된 수도사용량 정보 및 수도미터의 상태정보를 획득할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 원격검침기의 비정상작동에 의해 검침정보가 누락되었다고 판단될 때, 검침정보가 누락된 기간 전후의 검침정보를 활용하여 누락기간동안 사용된 수도사용량을 예측하기 위한 예측식을 생성함으로써 누락기간동안 사용된 수도사용량을 예측할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 검침정보가 누락된 기간 전의 수도사용량의 변화율과 검침정보가 누락된 기간 후의 수도사용량의 변화율을 비교하며, 변화율의 차이가 작을 경우에는 일정한 세기로 수도가 사용되었다고 판단하여 직선 형상의 예측식을 생성하되, 변화율의 차이가 클 경우에는 수도의 사용량이 변화되었다고 판단하여 곡선 형상의 예측식을 생성함으로써 예측된 검침정보들의 정확성을 상승시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래기술의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 수도미터 원격검침 시스템의 예시도이다.
도 3은 도 2의 수도미터 원격검침 시스템의 블록도이다.
도 4는 도 2의 표준원격검침기의 터치스크린의 예시도이다.
도 5는 도 2의 수도미터 원격검침 시스템의 제2 실시예인 제2 수도미터 원격검침 시스템의 블록도이다.
도 6은 도 5의 통합관리서버의 블록도이다.
도 7은 도 6의 누락검침정보 예측부의 블록도이다.
도 8은 제1 예측식에 의해 생성된 그래프의 예시도이다.
도 9는 제2 예측식에 의해 생성된 그래프의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 수도미터 원격검침 시스템의 예시도이다.
도 3은 도 2의 수도미터 원격검침 시스템의 블록도이다.
도 4는 도 2의 표준원격검침기의 터치스크린의 예시도이다.
도 5는 도 2의 수도미터 원격검침 시스템의 제2 실시예인 제2 수도미터 원격검침 시스템의 블록도이다.
도 6은 도 5의 통합관리서버의 블록도이다.
도 7은 도 6의 누락검침정보 예측부의 블록도이다.
도 8은 제1 예측식에 의해 생성된 그래프의 예시도이다.
도 9는 제2 예측식에 의해 생성된 그래프의 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 수도미터 원격검침 시스템의 예시도이고, 도 3은 도 2의 수도미터 원격검침 시스템의 블록도이고, 도 4는 도 2의 관리자단말기의 모니터의 예시도이다.
본 발명의 일실시예인 수도미터 원격검침 시스템(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 수도사용량을 측정하는 수도미터(11)와, 수도미터(11)로부터 검침정보를 수집하는 원격검침기(12), 수도미터(11) 또는 원격검침기(12)와 연결되며 연결된 장비들의 정상작동여부를 테스트하는 표준원격검침기(13), 표준원격검침기(13)를 제어 및 관리하는 관리자단말기(14)로 이루어진다.
이때 설명의 편의를 위해 도 3에서는 표준원격검침기(13)가 수도미터(11) 및 원격검침기(12)와 하나씩 연결되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 표준원격검침기(13)와 연결되는 수도미터(11) 및 원격검침기(12)의 개수는 이에 한정되지 않고 복수개가 연결될 수 있을 뿐만 아니라, 수도미터(11), 원격검침기(12) 중 하나만 연결될 수 있다.
수도미터(11)는 수용가(미도시)와 연결되는 상수도관에 설치되어 수도사용량을 계량하며, 계량된 수도사용량 정보를 기 연결된 원격검침기(12)로 전송한다.
또한 수도미터(11)는 표준원격검침기(13)와 연결 시, 표준원격검침기(13)로부터 요청프레임을 수신하며, 상태정보 및 수도사용량 정보를 포함하는 응답프레임을 표준원격검침기(13)로 송출한다.
원격검침기(12)는 수도미터(11)와 약 5 내지 10m 거리에 설치되며, UART TTL 방식을 통해 유선 통신이 가능하게 설치된다. 이때 설명의 편의를 위해 5 내지 10m 거리에 설치되며, UART TTL 방식에 의해 수도미터(11)와 연결되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 원격검침기(12)는 이에 한정되지 않고 다양한 거리에 설치될 수 있으며, 다양한 통신방식이 적용될 수 있다.
또한 설명의 편의를 위해 도 3에서 원격검침기(12)는 수도미터(11)와 1:1로 연결되는 것으로 도시되었으나, 원격검침기(12)는 인접한 복수개의 수도미터(11)와 연결될 수 있다.
이러한 원격검침기(12)는 연결된 수도미터(11)로부터 수도사용량 정보를 수신하며, 수도사용량과 검침시간을 포함하는 정보인 검침정보를 생성한다.
또한 원격검침기(12)는 표준원격검침기(13)와 연결 시, 표준원격검침기(13)로부터 요청프레임을 수신하며, 상태정보 및 검침정보를 포함하는 응답프레임을 표준원격검침기(13)로 송출한다.
표준원격검침기(13)는 작업자가 현장에 설치된 수도미터(11) 또는 원격검침기(12)에 통신 포트들을 연결하여 연결된 장비의 정상작동여부를 판단하기 위한 장치이다.
이때 표준원격검침기(13)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전력 공급 방식으로 SMPS(Switching Mode Power Supply)이 적용되며, 물리적 통신 방식인 UART TTL(131) 방식, DC-PLC(132) 방식, M BUS(133) 방식이 사용 가능하도록 구성되기 때문에 다양한 종류의 수도미터 및 원격검침기와 호환이 가능할 뿐만 아니라, 복수개의 장비들과 한번에 연결 가능하도록 구성된다.
이때 UART TTL 방식(131), DC-PLC 방식(132), M BUS(133) 방식의 경우에는 기존에 공지된 기술이기 때문에 자세한 설명은 생략하도록 한다.
또한 표준원격검침기(13)는 기 설정된 주기마다 통신 포트에 의해 연결된 장비들로 요청프레임을 각각 전송한다.
이때 표준원격검침기(13)는 요청프레임 전송 시, 관리자에 의해 기 설정된 연속전송횟수(m) 만큼의 요청프레임들을 연결된 장비들에 연속적으로 전송한다.
예를 들어, 표준원격검침기(13)는 관리자에 의해 연속전송횟수(m)가 10회로 설정되면, 각 주기별로 요청프레임을 전송할 때, 10개의 요청프레임들을 연속적으로 연결된 장비들에 각각 전송함으로써 연결된 장비들은 각 주기마다 10개의 요청프레임들을 연속적으로 수신받게 된다.
이를 통해 표준원격검침기(13)는 연결된 장비들과의 통신이 일시적 중단되는 등의 원인으로 인하여 일부 요청프레임들 또는 응답프레임들이 누락되어도 연결된 장비로부터 응답프레임을 수신할 수 있게 된다.
또한 표준원격검침기(13)는 터치스크린(134)을 포함하며, 터치스크린(134)을 통해 검침 중인 수도미터(11) 및 원격검침기(12)의 상태정보를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 검침방법을 제어할 수 있도록 구성된다.
예를 들어, 표준원격검침기(13)는 도 4에 도시된 바와 같이, 통신물리계층에서 통신 시작 및 종료 시간의 확인이 가능할 뿐만 아니라, 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 활용하여 통신 전후의 원격검침기(12)들 및 수도미터(11)들의 전압 레벨을 확인하여 전기적 연결상태를 확인할 수 있다.
또한 표준원격검침기(13)는 USB 포트(135)를 이용하여 관리자단말기(14)와 연결 가능하도록 구성되며, 연결된 관리자단말기(14)로 수도미터(11) 및 원격검침기(12)의 검침정보와 상태정보를 전송한다.
이때 표준원격검침기(13)는 설명의 편의를 위해 USB 포트(135)를 이용하여 관리자단말기(14)와 연결 가능하도록 구성된다고 예를 들어 설명하였으나, 표준원격검침기(13)는 다양한 유, 무선 연결방식에 의해 관리자단말기(14)와 연결될 수 있도록 구성된다.
관리자단말기(14)는 USB 포트(135) 등에 의해 표준원격검침기(13)와 연결되며, 연결된 표준원격검침기(13)로부터 각종 검침정보 및 장비들의 상태정보를 전송받는다.
또한 관리자단말기(14)는 표준원격검침기(13)의 요청프레임을 송출하는 주기 및 연속전송횟수 등 표준원격검침기(13)의 검침방법을 제어할 수 있도록 구성된다.
이러한 관리자단말기(13)는 원격검침기(12) 및 수도미터(11)의 전기적 연결상태 및 통신 연결상태를 확인할 수 있도록 구성될 뿐만 아니라, 표준원격검침기(13)의 검침방법을 제어할 수 있도록 구성된다.
이와 같이 구성되는 수도미터 원격검침 시스템(10)은 현장에 기 설치된 수도미터(11) 및 원격검침기(12)를 통신 포트에 의해 표준원격검침기(13)와 연결하여 표준원격검침기(13)를 통해 연결된 수도미터(11) 및 원격검침기(12)의 정상작동여부를 동시에 검사할 수 있도록 구성된다.
또한 수도미터 원격검침 시스템(10)은 표준원격검침기(13)가 수도미터(11) 및 원격검침기(12)에 주기적으로 요청프레임을 전송하여 검침정보 및 상태정보를 획득할 수 있도록 구성되되, 요청프레임의 전송 시, 기 설정된 연속전송횟수(m)만큼 주기마다 복수개의 요청프레임들을 연속적으로 전송하여 표준원격검침기(13)와 연결된 장비들이 일시적인 통신 불량에 의해 요청프레임을 일부 수신받지 못하더라도 장비가 연속적으로 전송된 요청프레임들 중 일부를 수신할 수 있도록 구성됨으로써 통신 불량에 의해 요청프레임들의 일부가 누락되어도 연속적으로 전송된 요청프레임이 표준원격검침기(13)와 연결된 장비로 전송되어 해당 장비로부터 응답프레임을 수신받을 수 있게 된다.
또한 수도미터 원격검침 시스템(10)은 작업자가 관리자단말기(14)를 통해 표준원격검침기(13)에 의해 획득된 데이터를 확인할 수 있도록 구성되기 때문에 작업자가 관리자단말기(14)를 통해 수도미터(11)와 원격검침기(12)의 정상작동여부를 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 표준원격검침기(13)의 검침방법을 제어할 수 있도록 구성된다.
도 5는 도 2의 수도미터 원격검침 시스템의 제2 실시예인 제2 수도미터 원격검침 시스템의 블록도이고, 도 6은 도 5의 통합관리서버의 블록도이다.
제2 수도미터 원격검침 시스템(20)은 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 수도미터(21)들과, 제2 원격검침기(22)들, 제2 표준원격검침기(23)들, 제2 관리자단말기(24), 통합관리서버(25)로 이루어진다.
이때 제2 수도미터(21)들, 제2 원격검침기(22)들, 제2 표준원격검침기(23)들 및 제2 관리자단말기(24)는 도 2의 수도미터(11)들과, 원격검침기(12)들, 표준원격검침기(13)들, 관리자단말기(14)와 동일한 구조로 이루어지기 때문에 자세한 설명은 생략하도록 한다.
통합관리서버(25)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(251), 통신모듈(252), 데이터베이스부(253), 정상작동여부 판단부(254), 누락기간 산출부(255), 누락검침정보 예측부(256)로 이루어진다.
제어부(251)는 통합관리서버(25)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(252), (253), (254), (255), (256)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(251)는 통신모듈(252)을 통해 제2 원격검침기(22)들로부터 생성된 검침정보를 전송받으며, 전송받은 검침정보를 데이터베이스부(253)에 저장함과 동시에 전송받은 검침정보를 모니터링한다.
또한 제어부(251)는 통신모듈(252)을 통해 제2 원격검침기(22)들의 통신상태 및 전압레벨을 입력받는다.
데이터베이스부(253)에는 제2 원격검침기(22)들로부터 전송받은 검침정보들이 저장된다.
또한 데이터베이스부(253)에는 제2 원격검침기(22)의 작동불량에 의해 누락된 수도사용량을 예측하기 위한 예측식(Y1), (Y2)들을 산출하기 위한 수학식들이 기 설정되어 저장된다.
예측식(Y1), (Y2)들은 작동불량으로 인하여 제2 원격검침기(22)에 수도사용량이 측정되지 않은 기간 동안의 수도사용량을 예측하기 위한 식이며, 수도사용량이 측정되지 않은 기간의 전후에 검침된 검침정보들을 활용하여 수도사용량을 예측한다. 이때 수도사용량을 예측하는 과정은 후술되는 도 7 내지 도 9에서 상세하게 설명하도록 한다.
정상작동여부 판단부(254)는 통신모듈(252)을 통해 입력받은 제2 원격검침기(22)들의 통신상태 및 전압레벨을 분석하여 제2 원격검침기(22)들의 정상작동여부를 판단한다.
이러한 정상작동여부 판단부(254)는 기 설정된 검침주기(p)가 경과되어도 제2 원격검침기(22)로부터 검침정보가 입력되지 않을 경우, 해당 제2 원격검침기(22)가 통신불량 또는 작동불량에 의해 검침정보가 누락되었다고 판단한다.
누락기간 산출부(255)는 정상작동여부 판단부(254)에 의해 검침정보가 누락되었다고 판단될 때 실행되며, 검침정보가 누락된 기간(이하 ‘누락기간(O)’이라고 함)을 산출한다.
이때 누락기간(O)은 검침정보가 누락되기 전에 검침된 검침정보인 제1 검침정보(P1)가 수집된 시간(t1)과, 검침정보가 누락된 후에 검침된 검침정보인 제2 검침정보(P2)가 수집된 시간(tn) 사이의 기간을 의미한다.
이때 설명의 편의를 위해, 제2 검침정보(P2)는 제1 검침정보(P1)가 추출된 시점으로부터 n번째 수집된 검침정보라고 예를 들어 설명하도록 한다.
또한 누락기간(O)은 n개의 검침정보가 수집된 기간이기 때문에 검침주기(p)에 (n-1)을 곱해줌으로써 누락기간(O)의 길이를 산출할 수 있다.
도 7은 도 6의 누락검침정보 예측부의 블록도이고, 도 8은 제1 예측식에 의해 생성된 그래프의 예시도이고, 도 9는 제2 예측식에 의해 생성된 그래프의 예시도이다.
수도의 경우에는 신체 또는 물건을 세척할 때 주로 사용되며, 동일한 수도사용량(W)으로 지속적으로 사용될 경우, 또는 동일한 세기로 수도사용량(W)을 증가 또는 감소될 때 직선(일차함수)의 형상으로 나타나되, 수도의 세기가 변화될 때 곡선(이차함수)의 형상으로 나타도록 구성된다.
즉, 수도사용량(W)은 시간(t)에 따른 일차함수와 이차함수의 조합으로 표현될 수 있다.
이러한 특성을 활용하여 누락검침정보 예측부(256)는 일차함수 또는 이차함수 형식의 수학식들에 누락기간(O)의 전후에 획득된 검침정보들을 대입하여 예측식(Y1), (Y2)들을 생성하며, 생성된 예측식(Y1), (Y2)들에 검침시간(t)을 대입함으로써 누락기간(O)동안 누락된 수도사용량(W)을 예측한다.
누락검침정보 예측부(256)는 도 7에 도시된 바와 같이, 전후검침정보 추출모듈(2561), 차이값 산출모듈(2562), 변화율 산출모듈(2563), 비교모듈(2564), 제1 예측식 생성모듈(2565), 제2 예측식 생성모듈(2566), 예측수도사용량 측정모듈(2567)로 이루어진다
전후검침정보 추출모듈(2561)은 데이터베이스부(253)로부터 제1 검침정보(P1) 이전 순서에 수집된 검침정보(이하 ‘이전검침정보(P0)’라고 함)와, 제2 검침정보(P2)의 이후 순서에 수집된 직후에 수집된 검침정보(이하 ‘이후검침정보(P3)’라고 함)를 데이터베이스부(253)로부터 추출한다.
차이값 산출모듈(2562)은 1)제1 검침정보(P1)의 수도사용량(W1)과, 이전검침정보(P0)의 수도사용량(W0)의 차이값인 제1 차이값(D1, D1=W1-W0)과, 2)이후검침정보(P3)의 수도사용량(Wn+1)과 제2 검침정보(P2)의 수도사용량(Wn)의 차이값인 제2 차이값(D2, D2=Wn+1-Wn)을 산출한다.
변화율 산출모듈(2563)은 차이값 산출모듈(2562)에 의해 산출된 제1 차이값(D1)을 검침주기(p)로 나눈 값인 제1 변화율(C1, C1=D1/p), 제2 차이값(D2)을 검침주기(p)로 나눈값인 제2 변화율(C2, C2=D2/p)을 산출한다.
이때 산출된 변화율(C1), (C2)들은 해당 지점에서 수도사용량(W)의 변화율을 의미하며, 누락된 검침정보들을 예측할 때 활용된다.
비교모듈(2564)은 변화율 산출모듈(2563)에 의해 변화율(C1), (C2)들이 산출되었을 때, 변화율(C1), (C2)들의 차이값(C2-C1)을 산출하며, 산출된 변화율(C1), (C2)들의 차이값의 절대값(lC2-C1l)을 기 설정된 상수 ‘α‘와 비교한다.
이때 비교모듈(2564)은 1)변화율(C1), (C2)들 차이값의 절대값이 기 설정된 상수 ‘α‘ 미만일 때(lC2-C1l<α), 변화율의 차이값이 크지 않기 때문에 수도가 일정한 세기로 사용하였다고 판단하여 도 5에 도시된 바와 같이, 직선(일차함수) 형상의 제1 예측식(Y1)을 생성하는 제1 예측식 생성모듈(2565)을 실행하며, 2)변화율(C1), (C2)들 차이값의 절대값이 기 설정된 상수 ’α‘ 이상일 때(lC2-C1l≥α), 변화율의 차이값이 크기 때문에 사용자가 수도의 세기를 조절하는 시점이라고 판단하여 도 6에 도시된 바와 같이, 곡선(이차함수) 형상의 제2 예측식(Y2)을 생성하는 제2 예측식 생성모듈(2566)을 실행한다.
이러한 비교모듈(2564)은 변화율(C1), (C2)들 차이값의 절대값이 작을 경우에는 제1 검침정보(P1)의 수도사용량(W1)과, 제2 검침정보(P2)의 수도사용량(W2)을 잇는 1차 함수인 제1 예측식(Y1)을 생성하여 누락된 검침정보들을 생성할 수 있도록 하며, 변화율(C1), (C2)들 차이값의 절대값이 클 경우에는 제1 검침정보(P1)의 수도사용량(W1)과, 제2 검침정보(P2)의 수도사용량(W2)을 잇는 이차함수인 제2 예측식(Y2)을 생성하여 누락된 검침정보들을 생성할 수 있도록 한다.
제1 예측식 생성모듈(2565)은 변화율(C1), (C2)들 차이값의 절대값이 기 설정된 상수 ‘α‘ 미만일 때(lC2-C1l<α) 실행되며, 제1 검침정보의 수도사용량(W1)과 제2 검침정보의 수도사용량(Wn)을 직선으로 연결하는 제1 예측식(Y1)을 생성한다.
우선, 제1 예측식 생성모듈(2565)은 제1 검침정보(P1)의 수도사용량(W1)과, 제2 검침정보(P2)의 수도사용량(Wn)을 다음의 수학식 1에 대입하여 검침시간(t)에 대응되는 수도사용량(W)을 산출할 수 있는 1차 방정식인 제1 예측식(Y1)을 생성한다.
이때 ‘Y1’은 제1 예측식이고, ‘Wn‘는 제2 검침정보(P2)의 수도사용량이고, ’W1‘은 제1 검침정보(P1)의 수도사용량이고, t는 경과시간이고, t1은 제1 검침정보(P1)가 검침된 시점임
즉, 제1 예측식 생성모듈(2565)은 수학식 1을 통해, 검침시간(t)을 입력하였을 때, 입력된 검침시간(t)과 대응되는 수도사용량(W)을 산출할 수 있는 1차 방정식인 제1 예측식(Y1)을 신속하고 간단하게 산출할 수 있게 된다.
그러나 이러한 제1 예측식(Y1)의 경우에는 제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)의 차이가 작을 경우를 가정하여 산출된 1차 방정식이기 때문에 변화율(C1), (C2)들의 차이가 클 경우에는 실제 사용량과 예측 사용량 사이의 격차가 크게 발생하게 되는 문제가 발생하게 된다.
이러한 문제가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 변화율(C1), (C2)들의 차이가 클 경우에는 후술되는 [수학식 2]를 사용하여 이차함수인 제2 예측식(Y2)을 산출하여 누락된 검침정보들을 예측함으로써 실제 사용량과 예측 사용량 사이의 차이를 최소화한다.
제2 예측식 생성모듈(2566)은 변화율(C1), (C2)들 차이값의 절대값이 기 설정된 상수 ‘α‘ 이상일 때(lC2-C1l≥α) 실행되며, 제1 검침정보(P1)의 수도사용량(W1)과, 제2 검침정보(P2)의 수도사용량(Wn)을 곡선 형상으로 연결하는 제2 예측식(Y2)을 생성한다.
제2 예측식 생성모듈(2566)은 제1 검침정보(P1)의 수도사용량(W1)과, 제2 검침정보(P2)의 수도사용량(Wn), 제1 변화율(C1), 제2 변화율(C2)을 다음의 [수학식 2]에 대입하여 경과시간(t)에 대응되는 수도사용량(W)을 산출할 수 있는 이차함수인 제2 예측식(Y2)을 생성한다.
다음의 수학식 2는 제2 예측식을 산출하는 계산식이다.
이때 ‘Y2’는 제2 예측식이고, ‘C2’는 제2 변화율이고, ‘C1’은 제1 변화율이고, ‘tn’은 제2 검침정보가 검침된 검침시간이고, ‘t1’은 제1 검침정보가 검침된 검침시간이고, ‘W1’은 제1 검침정보의 수도사용량임
이러한 수학식 2을 산출하는 과정은 기 산출된 C2, C1, tn, t1, W1들을 이차함수에 대입하여 산출하며, 수학식 2를 산출하는 과정의 경우에는 기존에 공지된 다양한 방법이 사용될 수 있기 때문에 자세한 설명은 생략하도록 한다.
즉, 제2 예측식 생성모듈(2566)은 수학식 2를 통해, 검침시간(t)을 입력하였을 때, 입력된 검침시간(t)과 대응되는 예상 수도사용량(W)을 산출할 수 있는 이차함수인 제2 예측식(Y2)을 신속하고 간단하게 산출할 수 있게 된다.
이러한 제2 예측식 생성모듈(2566)은 단순히 제1 검침정보(P1)와 제2 검침정보(P2)를 직선으로 연결한 제1 예측식(Y1)과 달리, 누락기간(O)의 전후 기울기를 참조하여 이차함수인 제2 예측식(Y2)을 생성함으로써 사용자가 수도의 세기를 조절하였을 때와 같이 수도사용량이 곡선 형상으로 변화될 때에도 수도의 사용량을 실제와 유사하게 예측할 수 있게 된다.
예상수도사용량 측정모듈(2567)은 제1 예측식(Y1) 또는 제2 예측식(Y2) 중 하나가 생성되었을 때, 누락기간(O)에 포함되는 검침시간(t2, t3, …, tn-1)들을 생성된 예측식에 대입함으로써 누락된 검침정보들의 예상수도사용량(W2, W3, …, Wn-1)들을 측정한다.
이러한 검침정보 예측부(256)는 검침정보가 제2 원격검침기(22)들의 비정상작동에 의해 검침정보가 누락되었을 때, 누락기간(O)의 전후에 검침된 검침정보(P0), (P3)들을 데이터베이스부(253)로부터 추출하며, 검침정보(P0), (P1), (P2), (P3)들을 활용하여 예측식(Y1), (Y2)들을 생성함으로써 누락기간(O) 동안 사용된 수도사용량을 예측할 수 있도록 구성된다.
이때 검침정보 예측부(256)는 수도사용량이 일정하거나 일정한 비율로 증감될 때, 일차함수인 제1 예측식(Y1)을 활용하여 누락된 수도사용량을 측정하되, 수도사용량이 변화될 때, 이차함수인 제2 예측식(Y2)을 활용하여 누락된 수도사용량을 측정하도록 구성됨으로써 예측된 수도사용량의 정확성을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 제2 수도미터 원격검침 시스템(20)은 제2 원격검침기(22)들의 비정상작동에 의하여 검침정보가 누락될 때, 검침정보가 누락된 기간의 전후에 측정된 검침정보를 활용하여 누락기간(O)동안 사용된 수도사용량을 예측함으로써 제2 원격검침기(22)들에 의해 검침된 검침정보들의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
10 : 수도미터 원격검침 시스템
11 : 수도미터 12 : 원격검침기
13 : 표준원격검침기 14 : 관리자단말기
20 : 제2 수도미터 원격검침 시스템 21 : 제2 수도미터
22 : 제2 원격검침기 23 : 제2 표준원격검침기
24 : 제2 관리자단말기 25 : 통합관리서버
251 : 제어부 252 : 통신모듈
253 : 데이터베이스부 254 : 정상작동여부 판단부
255 : 누락기간 산출부 256 : 누락검침정보 예측부
11 : 수도미터 12 : 원격검침기
13 : 표준원격검침기 14 : 관리자단말기
20 : 제2 수도미터 원격검침 시스템 21 : 제2 수도미터
22 : 제2 원격검침기 23 : 제2 표준원격검침기
24 : 제2 관리자단말기 25 : 통합관리서버
251 : 제어부 252 : 통신모듈
253 : 데이터베이스부 254 : 정상작동여부 판단부
255 : 누락기간 산출부 256 : 누락검침정보 예측부
Claims (4)
- 작업자가 소지한 단말기이며, 각 수용가에 설치된 수도미터 및 상기 수도미터와 연결된 원격검침기가 정상적으로 동작하는지 여부를 테스트하기 위한 표준원격검침기에 있어서:
상기 표준원격검침기는
상기 수도미터 및 상기 원격검침기 중 적어도 하나 이상과 유무선 통신망으로 연결되며, 기 설정된 주기마다 연결된 노드로 검침정보 및 통신상태정보를 요청하기 위한 요청프레임을 전송하되, 요청프레임 전송 시, 기 설정된 연속전송횟수(m) 만큼 요청프레임들을 연속적으로 전송하며, 요청프레임을 전송한 노드로부터 요청프레임에 대응하는 응답프레임을 수신받으면, 수신받은 응답프레임을 분석하여 연결된 노드의 정상동작여부를 테스트하는 것을 특징으로 하는 표준원격검침기. - 각 수용가에 설치되어 수도사용량을 측정하는 수도미터들;
상기 수도미터들 각각에 연결되어 연결된 수도미터의 검침정보를 수신받으며, 수신받은 검침정보를 외부로 전송하는 원격검침기들;
작업자가 소지한 단말기이며, 각 수용가의 수도미터 및 원격검침기와 연결되어, 연결된 장비들이 정상적으로 동작하는지 여부를 테스트하기 위한 표준원격검침기;
상기 원격검침기들로부터 전송받은 수도사용량 정보를 저장 및 모니터링하는 통합관리서버를 포함하고,
상기 표준원격검침기는
상기 수도미터 및 상기 원격검침기 중 적어도 하나 이상과 유무선 통신망으로 연결되며, 기 설정된 주기마다 연결된 노드로 검침정보 및 통신상태정보를 요청하기 위한 요청프레임을 전송하되, 요청프레임 전송 시, 기 설정된 연속전송횟수(m) 만큼 요청프레임들을 연속적으로 전송하며, 요청프레임을 전송한 노드로부터 요청프레임에 대응하는 응답프레임을 수신받으면, 수신받은 응답프레임을 분석하여 연결된 노드의 정상동작여부를 테스트한 후, 테스트 결과를 상기 통합관리서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 수도미터 원격검침 시스템. - 제2항에 있어서, 상기 통합관리서버는
상기 원격검침기들로부터 전송받은 검침정보를 모니터링하는 제어부;
상기 원격검침기들 중 검침정보를 전송하지 않은 원격검침기인 누락대상을 검출하며, 누락대상 검출 시, 차후 누락대상으로부터 검침정보를 수신받으면, 해당 원격검침기의 검침정보가 누락된 기간인 누락기간(O)을 산출하는 누락기간 산출부;
상기 누락기간 산출부에 의해 산출된 누락기간(O) 동안의 검침정보를 예측하는 누락검침정보 예측부를 포함하고,
상기 누락검침정보 예측부는
누락기간(O) 이전에 검침된 검침정보를 제1 검침정보(P1)라고 하고, 누락기간(O) 이후에 검침된 검침정보를 제2 검침정보(P2)라고 할 때, 상기 제1 검침정보(P1) 이전 순서에 검침된 검침정보인 이전검침정보(P0)와, 제2 검침정보(P2) 이후 순서에 검침된 검침정보인 이후검침정보(P3)를 추출하는 전후검침정보 추출모듈;
상기 전후검침정보 추출모듈에 의해 추출된 제1 검침정보(P1)와 상기 이전검침정보(P0)의 차이값인 제1 차이값(D1)과, 이후검침정보(P3)와 제2 검침정보(P2)의 차이값인 제2 차이값(D2)을 산출하는 차이값 산출모듈;
상기 차이값 산출모듈에 의해 산출된 제1 차이값(D1) 및 제2 차이값(D2)을 검침주기(p)로 각각 나누어 제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)을 산출하는 변화율 산출모듈;
상기 변화율 산출모듈을 통해 산출된 제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)의 차이값의 절대값을 기 설정된 상수값 ‘α‘와 비교하며, 1)제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)의 차이값의 절대값이 상수값 ‘α‘ 미만일 경우에는 수도사용량이 누락기간(O) 내에서 직선(C1) 형상으로 그려진다고 예측하되, 2)제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)의 차이값의 절대값이 상수값 ‘α‘ 이상일 경우에는 수도사용량이 누락기간(O) 내에서 곡선 형상으로 그려진다고 예측하는 비교모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수도미터 원격검침 시스템. - 제3항에 있어서, 상기 누락검침정보 예측부는
상기 비교모듈에 의해 제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)의 차이값의 절대값이 상수값 ‘α‘ 미만이라고 판단될 때 실행되는 제1 예측식 생성모듈;
상기 비교모듈에 의해 제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2)의 차이값의 절대값이 상수값 ‘α‘ 이상이라고 판단될 때 실행되는 제2 예측식 생성모듈을 더 포함하고,
상기 제1 예측식 생성모듈은
제2 검침정보(P2)의 수도사용량(Wn)과 제1 검침정보(P1)의 수도사용량(W1), 제1 검침정보(P1)가 검침된 시간(t1)을 다음의 수학식 1에 대입하여 일차함수인 제1 예측식(Y1)을 생성하고,
상기 제2 예측식 생성모듈은
제1 변화율(C1)과 제2 변화율(C2), 제1 검침정보(P1)가 검침된 시간(t1), 제2 검침정보(P2)가 검침된 시간(tn), 제1 검침정보(P1)의 수도사용량(W1)을 다음의 수학식 2에 대입하여 이차함수인 제2 예측식(Y2)을 생성하는 것을 특징으로 하는 수도미터 원격검침 시스템.
[수학식 1]
이때 ‘Y1’은 제1 예측식이고, ‘Wn‘는 제2 검침정보(P2)의 수도사용량이고, ’W1‘은 제1 검침정보(P1)의 수도사용량이고, t는 경과시간이고, t1은 제1 검침정보(P1)가 검침된 시점임
[수학식 2]
이때 ‘Y2’는 제2 예측식이고, ‘C2’는 제2 변화율이고, ‘C1’은 제1 변화율이고, ‘tn’은 제2 검침정보가 검침된 검침시간이고, ‘t1’은 제1 검침정보가 검침된 검침시간이고, ‘W1’은 제1 검침정보의 수도사용량임
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220059169A KR20230159159A (ko) | 2022-05-13 | 2022-05-13 | 수도미터 원격검침 시스템 장애 감지를 위한 표준원격검침기 및 이를 이용한 평가 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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| KR1020220059169A KR20230159159A (ko) | 2022-05-13 | 2022-05-13 | 수도미터 원격검침 시스템 장애 감지를 위한 표준원격검침기 및 이를 이용한 평가 방법 |
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| KR (1) | KR20230159159A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117490810A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 浙江黄氏建设科技股份有限公司 | 一种基于定位信息的水表远程监控方法及监控系统 |
| CN118096240A (zh) * | 2024-04-23 | 2024-05-28 | 深圳市一合智能科技有限公司 | 一种物联网水表用量异常检测方法及系统 |
-
2022
- 2022-05-13 KR KR1020220059169A patent/KR20230159159A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
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| CN117490810A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 浙江黄氏建设科技股份有限公司 | 一种基于定位信息的水表远程监控方法及监控系统 |
| CN117490810B (zh) * | 2023-12-29 | 2024-03-22 | 浙江黄氏建设科技股份有限公司 | 一种基于定位信息的水表远程监控方法及监控系统 |
| CN118096240A (zh) * | 2024-04-23 | 2024-05-28 | 深圳市一合智能科技有限公司 | 一种物联网水表用量异常检测方法及系统 |
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