KR20240076855A - Meteorological climate data processing system for digital twin platform and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위험기상의 상황이 예측되는 경우, 디지털 트윈 플랫폼의 3차원 가시화 서비스 제공을 위한 자료 처리부의 예상 부하 추정에 따라 기상 예보를 위한 생산데이터를 미리 다수의 서버에서 분산 생산 및 분산 저장하도록 함으로써 다수 접속자의 단시간의 집중 접속에 따른 데이터 처리 과부하에 대비하고 원활하게 디지털 트윈을 통한 기상기후 서비스가 가능하도록 하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템 및 그 방법을 제공한다.The present invention relates to a meteorological and climate data processing system and method for a digital twin platform, and more specifically, to estimate the expected load of the data processing unit for providing a 3D visualization service of the digital twin platform when a hazardous weather situation is predicted. Accordingly, production data for weather forecasts are produced and stored distributedly on multiple servers in advance, thereby preparing for data processing overload due to short-term intensive access by many users and enabling smooth weather and climate services through digital twins. Provides a meteorological and climate data processing system and method for the twin platform.
Description
본 발명은 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위험기상 상황이 예측되는 경우, 디지털 트윈 플랫폼의 3차원 가시화 서비스 제공을 위한 자료 처리부의 예상 부하 추정에 따라 기상 예보를 위한 생산데이터를 미리 다수의 서버에서 분산 생산 및 분산 저장하도록 함으로써 다수 접속자의 단시간의 집중 접속에 따른 데이터 처리 과부하에 대비하고 원활하게 디지털 트윈을 통한 기상기후 서비스가 가능하도록 하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a meteorological and climate data processing system and method for a digital twin platform, and more specifically, when a hazardous weather situation is predicted, to estimate the expected load of the data processing unit for providing a 3D visualization service of the digital twin platform. Accordingly, production data for weather forecasts are produced and stored distributedly on multiple servers in advance, thereby preparing for data processing overload due to short-term intensive access by many users and enabling smooth weather and climate services through digital twins. It relates to a meteorological and climate data processing system and method for a platform.
디지털 트윈(Digital Twin)은 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션 함으로써 현실 자산의 특성에 대한 정확한 정보를 얻기 위한 기술을 말한다.Digital Twin refers to a technology for obtaining accurate information about the characteristics of real assets by creating twins of objects in reality on a computer and simulating situations that may occur in reality on a computer.
현실 자산의 각종 상태, 생산성, 동작 시나리오 등을 알 수 있으므로 여러 산업들의 생산, 서비스 등 전반에 걸쳐 효율을 향상시킬 수 있으므로 최근 주목받고 있다.It has recently been attracting attention because it can improve efficiency across production and services in various industries by providing information on the various states, productivity, and operation scenarios of real assets.
디지털 트윈의 실용적인 정의는 2010년에 나사(NASA)에서 우주선의 물리 모델 시뮬레이션을 위해 최초로 시작되었다. 이후 제너럴 일렉트릭(GE: General Electric)에서 제조업에 디지털 트윈을 적용하며 폭넓게 확산되었다. 디지털 트윈은 물리적인 사물, 공간, 환경, 사람, 프로세스 등의 자산을 소프트웨어를 사용하여 가상의 모델로 만들어 실세계에서 하는 것과 같이 동작시키거나 동일한 행위를 해볼 수 있게 한다. 즉, 사용자는 가상의 세계에서 현실 세계 자산의 정보를 확인하거나 모의실험(시뮬레이션)을 통해 자산의 미래 상태를 정확하게 예측할 수 있다.The practical definition of a digital twin first began at NASA in 2010 for simulating physical models of spacecraft. Afterwards, General Electric (GE) applied digital twins to the manufacturing industry and it spread widely. A digital twin uses software to create virtual models of assets such as physical objects, spaces, environments, people, and processes, allowing them to operate or perform the same actions as they do in the real world. In other words, users can check information about real-world assets in the virtual world or accurately predict the future status of assets through simulation.
예를 들어 스마트 공장(smart factory) 분야에서 제품을 제조할 때, 디지털 트윈은 물리적 제품과 디지털·가상 제품 그리고 두 제품 간의 연결이라는 세 가지 부분으로 구성된다. 물리적 제품을 디지털·가상 제품으로 표현하고 똑같이 동작시키려면 디지털 모델 생성 기술과 디지털·가상 제품 동기화 기술이 필요하다. 또한 제조공정 전반에 걸쳐 사물 인터넷(IoT)과 센서를 배치하여 생산 환경, 제조 설비, 행동 특성 및 수행 중인 작업들에 대한 데이터를 실시간으로 수집하고 수집한 데이터가 디지털·가상 제품에 반영되어야 한다.For example, when manufacturing products in the smart factory field, the digital twin consists of three parts: the physical product, the digital/virtual product, and the connection between the two products. In order to express physical products as digital and virtual products and operate them identically, digital model creation technology and digital and virtual product synchronization technology are required. In addition, the Internet of Things (IoT) and sensors must be deployed throughout the manufacturing process to collect data on the production environment, manufacturing facilities, behavioral characteristics, and tasks being performed in real time, and the collected data must be reflected in digital and virtual products.
디지털 트윈은 독립된 가상세계의 운영에 중점을 두는 메타버스와 달리 사물 인터넷(IoT), 센서, 초고속 통신 등의 기술을 결합해 현실의 상태를 가상의 디지털 공간에 실시간으로 반영하고 쌍둥이와 같이 동작시키는 데 중점을 둔다. 도시 인프라에 디지털 트윈 기술을 적용하여 자율주행을 도울 수 있는 정밀한 도로 지도 제작과 교통 효율성 향상에도 활용할 수 있으며 제조, 에너지, 항공, 헬스케어, 자동차, 국방 등 다양한 산업·사회 문제를 해결할 수 있다. 디지털 트윈은 특히, 사이버 물리 시스템(CPS: Cyber-Physical Systems)과 연계하여 현실을 실시간으로 정밀하게 모니터링·제어하고 자산 최적화, 돌발 사고 최소화, 생산성 증가 등 인간 행위와 관련된 모든 과정의 효율성을 높일 수 있다.Unlike Metaverse, which focuses on the operation of an independent virtual world, digital twin combines technologies such as the Internet of Things (IoT), sensors, and high-speed communication to reflect the state of reality in real time in a virtual digital space and operate like a twin. focus on By applying digital twin technology to city infrastructure, it can be used to create precise road maps that can help autonomous driving and improve transportation efficiency, and can solve various industrial and social problems such as manufacturing, energy, aviation, healthcare, automobiles, and national defense. In particular, digital twins can precisely monitor and control reality in real time by linking with cyber-physical systems (CPS) and increase the efficiency of all processes related to human behavior, such as asset optimization, minimizing unexpected accidents, and increasing productivity. there is.
최근에는 가상공간에 실제 도시와 동일한 도시를 구축하고 여기에서 인구 분포, 안전, 복지, 환경, 상권, 교통 등 각종 도시행정을 먼저 시험해 검증하는 데에도 디지털 트윈 기술이 활용되고 있다. 가상공간에 디지털 트윈이 구축되면 정책을 실제 도시에 도입하기 전에 효율성을 검증하고 부족한 부분을 보완할 수 있다. 예를 들면 도시에 도로를 만들면 실제 주변 교통량에 어떤 영향을 주는지 등을 도로 구축 전에 파악할 수 있게 된다.Recently, digital twin technology is being used to build a city identical to a real city in virtual space and first test and verify various city administrations such as population distribution, safety, welfare, environment, commercial districts, and transportation. If a digital twin is established in a virtual space, the efficiency can be verified and any shortcomings can be supplemented before the policy is introduced into the actual city. For example, if a road is built in a city, it will be possible to determine what effect it will have on the actual surrounding traffic before building the road.
국내에서는 세종시가 스마트시티 디지털 트윈 플랫폼을 한국전자통신연구원(ETRI)과 함께 개발해 세종시에 적용할 계획이다. 또 전주시는 안전하고 편리한 도시를 만들기 위해 한국국토정보공사와 협력해 전주시의 행정 데이터와 한국국토정보공사의 IT를 접목시킨 디지털 트윈 도시를 만들기로 하였다.In Korea, Sejong City plans to develop a smart city digital twin platform with the Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) and apply it to Sejong City. In addition, in order to create a safe and convenient city, Jeonju City decided to cooperate with Korea Land and Information Corporation to create a digital twin city that combines Jeonju City's administrative data and Korea Land and Information Corporation's IT.
그런데, 스마트시티를 위한 기상기후 데이터에 대한 수집, 처리, 분석, 저장, 서비스에 이르는 데이터 전주기에 대한 관리체계가 필요하다.However, a management system for the entire data cycle from collection, processing, analysis, storage, and service of meteorological and climate data for smart cities is needed.
기상기후 데이터는 각 기관 및 관측소로부터 수집되어 중앙 서버에 전달되며, 중앙 서버는 기상기후 데이터를 이용한 다양한 분석을 수행하고 그에 따른 결과를 제공할 수 있는데, 단순 기상기후 데이터를 제공하는 경우에는 기상기후 데이터의 처리에 필요한 자원이나 시간이 크게 소요되지 않으나, 디지털 트윈을 위한 고해상도 3차원 데이터를 출력하기 위해서는 수집된 데이터를 변환하고 처리하는데 많은 양의 데이터가 필요하므로 이에 대한 대비가 필요하다. 특히, 기상 상황이 안 좋아서 사용자들의 기상기후 서비스 요청이 많아지는 경우 필요한 데이터는 기하급수적으로 증가하므로 이에 대한 대비가 필요하다.Meteorological and climate data are collected from each organization and observatory and delivered to the central server. The central server can perform various analyzes using meteorological and climate data and provide the results accordingly. In the case of providing simple meteorological and climate data, the meteorological and climate data Although it does not take a lot of resources or time to process the data, in order to output high-resolution 3D data for digital twins, a large amount of data is needed to convert and process the collected data, so preparation is needed. In particular, when user requests for weather and climate services increase due to bad weather conditions, the required data increases exponentially, so preparation is needed.
한국등록특허 [10-2145448]에서는 기상 기후 자료의 유통 서비스를 제공하는 서비스 제공 장치 및 유통 서비스 제공 방법이 개시되어 있다.Korean registered patent [10-2145448] discloses a service providing device and distribution service providing method for providing distribution services of meteorological and climate data.
한국등록특허 [10-2397921]에서는 디지털 트윈 기술 및 운용 데이터를 이용한 항공기의 예방 정비 정보 제공 시스템 및 그 방법이 개시되어 있다.Korean registered patent [10-2397921] discloses a system and method for providing preventive maintenance information for aircraft using digital twin technology and operational data.
한국공개특허 [10-2021-0116798]에서는 디지털 트윈을 이용하여 선박의 경제운항을 위한 파랑 정보 수집 장치가 개시되어 있다.In Korea Patent Publication [10-2021-0116798], a wave information collection device for economic operation of ships using digital twin is disclosed.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 위험기상의 상황이 예측되는 경우, 디지털 트윈 플랫폼의 3차원 가시화 서비스 제공을 위한 자료 처리부의 예상 부하 추정에 따라 기상 예보를 위한 생산데이터를 미리 다수의 서버에서 분산 생산 및 분산 저장하도록 함으로써 다수 접속자의 단시간의 집중 접속에 따른 데이터 처리 과부하에 대비하고 원활하게 디지털 트윈을 통한 기상기후 서비스가 가능하도록 하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the problems described above, and the purpose of the present invention is to estimate the expected load of the data processing unit for providing a 3D visualization service of a digital twin platform when a hazardous weather situation is predicted. Accordingly, production data for weather forecasts are produced and stored distributedly on multiple servers in advance, thereby preparing for data processing overload due to short-term intensive access by many users and enabling smooth weather and climate services through digital twins. It provides a meteorological and climate data processing system and method for the platform.
본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The purposes of the embodiments of the present invention are not limited to the purposes mentioned above, and other purposes not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. .
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템은, 디지털 트윈 서비스 단말기(101)를 통해 기상기후 서비스 요청을 입력받고, 요청받은 서비스에 대하여 필요한 데이터를 자료 교환부(120)로부터 전달받아 상기 디지털 트윈 사용자 단말기(101)로 서비스하기 위한 자료 서비스부(110); 상기 자료 서비스부(110)의 요청에 따라 데이터 처리 정적 시나리오 또는 데이터 처리 동적 시나리오에 기반하여 상기 자료 처리부(130)를 제어하고, 상기 자료 처리부(130)로부터 필요한 데이터를 수신하여 상기 자료 서비스부(110)로 전달하기 위한 상기 자료 교환부(120); 상기 자료 교환부(120)의 제어에 따라 필요한 기상 기후 데이터를 수집, 생성 및 저장하기 위한 상기 자료 처리부(130); 기상예보 자료로부터 위험기상 여부를 판단하기 위한 위험기상 판단부(140); 및 상기 위험기상 판단부(140)의 판단에 따른 해당 위험기상시의 데이터 처리를 위한 동적 시나리오를 생성하기 위한 동적 시나리오 생성부(150)를 포함한다.The meteorological and climate data processing system for the digital twin platform according to an embodiment of the present invention to achieve the above-mentioned purpose receives a meteorological and climate service request through the digital twin service terminal 101 and provides the requested service. a data service unit 110 for receiving necessary data from the data exchange unit 120 and serving it to the digital twin user terminal 101; At the request of the data service unit 110, the data processing unit 130 is controlled based on a data processing static scenario or a data processing dynamic scenario, and necessary data is received from the data processing unit 130, and the data service unit ( The data exchange unit 120 for transmitting to 110); The data processing unit 130 for collecting, generating and storing necessary weather and climate data under the control of the data exchange unit 120; A hazardous weather determination unit 140 for determining whether hazardous weather occurs from weather forecast data; and a dynamic scenario generation unit 150 for generating a dynamic scenario for data processing at the time of the hazardous weather according to the judgment of the hazardous weather determination unit 140.
상기 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템은, 상기 생성된 동적 시나리오에 따라 처리된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능을 학습하기 위한 동적데이터 처리 학습부; 및 상기 학습된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능에 따라 위험기상별 동적 시나리오를 수정하기 위한 동적시나리오 수정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The meteorological and climate data processing system for the digital twin platform includes a dynamic data processing learning unit for learning the generation and storage process and processing performance of data processed according to the generated dynamic scenario; and a dynamic scenario modification unit for modifying the dynamic scenario for each hazardous weather according to the generation and storage process and processing performance of the learned data.
상기 자료 교환부(120)는, 해당 위험기상에서의 자료 처리부의 예상 처리 부하를 계산하고, 상기 계산한 예상 처리 부하로부터 전체 부하를 추정하여 잠재적 과부하 상태 여부를 판단하고, 잠재적 과부하 상태임에 따라 시간 단위로 상기 자료 처리부의 캐시 저장공간을 할당하는 것을 특징으로 하고, 상기 자료 처리부가 해당 위험기상시의 생산데이터를 생산하여 상기 캐시 저장공간에 저장하면, 상기 자료 교환부가 상기 캐시 저장공간에서 필요한 생산데이터를 찾아 상기 자료 서비스부로 전달하는 것을 특징으로 한다.The data exchange unit 120 calculates the expected processing load of the data processing unit in the hazardous weather, estimates the total load from the calculated expected processing load, determines whether or not it is in a potential overload state, and determines whether it is in a potential overload state. Characterized in that the cache storage space of the data processing unit is allocated on a time basis, and when the data processing unit produces production data at the time of the dangerous weather and stores it in the cache storage space, the data exchange unit produces the production data required in the cache storage space. It is characterized by finding production data and delivering it to the data service department.
제3항에 있어서, 상기 예상 처리 부하는, 하기 [수학식 1]을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하고, [수학식 1] tpp = ip(위험기상 생산데이터(1)) x ic(위험기상 생산데이터(1)) + ip(위험기상 생산데이터(2)) x ic(위험기상 생산데이터(2)) + ... + ip(위험기상 생산데이터(n)) x ic(위험기상 생산데이터(n), 여기서, tpp는 자료처리부 처리부하(Total Processing Power), ip(n)는 n번째 생산데이터의 생산처리부하(Information Processing for n), ic(n)는 n번째 생산데이터의 시간당 생산 횟수(Information Creation Count for n)로 "1시간/n번째 생산데이터 자료생산주기"로 계산되는 것을 특징으로 하고, 전체 부하는 하기 [수학식 2]로 계산되는 것을 특징으로 하고, [수학식 2] 전체 부하 = 자료처리부 처리부하(tpp) x nou x 산출범위시간, 여기서, nou는 디지털 트윈의 예상 사용자 수(Number of DT user)이고, 산출범위시간은 위험기상의 정의에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고, 상기 전체 부하가 자료 처리부의 용량의 기설정 비율을 초과하는 경우 잠재적 과부하 상태라고 판단하는 것을 특징으로 한다.The method of claim 3, wherein the expected processing load is calculated using the following [Equation 1], [Equation 1] tpp = ip (hazardous weather production data (1)) x ic (hazardous weather Production data (1)) + ip (Hazardous weather production data (2)) x ic (Hazardous weather production data (2)) + ... + ip (Hazardous weather production data (n)) x ic (Hazardous weather production data (n), where tpp is the data processing unit processing load (Total Processing Power), ip(n) is the production processing load of the nth production data (Information Processing for n), and ic(n) is the hourly production of the nth production data. It is characterized in that it is calculated as “1 hour / nth production data data production cycle” in terms of number (Information Creation Count for n), and the total load is characterized in that it is calculated by the following [Equation 2], [Equation 2] ] Total load = data processing unit processing load (tpp) And, if the total load exceeds the preset ratio of the capacity of the data processing unit, it is characterized as a potential overload state.
상기 캐시 저장공간의 크기(용량)는, 해당 위험기상시에 생산해야할 모든 생산데이터에 대하여 현재시간부터 상기 산출범위시간까지 1시간 단위로 저장할 수 있는 크기로 할당되는 것을 특징으로 한다.The size (capacity) of the cache storage space is characterized in that it is allocated to a size that can be stored in one hour units from the current time to the calculation range time for all production data to be produced during the relevant dangerous weather.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자료 서비스부, 자료 교환부 및 자료 처리부를 포함하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템에서의 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법은, 수신한 기상 예보 자료에 기반하여 위험기상 여부를 판단하는 위험기상 판단단계(S510); 위험기상 상황이 아님에 따라 기설정된 데이터 처리 정적 시나리오에 따라 데이터 생성 및 저장을 수행하는 정적데이터 처리단계(S520); 위험기상 상황임에 따라 데이터 처리 동적 시나리오를 생성하는 동적시나리오 생성단계(S530); 및 상기 생성된 동적 시나리오에 따라 데이터의 생성 및 저장을 수행하는 동적데이터 처리단계(S540)를 포함한다.In addition, weather for a digital twin platform in a meteorological and climate data processing system for a digital twin platform including a data service unit, a data exchange unit, and a data processing unit according to an embodiment of the present invention to achieve the above-mentioned object. The climate data processing method includes a hazardous weather determination step (S510) that determines whether or not there is hazardous weather based on the received weather forecast data; A static data processing step (S520) of generating and storing data according to a preset data processing static scenario according to non-hazardous weather conditions; A dynamic scenario creation step (S530) that generates a data processing dynamic scenario according to a hazardous weather situation; and a dynamic data processing step (S540) of generating and storing data according to the generated dynamic scenario.
상기 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법은, 상기 생성된 동적 시나리오에 따라 처리된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능을 학습하는 동적데이터 처리 학습단계(S550); 및 상기 학습된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능에 따라 위험기상별 동적 시나리오를 수정하는 동적시나리오 수정단계(S560)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The meteorological and climate data processing method for the digital twin platform includes a dynamic data processing learning step (S550) of learning the generation and storage process and processing performance of data processed according to the generated dynamic scenario; And characterized by further comprising a dynamic scenario modification step (S560) of modifying the dynamic scenario for each hazardous weather according to the generation and storage process and processing performance of the learned data.
상기 동적데이터 처리단계(S540)는, 해당 위험기상에서의 자료 처리부의 예상 처리 부하를 계산하는 단계(S610); 상기 계산한 예상 처리 부하로부터 전체 부하를 추정하여 잠재적 과부하 상태 여부를 판단하는 단계(S620); 상기 판단단계(S620)의 판단 결과, 잠재적 과부하 상태가 아니면 "S610"단계로 진행하는 단계; 상기 판단단계(S620)의 판단 결과, 잠재적 과부하 상태임에 따라 시간 단위로 상기 자료 처리부의 캐시 저장공간을 할당하는 단계(S630); 해당 위험기상시의 생산데이터를 생산하여 상기 캐시 저장공간에 저장하는 단계(S640); 상기 자료 교환부가 상기 캐시 저장공간에서 필요한 생산데이터를 찾아 상기 자료 서비스부로 전달하여 서비스하는 단계(S650); 위험기상이 종료되는지 판단하는 단계(S660); 상기 판단단계(S660)의 판단 결과, 위험기상 상황이 종료되지 않음에 따라 "S630"단계로 진행하는 단계; 및 상기 판단단계(S660)의 판단 결과, 위험기상 상황이 종료됨에 따라, 할당된 캐시 저장공간을 취소하고 "S520"단계로 진행하는 단계(S670)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The dynamic data processing step (S540) includes calculating the expected processing load of the data processing unit in the hazardous weather (S610); Estimating the total load from the calculated expected processing load and determining whether there is a potential overload state (S620); As a result of the determination in the determination step (S620), if it is not a potential overload state, proceeding to step “S610”; As a result of the determination in the determination step (S620), a step (S630) of allocating the cache storage space of the data processing unit on a time basis according to a potential overload state; A step of producing production data for the corresponding dangerous weather and storing it in the cache storage space (S640); The data exchange unit searches for necessary production data in the cache storage space and delivers it to the data service unit for service (S650); A step of determining whether the hazardous weather has ended (S660); As a result of the judgment in the determination step (S660), if the hazardous weather situation does not end, proceeding to step “S630”; And as a result of the determination in the determination step (S660), the hazardous weather situation is terminated, and the allocated cache storage space is canceled and the step (S670) proceeds to step "S520".
상기 예상 처리 부하는, 하기 [수학식 1]을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하고, [수학식 1] tpp = ip(위험기상 생산데이터(1)) x ic(위험기상 생산데이터(1)) + ip(위험기상 생산데이터(2)) x ic(위험기상 생산데이터(2)) + ... + ip(위험기상 생산데이터(n)) x ic(위험기상 생산데이터(n), 여기서, tpp는 자료처리부 처리부하(Total Processing Power), ip(n)는 n번째 생산데이터의 생산처리부하(Information Processing for n), ic(n)는 n번째 생산데이터의 시간당 생산 횟수(Information Creation Count for n)로 "1시간/n번째 생산데이터 자료생산주기"로 계산되는 것을 특징으로 하고, 전체 부하는 하기 [수학식 2]로 계산되는 것을 특징으로 하고, [수학식 2] 전체 부하 = 자료처리부 처리부하(tpp) x nou x 산출범위시간, 여기서, nou는 디지털 트윈의 예상 사용자 수(Number of DT user)이고, 산출범위시간은 위험기상의 정의에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고, 상기 전체 부하가 자료 처리부의 용량의 기설정 비율을 초과하는 경우 잠재적 과부하 상태라고 판단하는 것을 특징으로 한다.The expected processing load is characterized in that it is calculated using the following [Equation 1], [Equation 1] tpp = ip (hazardous weather production data (1)) x ic (hazardous weather production data (1)) + ip(Hazardous weather production data (2)) x ic(Hazardous weather production data (2)) + ... + ip(Hazardous weather production data (n)) x ic(Hazardous weather production data (n), where tpp is the data processing unit processing load (Total Processing Power), ip(n) is the production processing load of the nth production data (Information Processing for n), and ic(n) is the number of production times per hour of the nth production data (Information Creation Count for n) is calculated as "1 hour/nth production data data production cycle", and the total load is calculated as the following [Equation 2], [Equation 2] total load = data processing unit Processing load (tpp) If the capacity of the data processing unit exceeds a preset rate, it is characterized as a potential overload state.
상기 캐시 저장공간의 크기(용량)는, 해당 위험기상시에 생산해야할 모든 생산데이터에 대하여 현재시간부터 상기 산출범위시간까지 1시간 단위로 저장할 수 있는 크기로 할당되는 것을 특징으로 한다.The size (capacity) of the cache storage space is characterized in that it is allocated to a size that can be stored in one hour units from the current time to the calculation range time for all production data to be produced during the relevant dangerous weather.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium storing a program for implementing a meteorological and climate data processing method for the digital twin platform is provided.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법을 구현하기 위해, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램이 제공되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a program stored in a computer-readable recording medium is provided to implement a meteorological and climate data processing method for the digital twin platform.
본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템 및 그 방법에 의하면, 위험기상의 상황이 예측되는 경우, 디지털 트윈 플랫폼의 3차원 가시화 서비스 제공을 위한 자료 처리부의 예상 부하 추정에 따라 기상 예보를 위한 생산데이터를 미리 다수의 서버에서 분산 생산 및 분산 저장하도록 함으로써 다수 접속자의 단시간의 집중 접속에 따른 데이터 처리 과부하에 대비하고 원활하게 디지털 트윈을 통한 기상기후 서비스가 가능한 효과가 있다.According to the meteorological and climate data processing system and method for a digital twin platform according to an embodiment of the present invention, when a hazardous weather situation is predicted, the expected load of the data processing unit for providing a 3D visualization service of the digital twin platform is estimated. Accordingly, by distributing and storing production data for weather forecasts on multiple servers in advance, it is possible to prepare for data processing overload due to short-term intensive access by many users and to smoothly provide weather and climate services through digital twins. .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템 및 그 방법에 의하면, 위험기상의 상황이 예측되는 경우, 디지털 트윈 플랫폼의 3차원 가시화 서비스 제공을 위한 자료 처리를 동적 시나리오에 따라 미리 처리하고, 해당 동적 시나리오에 따라 처리된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능을 학습하여 위험기상별 동적 시나리오를 유연하게 변경할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the meteorological and climate data processing system and method for the digital twin platform according to an embodiment of the present invention, when a hazardous weather situation is predicted, data processing for providing a 3D visualization service of the digital twin platform is performed dynamically. It has the effect of being able to flexibly change the dynamic scenario for each hazardous weather by pre-processing it according to the scenario and learning the generation and storage process and processing performance of the data processed according to the dynamic scenario.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템의 구성도.
도 2 및 3은 본 발명에서 정의하고 있는 위험기상에 대하여 설명하기 위한 도면들.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템에서 생성하는 생산데이터를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법의 일 실시예 흐름도.
도 6은 도 5의 동적데이터 처리 단계(S540)의 일 실시예 상세 흐름도.1 is a configuration diagram of a meteorological and climate data processing system for a digital twin platform according to an embodiment of the present invention.
Figures 2 and 3 are drawings to explain hazardous weather defined in the present invention.
Figure 4 is a diagram illustrating production data generated by a meteorological and climate data processing system for a digital twin platform according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flowchart of an embodiment of a meteorological and climate data processing method for a digital twin platform according to the present invention.
Figure 6 is a detailed flowchart of one embodiment of the dynamic data processing step (S540) of Figure 5.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, processes, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, processes, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. No.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle of definability, it must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. In addition, if there is no other definition in the technical and scientific terms used, they have meanings commonly understood by those skilled in the art to which this invention pertains, and the gist of the present invention is summarized in the following description and accompanying drawings. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure are omitted. The drawings introduced below are provided as examples to ensure that the idea of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. Additionally, like reference numerals refer to like elements throughout the specification. It should be noted that like elements in the drawings are represented by like symbols wherever possible.
설명에 앞서, 본 명세서( 및 특허청구범위)에서 사용되는 용어에 대해 간단히 설명하도록 한다.Prior to explanation, the terms used in this specification (and patent claims) will be briefly explained.
본 발명에서'위험기상'이란, 일상생활에 어려움과 피해를 끼치는 기상현상을 의미하며, 황사, 폭염, 집중호우, 태풍, 한파, 대설(폭설) 및 건조 등의 기상상황을 포함한다. 우리나라의 일기 상황은 위험기상 현상에 큰 영향을 끼치는 중위도 제트류의 직접적인 영향을 받고 있어서 전세계적으로도 위험기상의 발생 빈도가 높은 편에 속한다. 게다가 지구온난화가 심각해질수록 위험기상 현상이 강해지고 자주 발생하고 있어서 사회, 경제적으로 피해가 급증하고 있다. 위험기상에 대한 자세한 내용은 하기 도 2 및 도 3을 참고하여 설명하기로 한다.In the present invention, 'hazardous weather' refers to weather phenomena that cause difficulties and damage to daily life, and includes weather conditions such as yellow dust, heat waves, torrential rain, typhoons, cold waves, heavy snow, and dry weather. Korea's weather conditions are directly influenced by the mid-latitude jet stream, which has a significant impact on hazardous weather phenomena, so the frequency of hazardous weather occurrences is high worldwide. In addition, as global warming becomes more severe, hazardous weather phenomena become stronger and occur more frequently, resulting in rapidly increasing social and economic damage. Detailed information about hazardous weather will be explained with reference to Figures 2 and 3 below.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템의 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram of a meteorological and climate data processing system for a digital twin platform according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템은, 자료 서비스부(110), 자료 교환부(120), 자료 처리부(130), 위험기상 판단부(140) 및 동적 시나리오 생성부(150)를 포함한다.The meteorological and climate data processing system for the digital twin platform according to the present invention includes a data service unit 110, a data exchange unit 120, a data processing unit 130, a hazardous weather determination unit 140, and a dynamic scenario generation unit 150. ) includes.
상기 자료 서비스부(110)는 디지털 트윈 서비스 단말기(101)를 통해 기상기후 서비스 요청을 입력받고, 요청받은 서비스에 대하여 필요한 데이터를 상기 자료 교환부(120)로부터 전달받아 상기 디지털 트윈 사용자 단말기(101)로 서비스한다.The data service unit 110 receives a weather and climate service request through the digital twin service terminal 101, receives the data necessary for the requested service from the data exchange unit 120, and transmits the data required for the requested service to the digital twin user terminal 101. ) is serviced.
상기 자료 교환부(120)는 상기 자료 서비스부(110)의 요청에 따라 데이터 처리 정적 시나리오 또는 데이터 처리 동적 시나리오에 기반하여 상기 자료 처리부(130)를 제어하고, 상기 자료 처리부(130)로부터 필요한 데이터를 수신하여 상기 자료 서비스부(110)로 전달한다.The data exchange unit 120 controls the data processing unit 130 based on a data processing static scenario or a data processing dynamic scenario at the request of the data service unit 110, and collects the necessary data from the data processing unit 130. is received and delivered to the data service unit 110.
상기 자료 처리부(130)는 상기 자료 교환부(120)의 제어에 따라 필요한 기상 기후 데이터를 수집, 생성 및 저장한다.The data processing unit 130 collects, generates, and stores necessary weather and climate data under the control of the data exchange unit 120.
상기 자료 처리부(130)는 기상 및 기후 관련 자료 정보를 제공하는 하나 이상의 자료 제공 서버와 각각 대응되며 자료 제공 서버에서 자료 정보를 수집하기 위한 하나 이상의 수집 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.The data processing unit 130 corresponds to one or more data provision servers that provide weather and climate-related data information, and may be configured to include one or more collection modules for collecting data information from the data provision servers.
이때, 상기 수집 모듈은 미리 설정된 API(오픈 API) 기반으로 자료 제공 서버에 접속하여 자료 제공 서버에 저장된 기상 및 기후 관련 자료 정보를 수집하도록 자료 제공 서버와 인터페이스하기 위한 API 기반 인터페이스 관련 함수들이 정의(또는 설정)될 수 있다.At this time, the collection module connects to the data provision server based on a preset API (open API) and defines API-based interface-related functions for interfacing with the data provision server to collect weather and climate-related data information stored in the data provision server ( or set).
상기 위험기상 판단부(140)는 기상예보 자료로부터 위험기상 여부를 판단한다.The hazardous weather determination unit 140 determines whether or not there is hazardous weather from weather forecast data.
상기 동적 시나리오 생성부(150)는 상기 위험기상 판단부(140)의 판단에 따른 해당 위험기상시의 데이터 처리를 위한 동적 시나리오를 생성한다.The dynamic scenario generation unit 150 generates a dynamic scenario for data processing at the time of the hazardous weather according to the judgment of the hazardous weather determination unit 140.
한편, 본 발명에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템은, 상기 생성된 동적 시나리오에 따라 처리된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능을 학습하기 위한 동적데이터 처리 학습부(미도시됨), 및 상기 학습된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능에 따라 위험기상별 동적 시나리오를 수정하기 위한 동적시나리오 수정부(미도시됨)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the meteorological and climate data processing system for the digital twin platform according to the present invention includes a dynamic data processing learning unit (not shown) for learning the generation and storage process and processing performance of data processed according to the generated dynamic scenario. , and may further include a dynamic scenario modification unit (not shown) for modifying the dynamic scenario for each hazardous weather according to the generation and storage process and processing performance of the learned data.
상게하게는, 상기 자료 교환부(120)는, 해당 위험기상에서의 자료 처리부의 예상 처리 부하를 계산하고, 상기 계산한 예상 처리 부하로부터 전체 부하를 추정하여 잠재적 과부하 상태 여부를 판단하고, 잠재적 과부하 상태임에 따라 시간 단위로 상기 자료 처리부의 캐시 저장공간을 할당하고, 상기 자료 처리부(120)가 해당 위험기상시의 생산데이터를 생산하여 상기 캐시 저장공간에 저장하면, 상기 자료 교환부(130)가 상기 캐시 저장공간에서 필요한 생산데이터를 찾아 상기 자료 서비스부(110)로 전달한다.More specifically, the data exchange unit 120 calculates the expected processing load of the data processing unit in the hazardous weather, estimates the total load from the calculated expected processing load, determines whether there is a potential overload state, and determines whether there is a potential overload state. Depending on the state, the cache storage space of the data processing unit is allocated on a time basis, and when the data processing unit 120 produces production data for the corresponding dangerous weather and stores it in the cache storage space, the data exchange unit 130 Finds the necessary production data in the cache storage space and delivers it to the data service unit 110.
도 2 및 3은 본 발명에서 정의하고 있는 위험기상에 대하여 설명하기 위한 도면들이다.Figures 2 and 3 are drawings to explain the hazardous weather defined in the present invention.
도 2에서는, 주의보 및 경보 인 경우에, 강풍, 풍랑, 호우, 폭풍해일의 정의에 대하여 설명하고 있고, 도 3에서는 위험기상에 포함되는 황사, 폭염, 집중호우, 태풍, 한파, 대설 및 건조에 대한 주의보와 경보의 정의(기준)를 설명하고 있으며, 그를 위해 위험기상예보를 위해 생산데이터를 산출해야 하는 산출 범위(시간)와 해당 위험기상에 따라 생성되어야할 생산데이터의 유형을 설명하고 있다. 태풍의 경우에는 도 2에서 설명한 강풍, 풍랑, 호우, 폭풍해일의 정의에 따라서 예보가 결정된다.Figure 2 explains the definitions of strong winds, storms, heavy rain, and storm surges in the case of advisories and warnings, and Figure 3 explains the definitions of yellow dust, heat waves, heavy rain, typhoons, cold waves, heavy snow, and dry weather included in hazardous weather. It explains the definitions (standards) of advisories and warnings, and explains the calculation range (time) in which production data must be calculated for hazardous weather forecasts and the type of production data that must be generated according to the hazardous weather. In the case of a typhoon, the forecast is determined according to the definitions of strong winds, waves, heavy rain, and storm surge described in Figure 2.
한편, 위험기상 상황이 아닌 재해 미발생 상태의 일반적인 기상상황에서는 3시간동안의 날씨판별정보를 산출한다.Meanwhile, in a general weather situation where no disaster has occurred, rather than a dangerous weather situation, weather determination information for 3 hours is calculated.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템에서 생성하는 생산데이터를 설명하기 위한 도면이다.Figure 4 is a diagram illustrating production data generated by a meteorological and climate data processing system for a digital twin platform according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 생산데이터는 유형별로 I1부터 I26까지 포함한다. 자료명은 생산데이터의 정의에 기반하여 작성되었고. 자료유형은 디지털 트윈의 공간 격자 및 지리적 위치의 지점을 나타내며, 파일 유형은 제공되는 정보의 형식을 나타내고, 자료생산주기는 자료가 서버에서 만들어지는(생성되어야 하는) 주기를 의미한다.As shown in Figure 4, production data includes I1 to I26 by type. The data name was created based on the definition of production data. The data type represents the spatial grid and geographical location points of the digital twin, the file type represents the format of the information provided, and the data production cycle refers to the cycle in which the data is (should be) created on the server.
파일 유형에서, NetCDF(Network Common Data Form) ~(*.nc) 은 대표적인 대용량 기상 자료의 포맷이고, CSV(영어: comma-separated values)는 몇 가지 필드를 쉼표(,)로 구분한 텍스트 데이터 및 텍스트 파일이고, TIFF(Tag Image File Format)는 래스터 그래픽과 이미지 정보를 저장하는 데 사용되는 컴퓨터 파일이다.In file types, NetCDF (Network Common Data Form) ~(*.nc) is a representative format for large-scale meteorological data, and CSV (English: comma-separated values) is text data and several fields separated by commas (,). It is a text file, and TIFF (Tag Image File Format) is a computer file used to store raster graphics and image information.
상기 생산데이터는 전국의 격자를 대상으로 생산되기 때문에 상당한 부하가 발생하며 다수의 서버에서 나뉘어서 생산되어 각각의 서버 저장소에 저장된다.Since the production data is produced for a nationwide grid, a significant load occurs, and it is produced separately from multiple servers and stored in each server storage.
일반적인 기상상황에서 디지털 트윈 플랫폼 서비스는 다음과 같은 형태로 이루어진다.In general weather conditions, digital twin platform services take the following form.
사용자가 디지털 트윈 서비스 단말기(101)를 통해 특정 지역의 정보를 요청하면 자료 서비스부(110)는 요청받은 서비스를 분석하여 자료 교환부(120)에 전달하고, 상기 자료 교환부(120)는 기설정된 데이터 처리 정적 시나리오에 다라 적정한 서비스를 제공하기 위해 필요한 데이터를 자료 처리부(130)에 요청하여 수신한 정보를 상기 자료 서비스부(110)를 통해 해당하는 디지털 트윈 서비스 단말기(101)로 전달한다.When a user requests information on a specific area through the digital twin service terminal 101, the data service unit 110 analyzes the requested service and transmits it to the data exchange unit 120, and the data exchange unit 120 In order to provide an appropriate service according to the set data processing static scenario, the data processing unit 130 is requested to provide the necessary data, and the received information is transmitted to the corresponding digital twin service terminal 101 through the data service unit 110.
그러먼, 상기 디지털 트윈 서비스 단말기(101)에서는 이러한 격자의 정보를 시각화 하여 3차원 화면에 표출하게 된다.However, the digital twin service terminal 101 visualizes this grid information and displays it on a three-dimensional screen.
한편, 고해상도 디지털 트윈을 서비스하기 위해서 3차원 격자 기반으로 정보를 표출하게 되는데, 이때 필요한 정보의 양은 1km(가로) x 1km(세로)의 한 지역에 대하여, 100 개(x축) x 100 개(y축) x 100 개(z축), 즉, 100 만개의 격자 정보를 필요로 한다.Meanwhile, in order to service a high-resolution digital twin, information is expressed based on a 3D grid. At this time, the amount of information required is 100 (x-axis) x 100 (x-axis) for an area of 1km (width) x 1km (length). y-axis) x 100 pieces (z-axis), that is, 1 million pieces of grid information are required.
따라서, 동시에 다수의 사용자가 디지털 트윈 기상 서비스를 요청하는 경우 대용량의 데이터가 생성 및 분배되어야 한다.Therefore, when multiple users request digital twin weather services at the same time, large amounts of data must be generated and distributed.
예를 들어, 폭염관련 위험기상이 발생하면 생활건강기상정보(I3, I4), 노면온도예측정보(I13), 상세기온예측자료(I6), 복사온도자료(I7), 인지온도 정보(I8), 예측운량장(I2)의 데이터를 생산하여 해당 격자의 정보로 제공하여야 한다.For example, when dangerous weather related to a heat wave occurs, lifestyle and health weather information (I3, I4), road surface temperature forecast information (I13), detailed temperature forecast data (I6), radiant temperature data (I7), and perceived temperature information (I8) are collected. , data of the predicted cloud cover (I2) must be produced and provided as information for the corresponding grid.
즉, 위험기상 상황이 발생하게 되면 사용자의 요구사항을 만족시키기 위한 필요정보의 양이 기하급수적으로 많아지게 되어 자료 교환부(120)에서 생성하도록 지시한 자료를 실시간으로 자료 처리부(130)에서 제공하는 것이 어려워지게 되고 이에 대한 해결방안을 필요로 한다.In other words, when a hazardous weather situation occurs, the amount of information needed to satisfy the user's requirements increases exponentially, and the data processing unit 130 provides the data instructed to be generated in the data exchange unit 120 in real time. This becomes difficult and a solution is needed.
이를 위해 본발명에서는 위험기상 상황을 미리 판단하여 예상 부하를 계산하고, 과부하가 예상되는 경우 미리 데이터를 생성 및 분배(저장)하도록 하는 동적 시나리오를 생성하고 그에 따라 자료를 생성하는 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention determines the hazardous weather situation in advance, calculates the expected load, generates and distributes (stores) data in advance when overload is expected, and generates data accordingly.
예상 부하 계산 및 과부하 여부를 판단하기 위해 사용되는 변수들은 다음과 같이 정의한다.The variables used to calculate expected load and determine whether there is overload are defined as follows.
디지털 트윈의 사용자 수(Number of DT user) : nouNumber of DT users: nou
자료처리부 처리부하(Total Processing Power) : tppData processing department processing load (Total Processing Power): tpp
n번째 생산데이터의 생산처리부하(Information Processing for n) : ip(n)Production processing load of the nth production data (Information Processing for n): ip(n)
n번째 생산데이터의 시간당 생산 횟수(Information creation Count for n) : ic(n)Number of productions per hour of the nth production data (Information creation Count for n): ic(n)
ic(n) = 1시간/(n번째 생산데이터 자료생산주기)ic(n) = 1 hour/(nth production data production cycle)
1. 예상 부하 계산 방법1. How to calculate expected load
자료 처리부(130)에서의 예상 부하는 다음과 같이 계산될 수 있다.The expected load in the data processing unit 130 can be calculated as follows.
자료처리부 처리부하(tpp)는 위험기상시 필요한 생산데이터 각각의 생산처리부하의 합으로 나타낼 수 있다.The data processing unit processing load (tpp) can be expressed as the sum of the production processing load of each production data required in case of hazardous weather.
도 4를 참고하여, 위험기상시의 생산해야 할 생산데이터가 1번부터 n번까지라고 할 때,Referring to Figure 4, when the production data to be produced in case of dangerous weather is from number 1 to number n,
상기 자료처리부 처리부하(tpp)는 다음의 [수학식 1]과 같이 계산될 수 있다.The data processing unit processing load (tpp) can be calculated as follows [Equation 1].
[수학식 1][Equation 1]
tpp = ip(위험기상 생산데이터(1)) x ic(위험기상 생산데이터(1)) + ip(위험기상 생산데이터(2)) x ic(위험기상 생산데이터(2)) + ... + ip(위험기상 생산데이터(n)) x ic(위험기상 생산데이터(n)tpp = ip(Hazardous weather production data (1)) x ic(Hazardous weather production data (1)) + ip(Hazardous weather production data (2)) x ic(Hazardous weather production data (2)) + ... + ip (hazardous weather production data (n)) x ic (hazardous weather production data (n)
예를 들어, 위험기상이 황사인 경우 자료처리부 처리부하(tpp)를 계산해 보면, 다음과 같다.For example, if the hazardous weather is yellow dust, the processing load (tpp) of the data processing department is calculated as follows.
tpp(황사) = ip(i3) x ic(i3) + ip(i4) x ic(i4) + ip(i19) x ic(i19) + ip(i20) x ic(i20) + ip(i22) x ic(i22) + ip(i23) x ic(i23) + ip(i24) x ic(i24)tpp(yellow dust) = ip(i3) x ic(i3) + ip(i4) x ic(i4) + ip(i19) x ic(i19) + ip(i20) ic(i22) + ip(i23) x ic(i23) + ip(i24) x ic(i24)
= ip(생활건강기상정보) x 1/24 + ip(상세생활건강기상정보) x 1/24 + ip(안개예측자료) x 1 + ip(시정예측자료) x 1 + ip(안개감시정보) x 6 + ip(안개감시정보(시정계)) x 6 + ip(안개감시정보(기상위성)) x 6= ip (lifestyle and health weather information) x 1/24 + ip (detailed life and health weather information) x 1/24 + ip (fog forecast data) x 1 + ip (visibility forecast data) x 6 + ip (fog monitoring information (visibility)) x 6 + ip (fog monitoring information (meteorological satellite)) x 6
2. 자료처리부의 과부하 여부 판단2. Determination of whether the data processing department is overloaded
하기 [수학식 2]와 같이, 상기 계산된 예상 부하에 예상 사용자 수 nou를 곱하고 도 3의 위험기상 정의 내역에서 산출범위(시간)을 곱하여 전체부하를 계산한다.As shown in [Equation 2] below, the total load is calculated by multiplying the calculated expected load by the expected number of users nou and multiplying by the calculation range (time) in the hazardous weather definition details in FIG. 3.
[수학식 2][Equation 2]
전체 부하 = tpp x nou x 산출범위시간Total load = tpp x nou x calculation range time
상기 계산된 전체부하가 자료 처리부(130)의 처리량(처리 용량)의 기설정 비율(예를 들어 60 %)을 초과하는 경우 잠재적인 과부하로 판단한다.If the calculated total load exceeds a preset ratio (for example, 60%) of the processing volume (processing capacity) of the data processing unit 130, it is judged as a potential overload.
3. 과부하 예상시의 자료 교환부에서의 자료 처리 방법3. Data processing method in the data exchange department when overload is expected
1) 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2] 로부터 잠재적 과부하 상태 여부를 판단한다.1) Determine whether there is a potential overload state from [Equation 1] and [Equation 2] above.
2) 시간단위로 캐시 저장공간을 할당한다.2) Allocate cache storage space on an hourly basis.
이 때, 캐시 저장공간의 크기는 자료처리부에서 생산해야할 전체 생산데이터에 대하여 현재시간부터 산출범위시간까지를 1시간 단위로 저장할 수 있는 공간의 크기가 된다.At this time, the size of the cache storage space is the size of the space that can store the entire production data to be produced in the data processing unit from the current time to the calculation range time in one hour units.
3) 생산데이터를 생산하여 캐시 저장공간에 저장한다.3) Production data is produced and stored in the cache storage space.
4) 자료 교환부는 캐시 저장공간에서 생산데이터를 찾아 자료 서비스부로 전달하여 최종적으로 디지털 트윈 사용자에게 전달되도록 한다.4) The data exchange department retrieves production data from the cache storage space and delivers it to the data service department to ultimately deliver it to the digital twin user.
5) 2) 및 3)을 위험상황이 해소될 때까지 반복한다.5) Repeat 2) and 3) until the dangerous situation is resolved.
도 5는 본 발명에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법의 일 실시예 흐름도이다.Figure 5 is a flowchart of an embodiment of a meteorological and climate data processing method for a digital twin platform according to the present invention.
먼저, 수신한 기상 예보 자료에 기반하여 위험기상 여부를 판단한다(S510).First, it is determined whether there is dangerous weather based on the received weather forecast data (S510).
이후, 상기 판단단계(S510)의 판단 결과, 위험기상 상황이 아님에 따라 기설정된 데이터 처리 정적 시나리오(Statics Scenario)에 따라 데이터 생성 및 저장을 수행한다(S520).Thereafter, as a result of the determination in the above judgment step (S510), data is generated and stored according to a preset data processing static scenario (S520), as it is not a hazardous weather situation.
한편, 상기 판단단계(S510)의 판단 결과, 위험기상 상황임에 따라 데이터 처리 동적 시나리오를 생성한다(S530).Meanwhile, as a result of the judgment in the determination step (S510), a dynamic data processing scenario is created according to a hazardous weather situation (S530).
이후, 상기 생성된 동적 시나리오에 따라 데이터의 생성 및 저장을 수행한다(S540).Afterwards, data is generated and stored according to the generated dynamic scenario (S540).
상기 본 발명에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법은, 상기 생성된 동적 시나리오에 따라 처리된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능을 학습하는 동적데이터 처리 학습단계(S550), 및 상기 학습된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능에 따라 위험기상별 동적 시나리오를 수정하는 동적시나리오 수정단계(S560)를 더 포함한다.The meteorological and climate data processing method for the digital twin platform according to the present invention includes a dynamic data processing learning step (S550) of learning the generation and storage process and processing performance of data processed according to the generated dynamic scenario, and the learning. It further includes a dynamic scenario modification step (S560) in which the dynamic scenario for each hazardous weather is modified according to the generation and storage process and processing performance of the data.
도 6은 도 5의 동적데이터 처리 단계(S540)의 일 실시예 상세 흐름도이다.FIG. 6 is a detailed flowchart of one embodiment of the dynamic data processing step (S540) of FIG. 5.
상기 동적데이터 처리단계(S540)는, 먼저, 해당 위험기상에서의 자료 처리부의 예상 처리 부하를 계산한다(S610).In the dynamic data processing step (S540), first, the expected processing load of the data processing unit in the relevant hazardous weather is calculated (S610).
상기 예상 처리 부하는, 하기 [수학식 1]을 이용하여 계산한다.The expected processing load is calculated using Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
tpp = ip(위험기상 생산데이터(1)) x ic(위험기상 생산데이터(1)) + ip(위험기상 생산데이터(2)) x ic(위험기상 생산데이터(2)) + ... + ip(위험기상 생산데이터(n)) x ic(위험기상 생산데이터(n)tpp = ip(Hazardous weather production data (1)) x ic(Hazardous weather production data (1)) + ip(Hazardous weather production data (2)) x ic(Hazardous weather production data (2)) + ... + ip(Hazardous weather production data (n)) x ic(Hazardous weather production data (n)
여기서, tpp는 자료처리부 처리부하(Total Processing Power), ip(n)는 n번째 생산데이터의 생산처리부하(Information Processing for n), ic(n)는 n번째 생산데이터의 시간당 생산 횟수(Information Creation Count for n)로 "1시간/n번째 생산데이터 자료생산주기"로 계산된다.Here, tpp is the data processing unit processing load (Total Processing Power), ip(n) is the production processing load of the nth production data (Information Processing for n), and ic(n) is the number of production times per hour of the nth production data (Information Creation). Count for n) is calculated as “1 hour/nth production data data production cycle.”
이후, 상기 계산한 예상 처리 부하로부터 전체 부하를 추정하여 잠재적 과부하 상태 여부를 판단한다(S620).Afterwards, the total load is estimated from the calculated expected processing load to determine whether there is a potential overload state (S620).
상기 전체 부하는 하기 [수학식 2]로 계산된다.The total load is calculated using Equation 2 below.
[수학식 2][Equation 2]
전체 부하 = 자료처리부 처리부하(tpp) x nou x 산출범위시간Total load = data processing unit processing load (tpp) x nou x calculation range time
여기서, nou는 디지털 트윈의 예상 사용자 수(Number of DT user)이고, 산출범위시간은 도 3의 위험기상의 정의에 따라 결정된다.Here, nou is the expected number of digital twin users (Number of DT users), and the calculation range time is determined according to the definition of hazardous weather in FIG. 3.
상기 전체 부하가 자료 처리부의 용량의 기설정 비율(예를 들어 60 %)을 초과하는 경우 잠재적 과부하 상태라고 판단한다.If the total load exceeds the preset ratio (for example, 60%) of the capacity of the data processing unit, it is judged to be in a potential overload state.
이후, 상기 판단단계(S620)의 판단 결과, 잠재적 과부하 상태가 아니면 "S610"단계로 진행한다.Afterwards, as a result of the determination in the above judgment step (S620), if it is not a potential overload state, the process proceeds to step “S610”.
한편, 상기 판단단계(S620)의 판단 결과, 잠재적 과부하 상태임에 따라 시간 단위로 상기 자료 처리부의 캐시 저장공간을 할당한다(S630).Meanwhile, as a result of the determination in the determination step (S620), the cache storage space of the data processing unit is allocated on a time basis according to a potential overload state (S630).
상기 캐시 저장공간의 크기(용량)는, 해당 위험기상시에 생산해야할 모든 생산데이터에 대하여 현재시간부터 상기 산출범위시간까지 1시간 단위로 저장할 수 있는 크기이다.The size (capacity) of the cache storage space is such that all production data to be produced during the dangerous weather can be stored in one-hour increments from the current time to the calculation range time.
이후, 상기 자료 처리부는 해당 위험기상시의 생산데이터를 생산하여 상기 캐시 저장공간에 저장한다(S640).Thereafter, the data processing unit produces production data at the time of the hazardous weather and stores it in the cache storage space (S640).
이후, 상기 자료 교환부가 상기 캐시 저장공간에서 필요한 생산데이터를 찾아 상기 자료 서비스부로 전달하여 서비스한다(S650).Thereafter, the data exchange unit finds the necessary production data in the cache storage space and delivers it to the data service unit for service (S650).
이후, 위험기상이 종료되는지 판단한다(S660).Afterwards, it is determined whether the hazardous weather has ended (S660).
상기 판단단계(S660)의 판단 결과, 위험기상 상황이 종료되지 않음에 따라 "S630"단계로 진행한다.As a result of the judgment in the above judgment step (S660), the hazardous weather situation does not end, so the process proceeds to step “S630”.
한편, 상기 판단단계(S660)의 판단 결과, 위험기상 상황이 종료됨에 따라, 할당된 캐시 저장공간을 취소하고 "S520"단계로 진행한다(S670).Meanwhile, as a result of the judgment in the determination step (S660), the hazardous weather situation is terminated, and the allocated cache storage space is canceled and the process proceeds to step “S520” (S670).
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법에 대하여 설명하였지만, 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 및 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램 역시 구현 가능함은 물론이다.Although the meteorological and climate data processing method for the digital twin platform according to an embodiment of the present invention has been described above, the computer-readable recording medium and digital twin storing a program for implementing the meteorological and climate data processing method for the digital twin platform Of course, a program stored in a computer-readable recording medium to implement a meteorological and climate data processing method for the platform can also be implemented.
즉, 상술한 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써, 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있음을 당업자들이 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 다시 말해, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, USB 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In other words, those skilled in the art can easily understand that the meteorological and climate data processing method for the digital twin platform described above may be included and provided in a recording medium that can be read by a computer by tangibly implementing a program of instructions for implementing it. There will be. In other words, it can be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. The program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable by those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and floptical disks. Included are magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and perform program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, USB memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is diverse. Of course, various modifications and implementations are possible without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.
100: 기상기후 데이터 처리 시스템
101: 디지털 트윈 단말기
110: 자료 서비스부
120: 자료 교환부
130: 자료 처리부
140: 위험기상 판단부
150: 동적 시나리오 생성부
S510: 위험기상 판단단계
S520: 정적데이터 처리단계
S530: 동적시나리오 생성단계
S540: 동적데이터 처리단계
S550: 동적데이터 처리 학습단계
S560: 동적시나리오 수정단계100: Meteorological and climate data processing system
101: Digital twin terminal 110: Data service department
120: data exchange unit 130: data processing unit
140: Hazardous weather judgment unit 150: Dynamic scenario creation unit
S510: Hazardous weather judgment step
S520: Static data processing step
S530: Dynamic scenario creation step
S540: Dynamic data processing step
S550: Dynamic data processing learning stage
S560: Dynamic scenario modification step
Claims (10)
디지털 트윈 서비스 단말기(101)를 통해 기상기후 서비스 요청을 입력받고, 요청받은 서비스에 대하여 필요한 데이터를 자료 교환부(120)로부터 전달받아 상기 디지털 트윈 사용자 단말기(101)로 서비스하기 위한 자료 서비스부(110);
상기 자료 서비스부(110)의 요청에 따라 데이터 처리 정적 시나리오 또는 데이터 처리 동적 시나리오에 기반하여 상기 자료 처리부(130)를 제어하고, 상기 자료 처리부(130)로부터 필요한 데이터를 수신하여 상기 자료 서비스부(110)로 전달하기 위한 상기 자료 교환부(120);
상기 자료 교환부(120)의 제어에 따라 필요한 기상 기후 데이터를 수집, 생성 및 저장하기 위한 상기 자료 처리부(130);
기상예보 자료로부터 위험기상 여부를 판단하기 위한 위험기상 판단부(140); 및
상기 위험기상 판단부(140)의 판단에 따른 해당 위험기상시의 데이터 처리를 위한 동적 시나리오를 생성하기 위한 동적 시나리오 생성부(150)
를 포함하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템.
In the meteorological and climate data processing system for the digital twin platform,
A data service unit ( 110);
At the request of the data service unit 110, the data processing unit 130 is controlled based on a data processing static scenario or a data processing dynamic scenario, and necessary data is received from the data processing unit 130, and the data service unit ( The data exchange unit 120 for transmitting to 110);
The data processing unit 130 for collecting, generating and storing necessary weather and climate data under the control of the data exchange unit 120;
A hazardous weather determination unit 140 for determining whether hazardous weather occurs from weather forecast data; and
A dynamic scenario generation unit 150 for generating a dynamic scenario for data processing in the case of the hazardous weather according to the judgment of the hazardous weather determination unit 140.
Meteorological and climate data processing system for digital twin platform including.
상기 생성된 동적 시나리오에 따라 처리된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능을 학습하기 위한 동적데이터 처리 학습부; 및
상기 학습된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능에 따라 위험기상별 동적 시나리오를 수정하기 위한 동적시나리오 수정부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템.
According to paragraph 1,
a dynamic data processing learning unit for learning the generation and storage process and processing performance of data processed according to the generated dynamic scenario; and
Dynamic scenario modification unit to modify dynamic scenarios for each hazardous weather according to the generation and storage process and processing performance of the learned data.
A meteorological and climate data processing system for a digital twin platform, further comprising:
상기 자료 교환부(120)는,
해당 위험기상에서의 자료 처리부의 예상 처리 부하를 계산하고, 상기 계산한 예상 처리 부하로부터 전체 부하를 추정하여 잠재적 과부하 상태 여부를 판단하고, 잠재적 과부하 상태임에 따라 시간 단위로 상기 자료 처리부의 캐시 저장공간을 할당하는 것을 특징으로 하고,
상기 자료 처리부가 해당 위험기상시의 생산데이터를 생산하여 상기 캐시 저장공간에 저장하면, 상기 자료 교환부가 상기 캐시 저장공간에서 필요한 생산데이터를 찾아 상기 자료 서비스부로 전달하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템.
According to paragraph 2,
The data exchange unit 120,
Calculate the expected processing load of the data processing unit in the hazardous weather, estimate the total load from the calculated expected processing load, determine whether there is a potential overload state, and store the cache of the data processing unit on an hourly basis depending on the potential overload state. Characterized by allocating space,
When the data processing unit produces production data for the hazardous weather and stores it in the cache storage space, the data exchange unit searches for the necessary production data in the cache storage space and transmits it to the data service unit. Meteorological and climate data processing system for
상기 예상 처리 부하는, 하기 [수학식 1]을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하고,
[수학식 1]
tpp = ip(위험기상 생산데이터(1)) x ic(위험기상 생산데이터(1)) + ip(위험기상 생산데이터(2)) x ic(위험기상 생산데이터(2)) + ... + ip(위험기상 생산데이터(n)) x ic(위험기상 생산데이터(n)
여기서, tpp는 자료처리부 처리부하(Total Processing Power), ip(n)는 n번째 생산데이터의 생산처리부하(Information Processing for n), ic(n)는 n번째 생산데이터의 시간당 생산 횟수(Information Creation Count for n)로 "1시간/n번째 생산데이터 자료생산주기"로 계산되는 것을 특징으로 하고,
전체 부하는 하기 [수학식 2]로 계산되는 것을 특징으로 하고,
[수학식 2]
전체 부하 = 자료처리부 처리부하(tpp) x nou x 산출범위시간
여기서, nou는 디지털 트윈의 예상 사용자 수(Number of DT user)이고, 산출범위시간은 위험기상의 정의에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 전체 부하가 자료 처리부의 용량의 기설정 비율을 초과하는 경우 잠재적 과부하 상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템.
According to paragraph 3,
The expected processing load is calculated using the following [Equation 1],
[Equation 1]
tpp = ip(Hazardous weather production data (1)) x ic(Hazardous weather production data (1)) + ip(Hazardous weather production data (2)) x ic(Hazardous weather production data (2)) + ... + ip(Hazardous weather production data (n)) x ic(Hazardous weather production data (n)
Here, tpp is the data processing unit processing load (Total Processing Power), ip(n) is the production processing load of the nth production data (Information Processing for n), and ic(n) is the number of production times per hour of the nth production data (Information Creation). Count for n) is characterized in that it is calculated as "1 hour/nth production data data production cycle",
The total load is characterized by being calculated using Equation 2 below,
[Equation 2]
Total load = data processing unit processing load (tpp) x nou x calculation range time
Here, nou is the expected number of digital twin users (Number of DT users), and the calculation range time is determined according to the definition of hazardous weather,
A meteorological and climate data processing system for a digital twin platform, characterized in that it is determined to be in a potential overload state when the total load exceeds the preset ratio of the capacity of the data processing unit.
상기 캐시 저장공간의 크기(용량)는,
해당 위험기상시에 생산해야할 모든 생산데이터에 대하여 현재시간부터 상기 산출범위시간까지 1시간 단위로 저장할 수 있는 크기로 할당되는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 시스템.
According to clause 4,
The size (capacity) of the cache storage space is,
A weather and climate data processing system for a digital twin platform, characterized in that all production data to be produced at the time of hazardous weather are allocated a size that can be stored in one-hour increments from the current time to the calculation range time.
수신한 기상 예보 자료에 기반하여 위험기상 여부를 판단하는 위험기상 판단단계(S510);
위험기상 상황이 아님에 따라 기설정된 데이터 처리 정적 시나리오에 따라 데이터 생성 및 저장을 수행하는 정적데이터 처리단계(S520);
위험기상 상황임에 따라 데이터 처리 동적 시나리오를 생성하는 동적시나리오 생성단계(S530); 및
상기 생성된 동적 시나리오에 따라 데이터의 생성 및 저장을 수행하는 동적데이터 처리단계(S540)
를 포함하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법.
In a method of processing meteorological and climate data for a digital twin platform in a meteorological and climate data processing system for a digital twin platform including a data service department, a data exchange department, and a data processing department,
A hazardous weather determination step (S510) that determines whether or not there is hazardous weather based on the received weather forecast data;
A static data processing step (S520) of generating and storing data according to a preset data processing static scenario according to non-hazardous weather conditions;
A dynamic scenario generation step (S530) that generates a data processing dynamic scenario according to a hazardous weather situation; and
Dynamic data processing step (S540) of generating and storing data according to the generated dynamic scenario.
Meteorological and climate data processing method for digital twin platform including.
상기 생성된 동적 시나리오에 따라 처리된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능을 학습하는 동적데이터 처리 학습단계(S550); 및
상기 학습된 데이터의 생성 및 저장 과정과 처리 성능에 따라 위험기상별 동적 시나리오를 수정하는 동적시나리오 수정단계(S560)
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법.
According to clause 6,
A dynamic data processing learning step (S550) of learning the generation and storage process and processing performance of data processed according to the generated dynamic scenario; and
Dynamic scenario modification step (S560) in which dynamic scenarios for each hazardous weather are modified according to the generation and storage process and processing performance of the learned data.
A meteorological and climate data processing method for a digital twin platform, further comprising:
상기 동적데이터 처리단계(S540)는,
해당 위험기상에서의 자료 처리부의 예상 처리 부하를 계산하는 단계(S610);
상기 계산한 예상 처리 부하로부터 전체 부하를 추정하여 잠재적 과부하 상태 여부를 판단하는 단계(S620);
상기 판단단계(S620)의 판단 결과, 잠재적 과부하 상태가 아니면 "S610"단계로 진행하는 단계;
상기 판단단계(S620)의 판단 결과, 잠재적 과부하 상태임에 따라 시간 단위로 상기 자료 처리부의 캐시 저장공간을 할당하는 단계(S630);
해당 위험기상시의 생산데이터를 생산하여 상기 캐시 저장공간에 저장하는 단계(S640);
상기 자료 교환부가 상기 캐시 저장공간에서 필요한 생산데이터를 찾아 상기 자료 서비스부로 전달하여 서비스하는 단계(S650);
위험기상이 종료되는지 판단하는 단계(S660);
상기 판단단계(S660)의 판단 결과, 위험기상 상황이 종료되지 않음에 따라 "S630"단계로 진행하는 단계; 및
상기 판단단계(S660)의 판단 결과, 위험기상 상황이 종료됨에 따라, 할당된 캐시 저장공간을 취소하고 "S520"단계로 진행하는 단계(S670)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법.
In clause 7,
The dynamic data processing step (S540) is,
Calculating the expected processing load of the data processing unit in the hazardous weather (S610);
Estimating the total load from the calculated expected processing load and determining whether there is a potential overload state (S620);
As a result of the determination in the determination step (S620), if it is not a potential overload state, proceeding to step “S610”;
As a result of the determination in the determination step (S620), a step (S630) of allocating the cache storage space of the data processing unit on a time basis according to a potential overload state;
A step of producing production data for the corresponding dangerous weather and storing it in the cache storage space (S640);
The data exchange unit searches for necessary production data in the cache storage space and delivers it to the data service unit for service (S650);
A step of determining whether the hazardous weather has ended (S660);
As a result of the determination in the determination step (S660), if the hazardous weather situation does not end, proceeding to step “S630”; and
As a result of the determination in the above judgment step (S660), as the hazardous weather situation ends, the allocated cache storage space is canceled and the step proceeds to step "S520" (S670)
A meteorological and climate data processing method for a digital twin platform comprising:
상기 예상 처리 부하는, 하기 [수학식 1]을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하고,
[수학식 1]
tpp = ip(위험기상 생산데이터(1)) x ic(위험기상 생산데이터(1)) + ip(위험기상 생산데이터(2)) x ic(위험기상 생산데이터(2)) + ... + ip(위험기상 생산데이터(n)) x ic(위험기상 생산데이터(n)
여기서, tpp는 자료처리부 처리부하(Total Processing Power), ip(n)는 n번째 생산데이터의 생산처리부하(Information Processing for n), ic(n)는 n번째 생산데이터의 시간당 생산 횟수(Information Creation Count for n)로 "1시간/n번째 생산데이터 자료생산주기"로 계산되는 것을 특징으로 하고,
전체 부하는 하기 [수학식 2]로 계산되는 것을 특징으로 하고,
[수학식 2]
전체 부하 = 자료처리부 처리부하(tpp) x nou x 산출범위시간
여기서, nou는 디지털 트윈의 예상 사용자 수(Number of DT user)이고, 산출범위시간은 위험기상의 정의에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 전체 부하가 자료 처리부의 용량의 기설정 비율을 초과하는 경우 잠재적 과부하 상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법.
According to clause 8,
The expected processing load is calculated using the following [Equation 1],
[Equation 1]
tpp = ip(Hazardous weather production data (1)) x ic(Hazardous weather production data (1)) + ip(Hazardous weather production data (2)) x ic(Hazardous weather production data (2)) + ... + ip(Hazardous weather production data (n)) x ic(Hazardous weather production data (n)
Here, tpp is the data processing unit processing load (Total Processing Power), ip(n) is the production processing load of the nth production data (Information Processing for n), and ic(n) is the number of production times per hour of the nth production data (Information Creation). Count for n) is characterized in that it is calculated as "1 hour/nth production data data production cycle",
The total load is characterized by being calculated using Equation 2 below,
[Equation 2]
Total load = data processing unit processing load (tpp) x nou x calculation range time
Here, nou is the expected number of digital twin users (Number of DT users), and the calculation range time is determined according to the definition of hazardous weather,
A meteorological and climate data processing method for a digital twin platform, characterized in that it is determined to be in a potential overload state when the total load exceeds the preset ratio of the capacity of the data processing unit.
상기 캐시 저장공간의 크기(용량)는,
해당 위험기상시에 생산해야할 모든 생산데이터에 대하여 현재시간부터 상기 산출범위시간까지 1시간 단위로 저장할 수 있는 크기로 할당되는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 플랫폼을 위한 기상기후 데이터 처리 방법.According to clause 9,
The size (capacity) of the cache storage space is,
A meteorological and climate data processing method for a digital twin platform, characterized in that all production data to be produced at the time of hazardous weather are allocated a size that can be stored in one-hour increments from the current time to the calculation range time.
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| KR20210116798A (en) | 2020-03-16 | 2021-09-28 | 사단법인 부산산학융합원 | Wave information collecting device for economic operation of ship using digital twin |
| KR102397921B1 (en) | 2021-08-23 | 2022-05-13 | 한화시스템(주) | Aircraft preventive maintenance information providing system and method using digital twin technology and operation data |
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