KR20210117843A - Water level measuring device and river monitoring server - Google Patents

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KR20210117843A
KR20210117843A KR1020200034666A KR20200034666A KR20210117843A KR 20210117843 A KR20210117843 A KR 20210117843A KR 1020200034666 A KR1020200034666 A KR 1020200034666A KR 20200034666 A KR20200034666 A KR 20200034666A KR 20210117843 A KR20210117843 A KR 20210117843A
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water level
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level measuring
ultrasonic sensor
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김언호
나세원
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주식회사 다이어
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Abstract

Provided is a water level measuring device, comprising: an ultrasonic sensor that is arranged in a non-contact manner on the upper part of the river water surface, is arranged to face the river water surface, transmits an ultrasonic signal to the river, and detects the water level of the river by detecting an echo signal; a communication unit communicating with a river monitoring server; a processor for processing a water level measurement value detected by the ultrasonic sensor and transmitting the water level measurement value to the river monitoring server through the communication unit; a horizontal adjustment unit for adjusting the orientation of the ultrasonic sensor to keep the ultrasonic sensor horizontal; and a battery for supplying power. Embodiments of the present disclosure provide a water level measuring device capable of accurately measuring the water level of the river at a low cost. In addition, embodiments of the present disclosure provide a water level measuring device having a leveling function to increase the accuracy of water level measurement. In addition, embodiments of the present disclosure are to provide a river monitoring system for predicting the water level from the water level measurement value. In addition, embodiments of the present disclosure are to provide a river monitoring system capable of monitoring a plurality of water level measuring devices disposed around the river and preventing battery discharge.

Description

수위 측정 장치 및 하천 모니터링 서버{Water level measuring device and river monitoring server}Water level measuring device and river monitoring server {Water level measuring device and river monitoring server}

본 개시의 실시예들은 수위 측정 장치 및 하천 모니터링 서버에 관한 것이다.Embodiments of the present disclosure relate to a water level measuring device and a river monitoring server.

하천은 상류에서 하류로 물줄기가 나뉘고 모이기를 반복하면서 다양한 형태의 물의 흐름을 생성한다. 그런데 하천의 경로가 여러 갈래로 나뉘고, 여러 갈래의 물의 흐름이 다시 모이기 때문에, 특정 지점에서의 수위를 예측하는데 어려움이 있다. 특히 상류에서 하류로 가면서 상류에서 내려온 물의 흐름이 하류에서 합류함에 의해, 하류의 수위 예측에 어려움이 있다. 더욱이 다수의 지류를 갖는 하천의 경우, 수위 예측에 어려움이 있어, 홍수와 같은 자연 재해를 예측하기 어렵다. 예를 들면, 베트남을 비롯한 동남아 지역의 경우, 복잡한 하천 구조를 가지고 있고, 태풍 또는 집중호우에 의한 돌발 홍수가 빈번하게 발생한다. 더욱이 동남아 지역의 하천은 다수의 지류가 존재함에 의해, 홍수 등을 방지하기 위한 수위 예측 시스템을 구축할 때, 고가의 수위 예측 장치를 충분히 배치할 수 없는 문제가 있다. Streams create various types of water flows by repeatedly dividing and collecting streams from upstream to downstream. However, it is difficult to predict the water level at a specific point because the path of the river is divided into several branches, and the water flows of various branches are gathered again. In particular, it is difficult to predict the water level in the downstream, as the water flows from the upstream flow from the upstream to the downstream merge at the downstream. Moreover, in the case of a river having multiple tributaries, it is difficult to predict the water level, so it is difficult to predict natural disasters such as floods. For example, Southeast Asia including Vietnam has a complex river structure, and flash floods due to typhoons or torrential rain frequently occur. Moreover, there is a problem in that, when a water level prediction system for preventing floods, etc. is constructed, an expensive water level prediction device cannot be sufficiently disposed because a number of tributaries exist in the rivers in Southeast Asia.

본 개시의 실시예들은, 하천의 수위를 정확하게 측정할 수 있고, 저비용의 수위 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY Embodiments of the present disclosure are to provide a water level measuring apparatus capable of accurately measuring the water level of a river and having a low cost.

또한, 본 개시의 실시예들은 수평을 맞추는 기능을 갖는 수위 측정 장치를 제공하여, 수위 측정의 정확도를 높이기 위한 것이다.In addition, embodiments of the present disclosure provide a water level measuring device having a leveling function to increase the accuracy of water level measurement.

또한, 본 개시의 실시예들은, 수위 측정 값으로부터 수위를 예측하기 위한 하천 모니터링 시스템을 제공하기 위한 것이다. In addition, embodiments of the present disclosure are to provide a river monitoring system for predicting a water level from a water level measurement value.

또한, 본 개시의 실시예들은 하천 주변에 배치된 다수의 수위 측정 장치를 모니터링하고, 배터리 방전을 방지할 수 있는 하천 모니터링 시스템을 제공하기 위한 것이다.In addition, embodiments of the present disclosure are to provide a river monitoring system capable of monitoring a plurality of water level measuring devices disposed around a river and preventing battery discharge.

본 개시의 일 실시예의 일 측면에 따르면, 하천 수면 상부에 비 접촉식으로 배치되고, 하천 수면을 향하도록 배치되어, 하천으로 초음파 신호를 전송하고, 에코 신호를 검출함에 의해 하천의 수위를 검출하는 초음파 센서; 하천 모니터링 서버와 통신하는 통신부; 상기 초음파 센서에서 검출된 수위 측정 값을 처리하고, 상기 수위 측정 값을 상기 통신부를 통해 상기 하천 모니터링 서버로 전송하는 프로세서; 상기 초음파 센서의 수평을 유지하도록 상기 초음파 센서의 오리엔테이션을 조절하는 수평 조절부; 및 전력을 공급하는 배터리를 포함하는 수위 측정 장치가 제공된다.According to an aspect of an embodiment of the present disclosure, it is disposed in a non-contact manner on the upper part of the river water surface, is disposed to face the river surface, transmits an ultrasonic signal to the river, and detects the water level of the river by detecting the echo signal. ultrasonic sensor; a communication unit communicating with the river monitoring server; a processor for processing the water level measurement value detected by the ultrasonic sensor and transmitting the water level measurement value to the river monitoring server through the communication unit; a horizontal adjustment unit for adjusting an orientation of the ultrasonic sensor to maintain a horizontal level of the ultrasonic sensor; and a battery for supplying power is provided.

또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 수평 조절부는, 상기 초음파 센서를 회전시키는 서보 모터를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 초음파 센서를 상기 서보 모터를 통해 회전시켜 반구 형태의 가상 범위를 스캔하고, 상기 스캔 결과에 따라 상기 초음파 센서와 상기 하천 수면 간의 최단 거리가 검출되는 상기 초음파 센서의 타겟 오리엔테이션을 결정하고, 상기 수평 조절부를 제어하여 상기 타겟 오리엔테이션으로 상기 초음파 센서를 회전시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present disclosure, the horizontal adjustment unit includes a servo motor for rotating the ultrasonic sensor, and the processor rotates the ultrasonic sensor through the servo motor to scan a hemispherical virtual range and , a target orientation of the ultrasonic sensor in which the shortest distance between the ultrasonic sensor and the water surface is detected may be determined according to the scan result, and the ultrasonic sensor may be rotated to the target orientation by controlling the horizontal adjuster.

또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 수평 조절부는, 짐벌을 포함하고, 상기 수위 측정 장치는, 바람을 검출하는 바람 검출부를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 바람 검출부에 의해 검출된 바람의 세기가 바람 기준 값 미만인 경우, 상기 짐벌을 이용하여 상기 초음파 센서의 수평을 조절할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present disclosure, the horizontal adjustment unit includes a gimbal, the water level measuring device includes a wind detection unit for detecting wind, and the processor includes a wind strength detected by the wind detection unit. When is less than the wind reference value, the level of the ultrasonic sensor may be adjusted using the gimbal.

또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 바람 검출부는, 풍속 센서 또는 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present disclosure, the wind detection unit may include at least one of a wind speed sensor and an acceleration sensor.

또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 수위 측정 장치는, 상기 수위 측정 장치의 위치를 검출하는 GPS(Global Positioning System) 모듈을 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 GPS 모듈에서 검출된 위치 정보를 상기 수위 측정 값과 함께 상기 통신부를 통해 상기 서버로 전송할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present disclosure, the water level measuring device includes a GPS (Global Positioning System) module for detecting a position of the water level measuring device, and the processor is configured to transmit the position information detected by the GPS module to the The water level measurement value may be transmitted to the server through the communication unit.

또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 배터리의 잔여 전력에 대한 정보를 상기 통신부를 통해 상기 서버로 전송할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present disclosure, the processor may transmit information on the remaining power of the battery to the server through the communication unit.

또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 수위 측정 장치는, 출력 인터페이스를 더 포함하고, 상기 통신부는, 상기 서버로부터 전송된 위험 수위 정보를 수신하고, 상기 프로세서는, 상기 위험 수위 정보에 기초하여 상기 출력 인터페이스를 통해 위험 알림을 출력할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present disclosure, the water level measuring device further includes an output interface, the communication unit receives the dangerous level information transmitted from the server, and the processor, based on the dangerous level information A danger notification may be output through the output interface.

또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 수위 측정 장치는, 상기 배터리를 충전하는 발전부를 더 포함하고, 상기 발전부는, 태양광 패널을 포함할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present disclosure, the water level measuring device may further include a power generation unit for charging the battery, and the power generation unit may include a solar panel.

본 개시의 일 실시예의 다른 측면에 따르면, 복수의 수위 측정 장치와 통신하는 통신부; 및 상기 통신부를 통해, 상기 복수의 수위 측정 장치로부터 수위 측정 값 및 수위 측정 장치의 위치 정보를 수신하고, 상기 수신된 수위 측정 값 및 상기 위치 정보에 기초하여, 하천의 적어도 하나의 예측 지점의 수위를 예측하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 수신된 수위 측정 값 및 상기 위치 정보를 머신 러닝 모델에 입력하여, 상기 머신 러닝 모델로부터 산출된 예측 지점의 예측 수위 값을 생성하는, 하천 모니터링 서버가 제공된다.According to another aspect of an embodiment of the present disclosure, a communication unit for communicating with a plurality of water level measuring devices; and through the communication unit, receiving a water level measurement value and location information of the water level measurement device from the plurality of water level measurement devices, and based on the received water level measurement value and the location information, the water level of at least one predicted point of the river Containing a processor for predicting, the processor inputs the received water level measurement value and the location information to a machine learning model, and generates a predicted water level value of the predicted point calculated from the machine learning model, a river monitoring server is provided

또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 하천 모니터링 서버는 상기 하천의 지리적 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 머신 러닝 모델에 상기 수위 측정 값, 상기 위치 정보, 및 상기 하천의 지리적 정보를 입력하여, 상기 예측 지점의 예측 수위 값을 생성할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present disclosure, the river monitoring server further includes a storage unit for storing geographic information of the river, and the processor includes the water level measurement value, the location information, and the river in the machine learning model. By inputting geographic information of , a predicted water level value of the prediction point may be generated.

또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 통신부를 통해 상기 복수의 수위 측정 장치로부터 잔여 전력에 대한 정보를 수신하고, 상기 잔여 전력이 전력 기준 값 미만인 수위 측정 장치가 검출되면, 상기 위치 정보를 이용하여 해당 수위 측정 장치로 무선 충전 모듈을 포함하는 충전용 드론을 이동시켜, 해당 수위 측정 장치의 배터리를 충전할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present disclosure, the processor receives information on residual power from the plurality of water level measuring devices through the communication unit, and when a water level measuring device having the residual power is less than a power reference value is detected, the By using the location information, the charging drone including the wireless charging module may be moved to the corresponding water level measuring device to charge the battery of the corresponding water level measuring device.

또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 복수의 수위 측정 장치로부터 수신된 상기 수위 측정 값에 기초하여, 위험 수위 값을 초과하는 수위가 검출된 수위 측정 장치를 검출하고, 상기 통신부를 통해 해당 수위 검출 장치로 위험 수위 정보를 전송할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present disclosure, the processor detects a water level measuring device in which a water level exceeding a dangerous water level value is detected based on the water level measurement values received from the plurality of water level measuring devices, and the communication unit can transmit dangerous level information to the corresponding water level detection device.

또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는, 기준 시간 이내에 상기 수위 측정 값이 수신되지 않은 비정상 수위 측정 장치를 검출하고, 상기 비정상 수위 측정 장치에 대한 정보를 출력할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present disclosure, the processor may detect an abnormal water level measuring device for which the water level measurement value is not received within a reference time, and output information about the abnormal water level measuring device.

본 개시의 실시예들에 따르면, 하천의 수위를 정확하게 측정할 수 있고, 저비용의 수위 측정 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiments of the present disclosure, it is possible to accurately measure the water level of a river, and there is an effect of providing a low-cost water level measuring apparatus.

또한, 본 개시의 실시예들에 따르면, 수평을 맞추는 기능을 갖는 수위 측정 장치를 제공하여, 수위 측정의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, according to embodiments of the present disclosure, there is an effect of increasing the accuracy of water level measurement by providing a water level measuring device having a leveling function.

또한, 본 개시의 실시예들에 따르면, 수위 측정 값으로부터 수위를 예측하기 위한 하천 모니터링 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the embodiments of the present disclosure, there is an effect that it is possible to provide a river monitoring system for predicting the water level from the water level measurement value.

또한, 본 개시의 실시예들에 따르면, 하천 주변에 배치된 다수의 수위 측정 장치를 모니터링하고, 배터리 방전을 방지할 수 있는 하천 모니터링 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the embodiments of the present disclosure, there is an effect that it is possible to provide a river monitoring system capable of monitoring a plurality of water level measuring devices disposed around a river and preventing battery discharge.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 하천 모니터링 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치와 하천 모니터링 서버의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4b는 도 4a의 실시예에 따른 수위 측정 장치의 상측 사시도이고, 4c는 도 4a의 실시예에 따른 수위 측정 장치의 하측 사시도이다.
도 4d는 도 4a의 실시예에 따른 수위 측정 장치의 분해 사시도이다.도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라, 위험 알림을 제공하는 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 예측 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 머신 러닝 모델을 이용하여 수위를 예측하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치의 배터리 충전 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라, 비정상 수위 측정 장치를 검출하는 과정을 나타낸 도면이다. 1 is a view for explaining a river monitoring system according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a block diagram illustrating the structure of a water level measuring device and a river monitoring server according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a view showing the structure of a water level measuring device according to an embodiment of the present disclosure.
4A is a diagram illustrating a structure of a water level measuring device according to an embodiment of the present disclosure.
4B is an upper perspective view of the water level measuring device according to the embodiment of FIG. 4A , and 4C is a lower perspective view of the water level measuring device according to the embodiment of FIG. 4A .
4D is an exploded perspective view of the water level measuring device according to the embodiment of FIG. 4A . FIG. 5 is a view showing the structure of the water level measuring device according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a diagram illustrating a configuration for providing a danger notification, according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a diagram illustrating a water level prediction process according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a diagram illustrating a process of predicting a water level using a machine learning model according to an embodiment of the present disclosure.
9 is a diagram illustrating a method of charging a battery of a water level measuring device according to an embodiment of the present disclosure.
10 is a diagram illustrating a process of detecting an abnormal water level measuring device according to an embodiment of the present disclosure.

본 명세서는 본 개시의 청구항의 권리범위를 명확히 하고, 본 개시의 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시의 실시 예들을 실시할 수 있도록, 본 개시의 실시 예들의 원리를 설명하고, 실시 예들을 개시한다. 개시된 실시 예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.This specification clarifies the scope of the claims of the present disclosure and describes the principles of the embodiments of the present disclosure so that those of ordinary skill in the art to which the embodiments of the present disclosure pertain can practice the embodiments of the present disclosure and discloses examples. The disclosed embodiments may be implemented in various forms.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 개시의 실시 예들이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부'(part, portion)라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시 예들에 따라 복수의 '부'가 하나의 요소(unit, element)로 구현되거나, 하나의 '부'가 복수의 요소들을 포함하는 것도 가능하다. 이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 개시의 실시 예들, 및 실시 예들의 작용 원리에 대해 설명한다.Like reference numerals refer to like elements throughout. This specification does not describe all elements of the embodiments, and general content in the technical field to which the embodiments of the present disclosure pertain or overlapping between the embodiments will be omitted. The term 'part' used in the specification may be implemented in software or hardware, and according to embodiments, a plurality of 'parts' may be implemented as one element (unit, element), or one 'part' It is also possible that ' includes a plurality of elements. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present disclosure, and operating principles of the embodiments will be described.

이하에서는 도면을 참조하여 실시 예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 하천 모니터링 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a river monitoring system according to an embodiment of the present disclosure.

하천은 물의 흐름, 기후, 강우, 태풍 등의 다양한 요인에 의해 수위가 빈번하게 변화한다. 수위가 높아지는 경우 홍수 등의 자연 재해가 발생하기 때문에, 자연 재해를 방지하기 위해 하천 모니터링 시스템(100)은 하천의 수위를 측정하고 예측한다. 하천 모니터링 시스템(100)은 하천의 소정의 위치에 배치된 복수의 수위 측정 장치(110)를 포함한다. In rivers, the water level frequently changes due to various factors such as water flow, climate, rainfall, and typhoons. Since natural disasters such as floods occur when the water level rises, the river monitoring system 100 measures and predicts the water level of the river to prevent natural disasters. The river monitoring system 100 includes a plurality of water level measuring devices 110 disposed at predetermined positions in the river.

복수의 수위 측정 장치(110)는 각 위치에서 하천의 수위를 측정하고, 측정된 수위 측정 값을 하천 모니터링 서버(120)로 전송한다. 수위 측정 값은 수위 측정 장치(110)에 의해 측정된 수위를 나타내는 정보이다. 일 실시예에 따르면, 수위 측정 값은 수위 측정 시점과 함께 정의될 수 있다. 수위 측정 장치(110)는 하천의 각 지류, 합류 지점, 홍수 빈번 발생 지역, 가뭄 빈번 발생 지역 등 소정의 위치에 배치되어, 주요 지점의 수위 측정 값을 수집할 수 있다. 복수의 수위 측정 장치(110)는 수위 측정 값과 함께 해당 수위 측정 장치(110)의 위치를 나타내는 위치 정보를 하천 모니터링 서버(120)로 전송할 수 있다. 다른 예로서, 수위 측정 장치(110)는 해당 수위 측정 장치(110)의 수위 측정 시점 정보, 식별 정보, 잔여 배터리 량 정보, 고장 정보 등을 수위 측정 값과 함께 하천 모니터링 서버(120)로 전송할 수 있다.The plurality of water level measurement devices 110 measure the water level of the river at each location, and transmit the measured water level measurement value to the river monitoring server 120 . The water level measurement value is information indicating the water level measured by the water level measurement device 110 . According to an embodiment, the water level measurement value may be defined together with the water level measurement time point. The water level measuring device 110 may be disposed at predetermined locations, such as each tributary of a river, a confluence point, a frequent flood occurrence area, and a frequent drought occurrence area, to collect water level measurement values at major points. The plurality of water level measuring devices 110 may transmit location information indicating the location of the corresponding water level measuring device 110 together with the water level measurement value to the river monitoring server 120 . As another example, the water level measuring device 110 may transmit the water level measurement time information, identification information, remaining battery amount information, failure information, etc. of the corresponding water level measuring device 110 to the river monitoring server 120 together with the water level measurement value. have.

하천 모니터링 서버(120)는 수집된 수위 측정 값에 기초하여 하천의 소정의 예측 지점들의 수위를 예측한다. 하천 모니터링 서버(120)는 소정의 분리된 서버 장치 또는 클라우드 서버의 형태로 구현될 수 있다. 복수의 수위 측정 장치(110)와 하천 모니터링 서버(120)는 네트워크를 통해 서로 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 수위 측정 장치(110)와 하천 모니터링 서버(120)는 IoT용 통신망을 이용할 있고, 예를 들면 로라망을 이용할 수 있다.The river monitoring server 120 predicts the water level of predetermined prediction points of the river based on the collected water level measurement value. The river monitoring server 120 may be implemented in the form of a predetermined separate server device or a cloud server. The plurality of water level measuring devices 110 and the river monitoring server 120 may communicate with each other through a network. According to an embodiment, the plurality of water level measuring devices 110 and the river monitoring server 120 may use an IoT communication network, for example, a LoRa network.

하천 모니터링 서버(120)는 복수의 수위 측정 장치(110)와 통신하며, 제어 신호 및 데이터를 송수신할 수 있다. 하천 모니터링 서버(120)는 복수의 수위 측정 장치(110)로부터 수위 측정 값, 위치 정보 등을 수신한다. 또한, 하천 모니터링 서버(120)는 복수의 수위 측정 장치(110)로부터 수위 측정 장치(110)의 식별 정보, 잔여 배터리 량 정보, 고장 정보 등의 추가 정보를 수신할 수 있다.The river monitoring server 120 may communicate with the plurality of water level measurement devices 110 and may transmit and receive control signals and data. The river monitoring server 120 receives water level measurement values, location information, and the like from the plurality of water level measurement devices 110 . In addition, the river monitoring server 120 may receive additional information such as identification information of the water level measuring device 110 , remaining battery amount information, and failure information from the plurality of water level measuring devices 110 .

하천 모니터링 서버(120)와 복수의 수위 측정 장치(110)는 다양한 시퀀스로 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 하천 모니터링 서버(120)는 미리 결정된 순번에 따라 복수의 수위 측정 장치(110)와 순차적으로 통신할 수 있다. The river monitoring server 120 and the plurality of water level measuring devices 110 may communicate in various sequences. According to an embodiment, the river monitoring server 120 may sequentially communicate with the plurality of water level measuring devices 110 according to a predetermined order.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치와 하천 모니터링 서버의 구조를 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram illustrating the structure of a water level measuring device and a river monitoring server according to an embodiment of the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 수위 측정 장치(110)는 소정의 하우징에 밀봉되어, 하천의 소정의 위치에 배치될 수 있다. 수위 측정 장치(110)는 하천의 수면 위에 수면과 접촉하지 않도록 배치되어 고정된다. 본 개시의 실시예들에 따른 수위 측정 장치(110)는 초음파 센서를 이용하여 수위를 측정하기 때문에, 비접촉식으로 수위를 측정한다. 수위 측정 장치(110)는 초음파 센서의 초음파 송수신 면이 하천 수면을 향하고, 하천 수면을 향해 초음파 신호를 송신하고, 하천으로부터 반사되는 초음파 신호를 수신할 수 있도록 초음파 센서를 배치한다. According to an embodiment of the present disclosure, the water level measuring device 110 may be sealed in a predetermined housing and disposed at a predetermined location in a river. The water level measuring device 110 is disposed and fixed on the water surface of the river so as not to contact the water surface. Since the water level measuring apparatus 110 according to embodiments of the present disclosure measures the water level using an ultrasonic sensor, it measures the water level in a non-contact manner. The water level measuring device 110 arranges the ultrasonic sensor so that an ultrasonic transmission/reception surface of the ultrasonic sensor faces the water surface, transmits an ultrasonic signal toward the river surface, and receives an ultrasonic signal reflected from the river.

본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치(110)는 프로세서(210), 수평 조절부(220), 초음파 센서(230), 통신부(240), 및 배터리(250)를 포함한다.The water level measuring apparatus 110 according to an embodiment of the present disclosure includes a processor 210 , a leveling unit 220 , an ultrasonic sensor 230 , a communication unit 240 , and a battery 250 .

프로세서(210)는 수위 측정 장치(110) 전반의 동작을 제어한다. 프로세서(210)는 하나 또는 그 상의 프로세서를 포함할 수 있다. The processor 210 controls the overall operation of the water level measuring device 110 . Processor 210 may include one or more processors.

프로세서(210)는 초음파 센서(230)에서 검출된 수위 검출 신호를 수신하여, 수위 검출 신호로부터 수위 측정 값을 생성한다. 프로세서(210)는 초음파 신호의 송신 시점과 하천 수면으로부터 반사되어 초음파 센서(230)에서 수신된 에코 신호의 검출 시점을 비교하여 하천 수위를 검출할 수 있다. 프로세서(210)는 초음파 센서(230)로부터 검출된 수위 검출 신호에 대해, 후 처리를 수행할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(210)는 수위 검출 신호에 대해 아웃라이어 제거, 데이터 스무딩 등의 후 처리를 수행한 후, 수위 검출 신호로부터 수위 측정 값을 생성하여, 수위 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다. The processor 210 receives the water level detection signal detected by the ultrasonic sensor 230 and generates a water level measurement value from the water level detection signal. The processor 210 may detect the river level by comparing the transmission time of the ultrasound signal with the detection time of the echo signal reflected from the river surface and received by the ultrasound sensor 230 . The processor 210 may post-process the water level detection signal detected from the ultrasonic sensor 230 . For example, the processor 210 may perform post-processing such as outlier removal and data smoothing on the water level detection signal, and then generate a water level measurement value from the water level detection signal to improve the accuracy of water level measurement.

또한, 프로세서(210)는 수위 측정 장치(110)와 하천 모니터링 서버(120) 사이의 통신 동작을 제어한다. 프로세서(210)는 하천 모니터링 서버(120)로 수위 측정 값, 위치 정보 등을 전송하도록 통신부(240)를 제어한다. 또한, 프로세서(210)는 하천 모니터링 서버(120)로부터 수신된 위험 수위 정보를 수신하여, 위험 알림 동작을 수행한다. In addition, the processor 210 controls a communication operation between the water level measuring device 110 and the river monitoring server 120 . The processor 210 controls the communication unit 240 to transmit a water level measurement value, location information, and the like to the river monitoring server 120 . In addition, the processor 210 receives the danger level information received from the river monitoring server 120, and performs a danger notification operation.

또한, 프로세서(210)는 수평 조절부(220)를 제어한다. 프로세서(210)는 수평 조절부(220)에 포함된 모터 등을 제어하여, 초음파 센서(230)의 수평을 조절하는 동작을 제어한다.In addition, the processor 210 controls the horizontal adjustment unit 220 . The processor 210 controls a motor included in the horizontal adjustment unit 220 to control the operation of adjusting the level of the ultrasonic sensor 230 .

또한, 프로세서(210)는 배터리(250)의 잔여 배터리 량에 대한 검출 값을 수신하여, 잔여 배터리 량 정보를 생성한다. 프로세서(210)는 잔여 배터리 량이 전력 기준 값 미만인 경우, 하천 모니터링 서버(120)로 잔여 배터리 량 정보 또는 배터리 부족 정보 등을 송신할 수 있다.In addition, the processor 210 receives the detection value of the remaining battery amount of the battery 250 and generates the remaining battery amount information. When the remaining battery level is less than the power reference value, the processor 210 may transmit remaining battery level information or low battery information to the river monitoring server 120 .

수평 조절부(220)는 초음파 센서(230)의 수평을 조절한다. 초음파 센서(230)을 수면을 향하여, 수평을 유지해야 한다. 수평은 다양하게 정의될 수 있는데, 예를 들면, 초음파 센서(230)의 트랜스듀서의 초음파 신호 송수신 단면이 하천 수면과 평행을 유지하도록 초음파 센서(230)의 수평이 유지될 수 있다. 수평 조절부(220)는 초음파 센서(230)가 배치된 소정의 브라켓, 하우징, 또는 헤드 등의 회전시켜 초음파 센서(230)의 수평을 조절할 수 있다. The horizontal adjustment unit 220 adjusts the level of the ultrasonic sensor 230 . The ultrasonic sensor 230 should be leveled toward the water surface. The level may be defined in various ways. For example, the level of the ultrasonic sensor 230 may be maintained so that the ultrasonic signal transmission/reception cross-section of the transducer of the ultrasonic sensor 230 is parallel to the water surface of the river. The horizontal adjustment unit 220 may adjust the level of the ultrasonic sensor 230 by rotating a predetermined bracket, housing, or head on which the ultrasonic sensor 230 is disposed.

초음파 센서(230)는 하천의 수면을 향해 초음파 신호를 송신하고, 하천의 수면으로부터 반사되는 에코 신호를 검출한다. 초음파 센서(230)는 적어도 하나의 트랜스듀서 엘리먼트를 포함할 수 있다. 초음파 센서(230)는 소정의 시점에 초음파 펄스를 송신하고, 에코 신호를 검출한다. The ultrasonic sensor 230 transmits an ultrasonic signal toward the water surface of the river and detects an echo signal reflected from the surface of the river. The ultrasonic sensor 230 may include at least one transducer element. The ultrasonic sensor 230 transmits an ultrasonic pulse at a predetermined time and detects an echo signal.

통신부(240)는 하천 모니터링 서버(120)와 네트워크를 통해 통신할 수 있다. 통신부(240)는 유선 또는 무선으로 외부 장치와 통신할 수 있다. 통신부(240)는 근거리 통신을 수행할 수 있으며, 예를 들면, 블루투스, BLE(Bluetooth Low Energy), 근거리 무선 통신 (Near Field Communication), WLAN(와이파이), 지그비(Zigbee), 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), Ant+ 통신 등을 이용할 수 있다. 다른 예로서, 통신부(240)는 이동 통신을 이용할 수 있으며, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있다. 통신부(240)는 IoT용 통신 방식을 이용할 수 있고, 예를 들면, SIGOFX, LoRa, LTE-M, NB-IOT 등의 통신 규격을 이용할 수 있다. The communication unit 240 may communicate with the river monitoring server 120 through a network. The communication unit 240 may communicate with an external device by wire or wirelessly. The communication unit 240 may perform short-range communication, for example, Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE), Near Field Communication, WLAN (Wi-Fi), Zigbee, infrared (IrDA). Data Association) communication, WFD (Wi-Fi Direct), UWB (ultra wideband), Ant+ communication, etc. can be used. As another example, the communication unit 240 may use mobile communication, and may transmit/receive wireless signals to and from at least one of a base station, an external terminal, and a server over a mobile communication network. The communication unit 240 may use a communication method for IoT, for example, may use a communication standard such as SIGOFX, LoRa, LTE-M, NB-IOT.

배터리(250)는 전력을 저장하고, 수위 측정 장치(110)의 각 구성요소에 전력을 공급한다. 배터리(250)는 다양한 종류의 이차 전지가 이용될 수 있으며, 예를 들면, 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 등이 이용될 수 있다.The battery 250 stores power and supplies power to each component of the water level measuring device 110 . As the battery 250 , various types of secondary batteries may be used, for example, a lead storage battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, a lithium polymer battery, etc. may be used.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 수위 측정 장치(110)는 입출력 인터페이스(252)를 더 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(252)는 다양한 종류의 입력 장치 또는 출력 장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 입출력 인터페이스(252)는 출력 인터페이스로서, 스피커, 경고등, 디스플레이, 또는 LED 전광판 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 입출력 인터페이스(252)는 입력 인터페이스로서 버튼, 키, 다이얼, 키보드, 터치 패드, 또는 터치스크린 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the water level measuring device 110 may further include an input/output interface 252 . The input/output interface 252 may include various types of input devices or output devices. According to an embodiment, the input/output interface 252 is an output interface, and may include at least one of a speaker, a warning light, a display, and an LED sign board, or a combination thereof. Also, according to an embodiment, the input/output interface 252 may include at least one of a button, a key, a dial, a keyboard, a touch pad, and a touch screen or a combination thereof as an input interface.

프로세서(210)는 입출력 인터페이스(252)를 통해, 서버로부터 전송된 위험 수위 정보에 기초하여, 위험 알림을 출력할 수 있다.The processor 210 may output a risk notification based on the risk level information transmitted from the server through the input/output interface 252 .

본 개시의 일 실시예에 따르면, 수위 측정 장치(110)는 GPS 모듈(254)을 더 포함할 수 있다. GPS 모듈(254)은 수위 측정 장치(110)의 위치 정보를 생성한다. 프로세서(210)는 GPS 모듈(254)에서 검출된 위치 정보를 하천 모니터링 서버(120)로 전송한다. According to an embodiment of the present disclosure, the water level measuring device 110 may further include a GPS module 254 . The GPS module 254 generates location information of the water level measuring device 110 . The processor 210 transmits the location information detected by the GPS module 254 to the river monitoring server 120 .

본 개시의 일 실시예에 따르면, 수위 측정 장치(110)는 발전부(256)를 더 포함할 수 있다. 발전부(256)는 자가 발전을 하여, 배터리(250)로 발전된 전력을 공급한다. 발전부(256)는 예를 들면, 태양광 패널, 풍력 발전 장치, 또는 수력 발전 장치 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the water level measuring device 110 may further include a power generation unit 256 . The power generation unit 256 self-generates power and supplies the generated power to the battery 250 . The power generation unit 256 may include, for example, at least one of a solar panel, a wind power generation device, or a hydroelectric power generation device, or a combination thereof.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 수위 측정 장치(110)는 고도 센서(258)를 더 포함할 수 있다. 고도 센서(258)는 수위 측정 장치(110)의 고도를 측정한다. 프로세서(210)는 고도 센서(258)에서 검출된 신호에 기초하여, 수위 측정 장치(110)의 고도 값을 생성하고, 고도 값을 하천 모니터링 서버(120)로 전송한다.According to an embodiment of the present disclosure, the water level measuring device 110 may further include an altitude sensor 258 . The altitude sensor 258 measures the altitude of the water level measuring device 110 . The processor 210 generates an altitude value of the water level measuring device 110 based on the signal detected by the altitude sensor 258 , and transmits the altitude value to the river monitoring server 120 .

본 개시의 일 실시예에 따르면, 하천 모니터링 서버(120)는 프로세서(270), 통신부(280), 및 저장부(290)를 포함한다. According to an embodiment of the present disclosure, the river monitoring server 120 includes a processor 270 , a communication unit 280 , and a storage unit 290 .

하천 모니터링 서버(120)의 프로세서(270)는 하천 모니터링 서버(120)의 전반의 동작을 제어한다. 프로세서(270)는 하나 또는 그 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. The processor 270 of the river monitoring server 120 controls the overall operation of the river monitoring server 120 . Processor 270 may include one or more processors.

프로세서(270)는 복수의 수위 측정 장치(110)로부터 수신된 수위 측정 값을 이용하여, 하천의 적어도 하나의 예측 지점의 수위 예측 값을 생성한다. 수위 예측 값은 하천의 소정의 예측 지점에, 소정의 미래 시점에 예측되는 수위를 나타낸다. 따라서 수위 예측 값은 지점 및 시점에 대해 정의될 수 있다. 프로세서(270)는 수위 측정 값 및 각 수위 측정 값의 위치 정보를 이용하여 수위 예측 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(270)는 수위 예측 값을 생성하기 위해, 하천의 지리적 정보를 더 이용할 수 있다. 하천의 지리적 정보는 하천의 물의 흐름의 경로, 하천 저면의 지리적 구조, 하천 각 지점의 고도 정보 등을 포함할 수 있다.The processor 270 uses the water level measurement values received from the plurality of water level measurement devices 110 to generate a water level prediction value of at least one prediction point of the river. The water level prediction value indicates a water level predicted at a predetermined point in the river at a predetermined future time point. Therefore, a water level prediction value can be defined for a point and a time point. The processor 270 may generate a water level prediction value by using the water level measurement value and location information of each water level measurement value. According to an embodiment, the processor 270 may further use geographic information of the river to generate a water level prediction value. The geographical information of the river may include the path of the flow of water in the river, the geographical structure of the bottom of the river, altitude information of each point of the river, and the like.

일 실시예에 따르면, 프로세서(270)는 머신 러닝 모델을 이용하여 하천의 적어도 하나의 예측 지점의 수위 예측 값을 생성할 수 있다. 머신 러닝 모델은 소정의 트레이닝 데이터로 사전에 머신 러닝을 수행하여 생성될 수 있다. 트레이닝 데이터는 수위 측정 값, 위치 정보, 및 지리적 정보를 포함할 수 있다. 머신 러닝 모델에 대해서는 후술한다.According to an embodiment, the processor 270 may generate a water level prediction value of at least one prediction point of a river using a machine learning model. The machine learning model may be generated by performing machine learning in advance with predetermined training data. Training data may include water level measurements, location information, and geographic information. The machine learning model will be described later.

통신부(280)는 복수의 수위 측정 장치(110)와 통신한다. 통신부(280)는 복수의 수위 측정 장치(110)로부터 수위 측정 값, 위치 정보 등을 수신하고, 위험 수위 정보 등을 전송한다. The communication unit 280 communicates with the plurality of water level measuring devices 110 . The communication unit 280 receives water level measurement values and location information from the plurality of water level measurement devices 110 , and transmits dangerous level information and the like.

통신부(280)는 유선 또는 무선으로 외부 장치와 통신할 수 있다. 통신부(280)는 근거리 통신을 수행할 수 있으며, 예를 들면, 블루투스, BLE(Bluetooth Low Energy), 근거리 무선 통신 (Near Field Communication), WLAN(와이파이), 지그비(Zigbee), 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), Ant+ 통신 등을 이용할 수 있다. 다른 예로서, 통신부(280)는 이동 통신을 이용할 수 있으며, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있다. 통신부(280)는 IoT용 통신 방식을 이용할 수 있고, 예를 들면, SIGOFX, LoRa, LTE-M, NB-IOT 등의 통신 규격을 이용할 수 있다. The communication unit 280 may communicate with an external device by wire or wirelessly. The communication unit 280 may perform short-range communication, for example, Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE), Near Field Communication, WLAN (Wi-Fi), Zigbee, infrared (IrDA). Data Association) communication, WFD (Wi-Fi Direct), UWB (ultra wideband), Ant+ communication, etc. can be used. As another example, the communication unit 280 may use mobile communication, and may transmit/receive wireless signals to and from at least one of a base station, an external terminal, and a server on a mobile communication network. The communication unit 280 may use a communication method for IoT, for example, may use a communication standard such as SIGOFX, LoRa, LTE-M, NB-IOT.

저장부(290)는 하천 모니터링 서버(120)의 동작에 필요한 데이터 및 명령어를 저장할 수 있다. 저장부(290)는 휘발성 저장 매체 또는 비휘발성 저장 매체 중 적어도 하나 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 저장부(290)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 저장부(290)는 클라우드 저장공간에 대응될 수 있다. 예를 들면, 서버(220)와 저장부(290)는 클라우드 서비스를 통해 구현될 수 있다.The storage unit 290 may store data and commands necessary for the operation of the river monitoring server 120 . The storage unit 290 may be implemented as at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium, or a combination thereof. Storage unit 290 is a flash memory type (flash memory type), hard disk type (hard disk type), multimedia card micro type (multimedia card micro type), card type memory (for example, SD or XD memory, etc.), RAM (Random Access Memory) SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), magnetic memory, magnetic It may include at least one type of storage medium among a disk and an optical disk. According to an embodiment, the storage unit 290 may correspond to a cloud storage space. For example, the server 220 and the storage unit 290 may be implemented through a cloud service.

저장부(290)는 복수의 수위 측정 장치(110)로부터 수집된 수위 측정 값, 위치 정보, 및 지리적 정보를 포함할 수 있다. 저장부(290)는 수집된 수위 측정 값을 소정의 기간 동안 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 저장부(290)는 복수의 수위 측정 장치(110)에 대한 정보를 저장하고, 예를 들면, 각 수위 측정 장치(110)의 식별 정보, 위치 정보, 장치 모델, 고장 정보, 배터리 잔량 정보 등을 저장할 수 있다. The storage unit 290 may include water level measurement values, location information, and geographic information collected from the plurality of water level measurement devices 110 . The storage unit 290 may store the collected water level measurement value for a predetermined period of time. According to an embodiment, the storage unit 290 stores information on a plurality of water level measuring devices 110 , for example, identification information, location information, device model, and failure information of each water level measuring device 110 . , the remaining battery level information, and the like can be stored.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치의 구조를 나타낸 도면이다. 도 3은 수위 측정 장치의 구성 중, 수평 조절부(220)와 관련된 구성을 중심으로 도시한다. 따라서 도 3에 도시된 구성은 도 2에 도시된 수위 측정 장치(110)의 구성요소들과 함께 수위 측정 장치(110)에 포함될 수 있다.3 is a view showing the structure of a water level measuring device according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 3 shows a configuration related to the horizontal adjustment unit 220 among the configurations of the water level measuring device. Accordingly, the configuration shown in FIG. 3 may be included in the water level measuring device 110 together with the components of the water level measuring device 110 shown in FIG. 2 .

일 실시예에 따르면, 수위 측정 장치는 지지대(310), 수평 조절부(220a), 및 초음파 센서(230)를 포함한다. According to an embodiment, the water level measuring device includes a support 310 , a leveling unit 220a , and an ultrasonic sensor 230 .

본 개시의 일 실시예에 따르면, 수평 조절부(220a)는 서보 모터를 포함한다. 서보 모터는 초음파 센서(230)의 일 단과 결합되어, 초음파 센서를 소정의 축을 중심으로 회전시킨다. 서보 모터는 일축, 또는 이축 등의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the horizontal adjustment unit 220a includes a servo motor. The servo motor is coupled to one end of the ultrasonic sensor 230 to rotate the ultrasonic sensor about a predetermined axis. The servo motor may be configured in various ways, such as uniaxial or biaxial.

지지대(310)는 수위 측정 장치(110)를 소정의 위치에 고정시킨다. 수위 측정 장치(110)는 지지대(310)에 의해 고정되어, 하천의 수면(320) 상부에 고정될 수 있다. The support 310 fixes the water level measuring device 110 at a predetermined position. The water level measuring device 110 may be fixed by the support 310 and fixed on the water surface 320 of the river.

수평 조절부(220a)는 서보 모터를 구동하여 초음파 센서(230)로 소정의 범위를 스캔한다(S302). 예를 들면, 수평 조절부(220a)는 반구 형태의 가상의 공간을 스캔하도록 초음파 센서(230)를 이동시킬 수 있다. 초음파 센서(230)는 스캔이 이루어지는 동안, 각각의 오리엔테이션에서 수면(320)까지의 거리를 측정한다. The horizontal adjustment unit 220a scans a predetermined range with the ultrasonic sensor 230 by driving the servo motor (S302). For example, the horizontal adjustment unit 220a may move the ultrasonic sensor 230 to scan a hemispherical virtual space. The ultrasonic sensor 230 measures the distance from each orientation to the water surface 320 while scanning is performed.

다음으로, 프로세서(210)는 초음파 센서(230)의 스캔에 의해 수집된 검출 신호에 기초하여, 초음파 센서(230)와 하천 수면(320) 간의 최단 거리가 검출된 초음파 센서(230)의 오리엔테이션을 타겟 오리엔테이션으로 결정한다(S304). 초음파 센서(230)의 스캔 시, 곡선 경로를 따라 스캔 함에 의해 생기는 거리 오차는, 프로세서(210)에 의해 보정될 수 있다. Next, the processor 210 determines the orientation of the ultrasonic sensor 230 in which the shortest distance between the ultrasonic sensor 230 and the river surface 320 is detected, based on the detection signal collected by the scan of the ultrasonic sensor 230 . The target orientation is determined (S304). When the ultrasonic sensor 230 is scanned, a distance error caused by scanning along a curved path may be corrected by the processor 210 .

다음으로, 프로세서(210)는 초음파 센서(230)를 타겟 오리엔테이션으로 이동시키도록, 서보 모터를 제어하여 초음파 센서(230)를 회전시킨다(S306). Next, the processor 210 controls the servo motor to rotate the ultrasonic sensor 230 to move the ultrasonic sensor 230 to the target orientation (S306).

일 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 주기적으로 초음파 센서(230)의 수평을 조절할 수 있다. According to an embodiment, the processor 210 may periodically adjust the level of the ultrasonic sensor 230 .

다른 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 풍속을 측정하여, 초음파 센서(230)의 수평을 조절할 수 있다. 프로세서(210)는 풍속이 바람 기준 값 미만인 경우, 초음파 센서(230)의 수평을 조절할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 수면이 거의 평면에 가까울 때 초음파 센서(230)의 수평을 조절함에 의해, 보다 정확하게 초음파 센서(230)의 수평을 맞출 수 있는 효과가 있다.According to another embodiment, the processor 210 may measure the wind speed to adjust the level of the ultrasonic sensor 230 . When the wind speed is less than the wind reference value, the processor 210 may adjust the level of the ultrasonic sensor 230 . According to the present embodiment, by adjusting the level of the ultrasonic sensor 230 when the water surface is almost flat, there is an effect of more accurately leveling the ultrasonic sensor 230 .

도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치의 구조를 나타낸 도면이다. 4A is a diagram illustrating a structure of a water level measuring device according to an embodiment of the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 수위 측정 장치(110)는 프로세서(210), 짐벌 모터(424), 짐벌 구조물(422), 및 초음파 센서(230)를 포함한다. According to an embodiment of the present disclosure, the water level measuring device 110 includes a processor 210 , a gimbal motor 424 , a gimbal structure 422 , and an ultrasonic sensor 230 .

본 개시의 일 실시예에 따르면, 수평 조절부(220b)는 짐벌 방식으로 초음파 센서(230)의 수평을 조절할 수 있다. 수평 조절부(220b)는 모터(424) 및 짐벌 구조물(422)을 포함한다. 짐벌 구조물(422)는 잠금 해제 상태에서, 자유롭게 회전할 수 있다. 짐벌 구조물(422)은 반구형, 구형, 원형 링 등의 형태를 가질 수 있다. 짐벌 구조물(422)는 중력의 영향으로 회전할 수 있으며, 무게 중심이 중력 방향으로 이동하도록 회전할 수 있다. 짐벌 구조물(422)는 초음파 센서(230)와 결합되고, 초음파 센서(230)의 무게로 인해, 무게 중심이 아래쪽에 있어, 잠금 해제 상태에서 초음파 센서(230)의 수평이 유지되도록 짐벌 구조물(422)이 회전하게 된다. 짐벌 구조물(422)는 소정의 축을 중심으로 회전한다. 짐벌 구조물(422)은 회전 축에 결합될 수 있고, 짐벌 구조물(422)의 회전 축을 고정시켜 짐벌 구조물(422)이 회전하지 못하도록 잠그고, 짐벌 구조물(422)의 회전 축의 고정을 해제하여 짐벌 구조물(422)이 회전할 수 있게 잠금 해제를 할 수 있다. 짐벌 모터(424)는 짐벌 구조물(422)의 잠금 및 잠금 해제 동작을 위해, 회전 축을 고정시키거나, 회전 축의 고정을 해제한다.According to an embodiment of the present disclosure, the horizontal adjustment unit 220b may adjust the level of the ultrasonic sensor 230 in a gimbal manner. The horizontal adjustment unit 220b includes a motor 424 and a gimbal structure 422 . The gimbal structure 422 can rotate freely in the unlocked state. The gimbal structure 422 may have a hemispherical shape, a spherical shape, a circular ring shape, or the like. The gimbal structure 422 may rotate under the influence of gravity, and may rotate so that the center of gravity moves in the direction of gravity. The gimbal structure 422 is coupled to the ultrasonic sensor 230 , and due to the weight of the ultrasonic sensor 230 , the center of gravity is lower, so that the ultrasonic sensor 230 is horizontally maintained in the unlocked state. ) will rotate. The gimbal structure 422 rotates about a predetermined axis. The gimbal structure 422 may be coupled to the rotation shaft, lock the gimbal structure 422 to prevent rotation by fixing the rotation axis of the gimbal structure 422, and release the fixation of the rotation axis of the gimbal structure 422 to the gimbal structure ( 422) can be unlocked to rotate. The gimbal motor 424 fixes the rotation shaft or releases the fixing of the rotation shaft for locking and unlocking the gimbal structure 422 .

프로세서(210)는 짐벌 모터(424)를 제어하여, 짐벌 구조물(422)을 잠금 또는 잠금 해제 상태로 제어한다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 소정의 주기로 짐벌 구조물(422)의 회전을 잠금 해제하여, 초음파 센서(230)의 수평을 맞출 수 있다.The processor 210 controls the gimbal motor 424 to control the gimbal structure 422 to be locked or unlocked. According to an embodiment, the processor 210 may unlock the rotation of the gimbal structure 422 at a predetermined period to level the ultrasonic sensor 230 .

도 4b는 도 4a의 실시예에 따른 수위 측정 장치의 상측 사시도이고, 4c는 도 4a의 실시예에 따른 수위 측정 장치의 하측 사시도이다. 도 4d는 도 4a의 실시예에 따른 수위 측정 장치의 분해 사시도이다.4B is an upper perspective view of the water level measuring device according to the embodiment of FIG. 4A , and 4C is a lower perspective view of the water level measuring device according to the embodiment of FIG. 4A . 4D is an exploded perspective view of the water level measuring device according to the embodiment of FIG. 4A .

수위 측정 장치(100)는 상측 덮개(430), 짐벌 하우징(440), 짐벌 구조물(422), 결합 구조물(450), 및 초음파 센서(230)를 포함한다. 프로세서 및 모터는 상측 덮개(430)에 부착되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 프로세서를 포함하는 회로부가 상측 덮개(430)에 부착될 수 있다. 상측 덮개(430)는 내측에 상측 소 덮개(432)를 포함할 수 있다. 상측 소 덮개(432)는 모터, 회로부 등과 결합될 수 있다. 또한, 짐벌 구조물(422)의 움직임을 잠금 또는 잠금 해제 상태로 구동하는 모터가 짐벌 하우징(440) 내에 고정되어 구비될 수 있다. 짐벌 하우징(440)은 모터의 동력을 이용하여 짐벌 구조물(422)을 고정시키거나, 고정 해제시키는 고정 부재를 포함할 수 있다. 짐벌 하우징(440)은 하측에 개구부(442)를 포함한다. 짐벌 구조물(422)은 개구부(442)에 걸친 형태로 배치될 수 있다. 짐벌 구조물(422)은 개구부(442)의 하측에서 연장되어, 결합 구조물(450)과 결합된다. 결합 구조물(450)은 짐벌 구조물(422) 및 초음파 센서(230)와 결합한다. 결합 구조물(450)은 결합 부재(452)를 더 포함할 수 있다. 결합 부재(452)는 짐벌 구조물(422)에 형성된 개구부 및 결합 부재(452)의 개구부(454)를 통해 와이어를 통과시켜 회로부와 초음파 센서(230)를 전기적으로 연결할 수 있다.The water level measuring device 100 includes an upper cover 430 , a gimbal housing 440 , a gimbal structure 422 , a coupling structure 450 , and an ultrasonic sensor 230 . The processor and the motor may be disposed attached to the upper cover 430 . For example, circuitry including a processor may be attached to the upper cover 430 . The upper cover 430 may include an upper small cover 432 on the inside. The upper small cover 432 may be coupled to a motor, a circuit unit, and the like. In addition, a motor for driving the movement of the gimbal structure 422 in a locked or unlocked state may be fixedly provided in the gimbal housing 440 . The gimbal housing 440 may include a fixing member for fixing or releasing the gimbal structure 422 using the power of a motor. The gimbal housing 440 includes an opening 442 at the lower side. The gimbal structure 422 may be disposed across the opening 442 . The gimbal structure 422 extends from the lower side of the opening 442 and is coupled to the coupling structure 450 . The coupling structure 450 is coupled to the gimbal structure 422 and the ultrasonic sensor 230 . The coupling structure 450 may further include a coupling member 452 . The coupling member 452 may electrically connect the circuit unit and the ultrasonic sensor 230 by passing a wire through the opening formed in the gimbal structure 422 and the opening 454 of the coupling member 452 .

짐벌 구조물(422)은 잠금 해제 상태에서, 무게 중심이 중력 방향으로 이동하도록 움직이고, 짐벌 구조물(422)의 움직임에 의해 초음파 센서(230)의 신호 송수신면이 하천의 수면에 수평하게 놓이게 된다. 모터는 짐벌 구조물(422)의 움직임이 멈춘 이후에 짐벌 구조물(422)을 잠금 상태로 변경하여 초음파 센서(230)의 수평을 유지한다.In the unlocked state, the gimbal structure 422 moves so that the center of gravity moves in the direction of gravity, and the signal transmission/reception surface of the ultrasonic sensor 230 is horizontally placed on the water surface of the river by the movement of the gimbal structure 422 . The motor maintains the level of the ultrasonic sensor 230 by changing the gimbal structure 422 to a locked state after the movement of the gimbal structure 422 stops.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치의 구조를 나타낸 도면이다. 5 is a view showing the structure of a water level measuring device according to an embodiment of the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치(110)는 바람 검출부(510)를 더 포함할 수 있다. 바람 검출부(510)는 수위 측정 장치(110) 주변의 바람의 세기를 검출한다. The water level measuring apparatus 110 according to an embodiment of the present disclosure may further include a wind detection unit 510 . The wind detector 510 detects the strength of the wind around the water level measuring device 110 .

일 실시예에 따르면, 바람 검출부(510)는 풍속 센서(512)를 포함할 수 있다. 풍속 센서(512)는 소정의 지지대(520)에 고정되어, 수위 측정 장치(110) 주변의 풍속을 측정할 수 있다. 프로세서(210)는 풍속 센서(512)의 검출 값으로부터 바람 세기 값을 생성할 수 있다. According to an embodiment, the wind detection unit 510 may include a wind speed sensor 512 . The wind speed sensor 512 may be fixed to a predetermined support 520 to measure the wind speed around the water level measuring device 110 . The processor 210 may generate a wind intensity value from the detected value of the wind speed sensor 512 .

다른 실시예에 따르면, 바람 검출부(510)는 가속도 센서를 포함할 수 있다. 바람 검출부(510)는 바람에 흔들리는 경량 구조물(514)의 흔들림을 가속도 센서를 이용하여 검출하여, 바람의 세기 또는 바람의 유무를 검출할 수 있다. 경량 구조물(514)은 지지대(520)에 고정될 수 있다. 가속도 센서는 가격이 저렴하기 때문에, 저렴한 비용으로 바람 검출부(510)를 구현하여, 수위 측정 장치(110)의 제품 단가를 낮출 수 있다.According to another embodiment, the wind detection unit 510 may include an acceleration sensor. The wind detection unit 510 may detect the shaking of the lightweight structure 514 swaying in the wind using an acceleration sensor to detect the strength of the wind or the presence or absence of wind. The lightweight structure 514 may be fixed to the support 520 . Since the acceleration sensor is inexpensive, it is possible to reduce the product cost of the water level measuring device 110 by implementing the wind detection unit 510 at a low cost.

초음파 센서(230)가 수위를 측정할 때, 바람이 부는 경우, 하천의 수면에 물결이 생겨, 수위가 일정하지 않고, 수위 측정 값의 정확도가 떨어질 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 바람 검출부(510)에서 수위 측정 장치(110) 주변의 바람의 세기 또는 바람의 유무를 검출하여, 바람이 거의 없는 상태에서 초음파 센서(230)의 수위를 측정할 수 있다. When the ultrasonic sensor 230 measures the water level, when the wind blows, a wave is generated on the surface of the river, the water level is not constant, and the accuracy of the water level measurement value may be reduced. According to an embodiment of the present disclosure, the wind detection unit 510 detects the strength of the wind or the presence or absence of wind around the water level measuring device 110 to measure the water level of the ultrasonic sensor 230 in a state where there is little wind. can

일 실시예에 따르면, 수위 측정 장치(110)는 바람이 거의 없을 때, 초음파 센서의 수평 조절 동작을 수행할 수 있다. 앞서 도 3에서 설명한 서보 모터를 이용한 방식의 경우, 초음파 센서(230)를 이용하여 초음파 센서(230)로부터 수면까지의 거리를 스캔하여 수평을 찾는 방식인데, 바람이 있는 경우, 수면까지의 거리가 부정확하고, 수평 조절의 정확도가 떨어진다. 따라서 본 개시의 일 실시예에 따르면, 수위 측정 장치(110)는 바람 검출부(510)에서 검출된 바람 세기 값에 기초하여, 바람 세기 값이 바람 기준 값 미만일 때 초음파 센서(230)의 수평 조절 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. According to an embodiment, the water level measuring device 110 may perform a horizontal adjustment operation of the ultrasonic sensor when there is little wind. In the case of the method using the servo motor described above in FIG. 3 , the distance from the ultrasonic sensor 230 to the water surface is scanned to find the horizontal using the ultrasonic sensor 230 . In the case of wind, the distance to the water surface is It is inaccurate, and the leveling accuracy is poor. Therefore, according to an embodiment of the present disclosure, the water level measuring device 110 performs a horizontal adjustment operation of the ultrasonic sensor 230 when the wind strength value is less than the wind reference value based on the wind strength value detected by the wind detection unit 510 . can be controlled to do

또한, 수평 조절부(220)가 짐벌 방식으로 구현되는 경우, 바람이 있는 환경에서는 짐벌 구조물(422)의 회전이 잠금 해제되면, 짐벌의 수평을 맞추기 어렵고, 바람으로 인해 짐벌의 회전이 과해지면서 수위 측정 장치(110)가 훼손되거나 고장의 원인이 될 수 있다. 따라서 프로세서(210)는 바람 검출부(510)에서 검출된 바람 세기 값이 바람 기준 값을 초과하는 경우, 짐벌 구조물(422)의 회전을 잠금 해제하지 않고, 바람 세기 값이 바람 기준 값 미만인 경우에만 짐벌 구조물(422)의 회전을 잠금 해제한다. 이를 위해, 우선 수평 조절 장치(110)는 바람 검출부(510)의 검출 신호에 의해 바람 세기 값을 검출한다(S530). 프로세서(210)는 바람 세기 값이 바람 기준 값 미만인지 여부를 판단한다(S532). 프로세서(210)는 바람 세기 값이 바람 기준 값 미만인 경우, 짐벌 구조물(422)의 회전을 잠금 해제한다(S534). 프로세서(210)는 바람 세기 값이 바람 기준 값 이상인 경우, 짐벌 구조물(422)의 회전을 잠금 상태로 유지한다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 소정의 주기로 초음파 센서(230)의 수평은 조절할 때, 바람 검출부(510)로부터 검출된 바람 세기 값에 따라 짐벌 구조물(422)의 회전을 잠금 해제할지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(210)는 하루에 1번 오전 9시에 초음파 센서(230)의 수평을 조절할 때, S530, S532, S534의 단계를 수행할 수 있다.In addition, when the leveling unit 220 is implemented in a gimbal method, when the rotation of the gimbal structure 422 is unlocked in a windy environment, it is difficult to level the gimbal, and the rotation of the gimbal is excessive due to the wind. The measuring device 110 may be damaged or cause malfunction. Accordingly, the processor 210 does not unlock the rotation of the gimbal structure 422 when the wind strength value detected by the wind detection unit 510 exceeds the wind reference value, and only when the wind strength value is less than the wind reference value, the gimbal Unlocks rotation of structure 422 . To this end, first, the horizontal adjustment device 110 detects a wind strength value by the detection signal of the wind detection unit 510 ( S530 ). The processor 210 determines whether the wind strength value is less than the wind reference value (S532). When the wind intensity value is less than the wind reference value, the processor 210 unlocks the rotation of the gimbal structure 422 ( S534 ). When the wind intensity value is greater than or equal to the wind reference value, the processor 210 maintains the rotation of the gimbal structure 422 in a locked state. According to an embodiment, when the processor 210 adjusts the level of the ultrasonic sensor 230 at a predetermined cycle, whether to unlock the rotation of the gimbal structure 422 according to the wind intensity value detected from the wind detection unit 510 can be decided For example, the processor 210 may perform steps S530, S532, and S534 when adjusting the level of the ultrasonic sensor 230 at 9 am once a day.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라, 위험 알림을 제공하는 구성을 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a configuration for providing a danger notification, according to an embodiment of the present disclosure.

하천 모니터링 서버(120)는 수위 검출 값이 위험 수위 기준 값을 초과하는 경우, 해당 수위 검출 값이 검출된 지점의 수위 측정 장치(110)로 위험 수위 정보를 전송한다. 수위 측정 장치(110)는 하천 모니터링 서버(120)로부터 위험 수위 정보가 수신된 경우, 입출력 인터페이스(252)를 통해 위험 알림을 출력한다. 예를 들면, 수위 측정 장치(110)는 경고등을 켜거나, 스피커로 하천 범람 위험을 알리거나, 디스플레이로 하천 범람 주의 메시지를 출력할 수 있다. The river monitoring server 120 transmits the dangerous water level information to the water level measuring device 110 at the point where the corresponding water level detection value is detected when the water level detection value exceeds the dangerous level reference value. When the dangerous water level information is received from the river monitoring server 120 , the water level measuring device 110 outputs a danger notification through the input/output interface 252 . For example, the water level measuring device 110 may turn on a warning light, notify the danger of river overflow through a speaker, or output a river overflow warning message through a display.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 하천 모니터링 서버(120)는 복수의 수위 검출 장치(110)로부터 수신된 수위 검출 값에 기초하여, 하천의 적어도 하나의 예측 지점의 수위를 예측한다. 하천 모니터링 서버(120)는 소정의 위치에서 미래의 시점에 수위 예측 값이 위험 수위 기준 값을 초과할 것으로 예측되는 경우, 해당 위치의 수위 측정 장치(110)로 위험 수위 정보를 전송한다. 수위 측정 장치(110)는 위험 수위 정보를 수신하여, 입출력 인터페이스(252)를 통해 위험 알림을 출력한다. According to an embodiment of the present disclosure, the river monitoring server 120 predicts the water level of at least one predicted point of the river based on the water level detection values received from the plurality of water level detection devices 110 . The river monitoring server 120 transmits the dangerous water level information to the water level measuring device 110 of the corresponding position when the predicted water level value is expected to exceed the dangerous water level reference value at a future point in time at a predetermined location. The water level measuring device 110 receives the dangerous level information and outputs a danger notification through the input/output interface 252 .

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 예측 과정을 나타낸 도면이다. 7 is a diagram illustrating a water level prediction process according to an embodiment of the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 하천 모니터링 서버(120)는 하천의 상류의 수위 정보를 수집하여(S730), 하류의 수위를 예측할 수 있다(S740). 하천은 상류에서 하류로 가면서 여러 지류가 합쳐지기 때문에, 상류의 수위를 통해 하류의 수위를 예측할 수 있다. 이를 위해, 우선 하천 모니터링 서버(120)는 상류의 소정의 위치(720a, 720b, 720c)에 배치된 복수의 수위 측정 장치(110)로부터 수위 측정 값과 위치 정보 값을 수집한다(S730). 하천 모니터링 서버(230)는 하천의 지리적 정보(750)를 미리 저장하여, 하천의 지리적 정보(750)와, 수집된 수위 측정 값 및 위치 정보 값으로부터 하류의 수위를 예측할 수 있다. 예를 들면, 하천 모니터링 서버(230)는 수집된 수위 측정 값을 지리적 정보의 하천 지도(754) 상에 맵핑시키고, 하천 지도(754)에 맵핑된 수위 측정 값으로부터 소정 시점의 하류의 적어도 하나의 예측 지점(710)의 수위를 예측할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the river monitoring server 120 may collect water level information upstream of the river (S730) and predict the water level downstream (S740). Since a stream merges with several tributaries going from upstream to downstream, the water level in the downstream can be predicted from the water level in the upstream. To this end, first of all, the river monitoring server 120 collects water level measurement values and location information values from a plurality of water level measurement devices 110 disposed at predetermined locations 720a, 720b, and 720c upstream (S730). The river monitoring server 230 may pre-store the geographical information 750 of the river, and estimate the downstream water level from the geographical information 750 of the river, and the collected water level measurement value and location information value. For example, the river monitoring server 230 maps the collected water level measurement value on the river map 754 of geographic information, and at least one downstream from the water level measurement value mapped to the river map 754 at a predetermined time. The water level of the prediction point 710 may be predicted.

지리적 정보(750)는 예를 들면, 하천 지면의 지리적 구조(752), 하천 지도(754) 등을 포함할 수 있다. 하천 모니터링 서버(120)는 하천 지면의 지리적 구조(752), 수위 예측 값, 및 위치 정보를 이용하여 유량 및 유속을 산출하고 예측할 수 있다. 또한, 하천 모니터링 서버(120)는 하천 지도(754)를 이용하여 하천 지류의 합류 지점 및 물의 경로를 예측하여, 예측 지점의 수위 예측 값을 산출할 수 있다.The geographic information 750 may include, for example, a geographic structure 752 of a river surface, a river map 754 , and the like. The river monitoring server 120 may calculate and predict the flow rate and flow velocity using the geographic structure 752 of the river ground, the predicted water level, and the location information. In addition, the river monitoring server 120 may use the river map 754 to predict the confluence of the river tributaries and the path of water to calculate a water level prediction value of the predicted point.

하천 모니터링 서버(120)는 미리 적어도 하나의 예측 지점을 정의하고, 적어도 하나의 예측 지점 각각에 대해, 소정 간격의 미래 시점의 수위 예측 값을 생성할 수 있다. 예를 들면, 하천 모니터링 서버(120)는 적어도 하나의 예측 지점 각각에 대해, 1시간 간격으로 미래 시점의 수위 예측 값을 생성하고, 최대 12시간 이후의 수위 예측 값을 생성할 수 있다.The river monitoring server 120 may define at least one prediction point in advance, and generate, for each of the at least one prediction point, a water level prediction value of a future time point of a predetermined interval. For example, the river monitoring server 120 may generate, for each of the at least one prediction point, a water level prediction value of a future time at an interval of 1 hour, and generate a water level prediction value after a maximum of 12 hours.

일 실시예에 따르면, 하천 모니터링 서버(120)는 날씨 정보를 이용하여 수위 예측 값을 생성할 수 있다. 하천 모니터링 서버(120)는 날씨 정보의 강우량, 습도 등을 이용하여, 하천 수위의 변화를 예측할 수 있다.According to an embodiment, the river monitoring server 120 may generate a water level prediction value using weather information. The river monitoring server 120 may predict a change in the river water level by using rainfall, humidity, etc. of the weather information.

일 실시예에 따르면, 하천 모니터링 서버(120)는 유속 정보를 이용하여 수위 예측 값을 생성할 수 있다. 이와 관련하여, 수위 측정 장치(110)는 유속을 측정하는 유속계를 더 포함할 수 있다. 하천 모니터링 서버(120)는 하천의 적어도 하나의 위치에서 유속을 측정하여 유속 정보를 수집하고, 적어도 하나의 위치의 유속 정보에 기초하여 적어도 하나의 예측 지점의 유량을 예측하여 수위 예측 값을 생성할 수 있다.According to an embodiment, the river monitoring server 120 may generate a water level prediction value using flow velocity information. In this regard, the water level measuring device 110 may further include a flow meter for measuring the flow rate. The river monitoring server 120 collects flow velocity information by measuring the flow velocity at at least one location of the river, and predicts the flow rate of at least one prediction point based on the flow velocity information of at least one location to generate a water level prediction value. can

일 실시예에 따르면, 하천 모니터링 서버(120)는 수위 측정 장치(110)의 고도 센서(258)로부터 검출된 고도 정보를 이용하여 수위 예측 값을 생성할 수 있다. 하천 모니터링 서버(120)는 각 수위 측정 값에 대응하는 고도 정보를 이용하여, 적어도 하나의 예측 지점의 유량 및 수위를 예측할 수 있다.According to an embodiment, the river monitoring server 120 may generate a water level prediction value using the altitude information detected from the altitude sensor 258 of the water level measuring device 110 . The river monitoring server 120 may predict the flow rate and water level of at least one prediction point by using altitude information corresponding to each water level measurement value.

도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 머신 러닝 모델을 이용하여 수위를 예측하는 과정을 나타낸 도면이다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 하천 모니터링 서버(120)의 프로세서(270)는 머신 러닝 모델(810)을 이용하여 수위 예측 값을 생성할 수 있다. 머신 러닝 모델(810)은 프로세서(270)에서 실행되거나, 외부 서버에서 실행될 수 있다. 8 is a diagram illustrating a process of predicting a water level using a machine learning model according to an embodiment of the present disclosure. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 270 of the river monitoring server 120 may generate a water level prediction value using the machine learning model 810 . The machine learning model 810 may be executed on the processor 270 or may be executed on an external server.

머신 러닝은 입력 데이터들의 특징을 스스로 분류/학습하는 알고리즘 기술이며, 요소기술은 딥 러닝 등의 기계학습 알고리즘을 활용하여 인간 두뇌의 인지, 판단 등의 기능을 모사하는 기술로서, 언어적 이해, 시각적 이해, 추론/예측, 지식 표현, 동작 제어 등의 기술 분야로 구성된다. 머신 러닝 모델(810)은 예를 들면 딥 뉴럴 네트워크(deep neural network) 구조를 가질 수 있다. 머신 러닝 모델은 하나 이상의 노드 및 노드들 간의 연산 규칙에 기초하여 트레이닝 데이터를 이용하여 학습될 수 있다. 노드의 구조, 레이어의 구조, 및 노드들 간의 연산 규칙은 실시예에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 머신 러닝 모델(810)은 하나 이상의 프로세서, 메모리, 레지스터, 합산 처리부, 또는 곱셈 처리부 등의 하드웨어 리소스를 포함하고, 각 하드웨어 리소스에 적용되는 파라미터 세트에 기초하여 하드웨어 리소스를 동작시킨다. 이를 위해, 머신 러닝 모델(810)을 동작시키는 프로세서는 머신 러닝 모델(810)의 각 동작에 대해 하드웨어 리소스를 할당하는 태스크 또는 리소스 관리 처리를 수행할 수 있다. 머신 러닝 모델(810)은 예를 들면, RNN(Recurrent Neural Network), LSTM(Long Short-Term Memory) 등의 구조를 가질 수 있다. Machine learning is an algorithm technology that categorizes/learns the characteristics of input data by itself, and element technology uses machine learning algorithms such as deep learning to simulate functions such as cognition and judgment of the human brain. It consists of technical fields such as understanding, reasoning/prediction, knowledge expression, and motion control. The machine learning model 810 may have, for example, a deep neural network structure. A machine learning model may be trained using training data based on one or more nodes and rules of operation between nodes. A node structure, a layer structure, and an operation rule between nodes may be variously determined according to an embodiment. The machine learning model 810 includes hardware resources such as one or more processors, memories, registers, summing processing unit, or multiplication processing unit, and operates the hardware resources based on a parameter set applied to each hardware resource. To this end, the processor operating the machine learning model 810 may perform a task of allocating hardware resources or resource management processing for each operation of the machine learning model 810 . The machine learning model 810 may have a structure such as, for example, a recurrent neural network (RNN), a long short-term memory (LSTM), or the like.

소정의 학습 장치는 소정의 트레이닝 데이터를 이용하여 머신 러닝 모델(810)을 학습시킨다. 트레이닝 데이터는 수위 측정 값, 위치 정보, 및 지리적 정보를 포함할 수 있다. 학습 장치는, 수위 측정 값, 위치 정보 값, 및 지리적 정보를 머신 러닝 모델(810)에 입력하고, 머신 러닝 모델(810)은 입력된 값으로부터 적어도 하나의 예측 지점의 소정 시점의 수위 예측 값을 생성한다. 학습 장치는 생성된 수위 예측 값과 적어도 하나의 예측 지점의 소정 시점의 실제 수위 측정 값을 비교한다. 학습 장치는 비교 결과에 따라 머신 러닝 모델(810)을 업데이트한다. 학습 장치는 다수의 트레이닝 데이터를 이용하여 이러한 학습 과정을 반복하고 머신 러닝 모델(810)을 업데이트하여, 머신 러닝 모델(810)을 생성한다. The predetermined learning apparatus trains the machine learning model 810 using predetermined training data. Training data may include water level measurements, location information, and geographic information. The learning apparatus inputs the water level measurement value, the location information value, and the geographic information to the machine learning model 810, and the machine learning model 810 receives the water level prediction value at a predetermined time of at least one prediction point from the input value. create The learning apparatus compares the generated water level prediction value with the actual water level measurement value at a predetermined time of the at least one prediction point. The learning device updates the machine learning model 810 according to the comparison result. The learning apparatus repeats this learning process using a plurality of training data and updates the machine learning model 810 to generate the machine learning model 810 .

도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치의 배터리 충전 방법을 나타낸 도면이다. 9 is a diagram illustrating a method of charging a battery of a water level measuring device according to an embodiment of the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 하천 모니터링 서버(120)는 수위 측정 장치(110)로부터 잔여 전력 정보를 수신한다(S920). 잔여 전력 정보는 잔여 배터리 량을 나타내는 정보로, 배터리의 잔여 전력 값, 잔여 이용 가능 시간 값 등을 포함할 수 있다. 하천 모니터링 서버(120)는 복수의 수위 측정 장치(110) 중 잔여 전력 부족한 수위 측정 장치(110)를 검출한 경우(S922), 해당 수위 측정 장치(110)로 충전용 드론(910)을 이동시켜(S924), 배터리를 충전한다(S926). 하천 모니터링 서버(120)는 배터리 부족이 검출된 수위 측정 장치(110)의 위치 정보를 이용하여 충전용 드론(910)을 해당 수위 측정 장치(110)로 이동시킨다. 충전용 드론(910)은 해당 수위 측정 장치(110)에 접근하여, 수위 측정 장치(110)를 검출한다. 충전용 드론(910)은 수위 측정 장치(110)와 근거리 통신을 하거나, 카메라를 이용하여 주변 영상을 촬영하고 촬영된 영상으로부터 수위 측정 장치(110)를 검출하는 등의 방식으로 수위 측정 장치(110)를 검출한다. 또한, 하천 모니터링 서버(120) 또는 충전용 드론(910)은 수위 측정 장치(110)로부터 전송된 고도 정보를 이용하여, 충전용 드론(910)의 접근 고도를 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the river monitoring server 120 receives residual power information from the water level measuring device 110 (S920). The remaining power information is information indicating the amount of the remaining battery, and may include a value of the remaining power of the battery, a value of the remaining available time, and the like. When the river monitoring server 120 detects the water level measuring device 110 with insufficient residual power among the plurality of water level measuring devices 110 (S922), the charging drone 910 is moved to the corresponding water level measuring device 110 by moving the (S924), the battery is charged (S926). The river monitoring server 120 moves the charging drone 910 to the water level measuring device 110 by using the location information of the water level measuring device 110 in which the battery shortage is detected. The charging drone 910 approaches the water level measuring device 110 and detects the water level measuring device 110 . The charging drone 910 communicates with the water level measuring device 110 in a short range, or uses a camera to capture an image of the surrounding area and detects the water level measuring device 110 from the captured image. ) is detected. Also, the river monitoring server 120 or the charging drone 910 may determine the approaching altitude of the charging drone 910 by using the altitude information transmitted from the water level measuring device 110 .

충전용 드론(910)은 수위 측정 장치(110)를 검출하면, 수위 측정 장치(110)의 배터리(250)에 무선 충전이 가능한 배향으로 수위 측정 장치(110)에 접근한다. 충전용 드론(910)은 수위 측정 장치(110)에 접근하여 배터리(250)에 무선 충전을 수행한다. 이를 위해 충전용 드론(910)은 배터리 및 무선 충전용 안테나를 구비할 수 있다.When the charging drone 910 detects the water level measuring device 110 , the charging drone 910 approaches the water level measuring device 110 in an orientation capable of wirelessly charging the battery 250 of the water level measuring device 110 . The charging drone 910 approaches the water level measuring device 110 to wirelessly charge the battery 250 . To this end, the charging drone 910 may include a battery and a wireless charging antenna.

일 실시예에 따르면, 충전용 드론(910)은 수위 측정 장치(110)의 상태에 대한 정보를 수집할 수 있다. 예를 들면, 충전용 드론(910)은 수위 측정 장치(110)의 외관을 촬영하거나, 수위 측정 장치(110)와 근거리 무선 통신을 통해 수위 측정 장치(110)의 상태 정보를 수집할 수 있다. According to an embodiment, the charging drone 910 may collect information on the state of the water level measuring device 110 . For example, the charging drone 910 may photograph the exterior of the water level measuring device 110 or collect state information of the water level measuring device 110 through short-range wireless communication with the water level measuring device 110 .

도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라, 비정상 수위 측정 장치를 검출하는 과정을 나타낸 도면이다. 10 is a diagram illustrating a process of detecting an abnormal water level measuring device according to an embodiment of the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 하천 모니터링 서버(120)는 복수의 수위 측정 장치(110) 중 비정상 상태인 수위 측정 장치(110)가 있는지 여부를 모니터링한다. 하천 모니터링 서버(120)는 복수의 수위 측정 장치(110)와 주기적으로 통신하면서, 수위 측정 값을 수신한다. 그런데 주기적으로 통신이 되지 않는 수위 측정 장치(110)가 발생한 경우, 하천 모니터링 서버(120)는 해당 수위 측정 장치(110)가 비정상 상태라고 판단하고(S1002), 비정상 수위 측정 장치 정보를 출력할 수 있다(S1004). 비정상 수위 측정 장치 정보는 하천 모니터링 서버(120)의 입출력 인터페이스, 외부 장치 등을 통해서 출력될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the river monitoring server 120 monitors whether there is an abnormal water level measuring device 110 among the plurality of water level measuring devices 110 . The river monitoring server 120 receives a water level measurement value while periodically communicating with the plurality of water level measurement devices 110 . However, when the water level measuring device 110 that does not communicate periodically occurs, the river monitoring server 120 determines that the corresponding water level measuring device 110 is in an abnormal state (S1002), and can output abnormal water level measuring device information. There is (S1004). The abnormal water level measuring device information may be output through an input/output interface of the river monitoring server 120 , an external device, or the like.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 하천 모니터링 서버(120)는 수위 측정 장치(110)로부터 해당 장치가 비정상 동작 중이라는 정보를 포함한 고장 정보가 수신된 경우, 해당 수위 측정 장치(110)를 비정상 수위 측정 장치로 정의하고, 비정상 수위 측정 장치 정보를 출력할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present disclosure, the river monitoring server 120 receives, from the water level measuring device 110 , failure information including information that the corresponding device is operating abnormally, the corresponding water level measuring device 110 . It is defined as an abnormal water level measuring device, and information about the abnormal water level measuring device can be output.

한편, 본 개시의 실시예들은 수위 측정 장치를 제어하는 방법으로 구현될 수 있다. 수위 측정 장치의 제어 방법은, 초음파 센서를 이용하여 하천의 수위를 검출하는 단계, 초음파 센서에서 검출된 신호에 기초하여 수위 측정 값을 생성하는 단계, 수위 측정 값을 하천 모니터링 서버로 전송하는 단계, 및 초음파 센서의 수평을 요지하고, 초음파 센서의 수평을 유지하도록, 초음파 센서의 오리엔테이션을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. Meanwhile, embodiments of the present disclosure may be implemented as a method of controlling a water level measuring device. The control method of the water level measuring device includes the steps of detecting a water level in a river using an ultrasonic sensor, generating a water level measurement value based on a signal detected by the ultrasonic sensor, transmitting the water level measurement value to a river monitoring server, and adjusting the orientation of the ultrasonic sensor so as to maintain the level of the ultrasonic sensor and maintain the level of the ultrasonic sensor.

한편, 본 개시의 실시예들은 하천 모니터링 서버를 제어하는 방법으로 구현될 수 있다. 하천 모니터링 서버 제어 방법은, 복수의 수위 측정 장치로부터 수위 측정 값 및 위치 정보를 수신하는 단계, 및 수위 측정 값 및 위치 정보에 기초하여 하천의 적어도 하나의 예측 지점의 수위를 예측하는 단계를 포함하고, 수위의 예측은 머신 러닝 모델을 이용하여 수행될 수 있다. Meanwhile, embodiments of the present disclosure may be implemented as a method of controlling a river monitoring server. A method for controlling a river monitoring server comprises the steps of receiving a water level measurement value and location information from a plurality of water level measurement devices, and predicting the water level of at least one predicted point of the river based on the water level measurement value and location information, and , the prediction of the water level may be performed using a machine learning model.

한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어 및 데이터를 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체의 형태로 구현될 수 있다. 상기 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 소정의 프로그램 모듈을 생성하여 소정의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 명령어는 프로세서에 의해 실행되었을 때, 개시된 실시예들의 소정의 동작들을 수행할 수 있다. Meanwhile, the disclosed embodiments may be implemented in the form of a computer-readable storage medium for storing instructions and data executable by a computer. The instructions may be stored in the form of program code, and when executed by a processor, a predetermined program module may be generated to perform a predetermined operation. Further, the instruction, when executed by a processor, may perform certain operations of the disclosed embodiments.

이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시 예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시 예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시 예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.As described above, the disclosed embodiments have been described with reference to the accompanying drawings. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be practiced in a form different from the disclosed embodiments without changing the technical spirit or essential features of the present invention. The disclosed embodiments are illustrative and should not be construed as limiting.

100 하천 모니터링 시스템
110 수위 측정 장치
120 하천 모니터링 서버
210 프로세서
220 , 220a, 220b 수평 조절부
230 초음파 센서
240 통신부
250 배터리100 river monitoring system
110 water level measuring device
120 River Monitoring Server
210 processor
220 , 220a, 220b leveling part
230 ultrasonic sensor
240 Department of Communications
250 battery

Claims (13)

하천 수면 상부에 비 접촉식으로 배치되고, 하천 수면을 향하도록 배치되어, 하천으로 초음파 신호를 전송하고, 에코 신호를 검출함에 의해 하천의 수위를 검출하는 초음파 센서;
하천 모니터링 서버와 통신하는 통신부;
상기 초음파 센서에서 검출된 수위 측정 값을 처리하고, 상기 수위 측정 값을 상기 통신부를 통해 상기 하천 모니터링 서버로 전송하는 프로세서;
상기 초음파 센서의 수평을 유지하도록 상기 초음파 센서의 오리엔테이션을 조절하는 수평 조절부; 및
전력을 공급하는 배터리를 포함하는 수위 측정 장치.an ultrasonic sensor disposed in a non-contact manner on the upper part of the river water surface, disposed to face the river water surface, transmitting an ultrasonic signal to the river, and detecting the water level of the river by detecting an echo signal;
a communication unit communicating with the river monitoring server;
a processor for processing the water level measurement value detected by the ultrasonic sensor and transmitting the water level measurement value to the river monitoring server through the communication unit;
a horizontal adjustment unit for adjusting an orientation of the ultrasonic sensor to maintain a horizontal level of the ultrasonic sensor; and
A water level measuring device comprising a battery to supply power. 제1항에 있어서,
상기 수평 조절부는, 상기 초음파 센서를 회전시키는 서보 모터를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 초음파 센서를 상기 서보 모터를 통해 회전시켜 반구 형태의 가상 범위를 스캔하고,
상기 스캔 결과에 따라 상기 초음파 센서와 상기 하천 수면 간의 최단 거리가 검출되는 상기 초음파 센서의 타겟 오리엔테이션을 결정하고,
상기 수평 조절부를 제어하여 상기 타겟 오리엔테이션으로 상기 초음파 센서를 회전시키는, 수위 측정 장치.According to claim 1,
The horizontal adjustment unit includes a servo motor for rotating the ultrasonic sensor,
The processor is
The ultrasonic sensor is rotated through the servo motor to scan the virtual range in the form of a hemisphere,
determining a target orientation of the ultrasonic sensor in which the shortest distance between the ultrasonic sensor and the water surface is detected according to the scan result;
Controlling the horizontal adjustment unit to rotate the ultrasonic sensor in the target orientation, a water level measuring device. 제1항에 있어서,
상기 수평 조절부는, 짐벌을 포함하고,
상기 수위 측정 장치는, 바람을 검출하는 바람 검출부를 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 바람 검출부에 의해 검출된 바람의 세기가 바람 기준 값 미만인 경우, 상기 짐벌을 이용하여 상기 초음파 센서의 수평을 조절하는, 수위 측정 장치.According to claim 1,
The horizontal adjustment unit includes a gimbal,
The water level measuring device includes a wind detection unit for detecting wind,
The processor, when the strength of the wind detected by the wind detection unit is less than a wind reference value, adjusts the level of the ultrasonic sensor by using the gimbal, a water level measuring device. 제3항에 있어서,
상기 바람 검출부는, 풍속 센서 또는 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 수위 측정 장치.4. The method of claim 3,
The wind detection unit includes at least one of a wind speed sensor and an acceleration sensor, the water level measuring device. 제1항에 있어서,
상기 수위 측정 장치는, 상기 수위 측정 장치의 위치를 검출하는 GPS(Global Positioning System) 모듈을 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 GPS 모듈에서 검출된 위치 정보를 상기 수위 측정 값과 함께 상기 통신부를 통해 상기 서버로 전송하는, 수위 측정 장치.According to claim 1,
The water level measuring device includes a GPS (Global Positioning System) module for detecting the position of the water level measuring device,
The processor transmits the location information detected by the GPS module together with the water level measurement value to the server through the communication unit. 제1항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 배터리의 잔여 전력에 대한 정보를 상기 통신부를 통해 상기 서버로 전송하는, 수위 측정 장치.According to claim 1,
The processor, the water level measuring device for transmitting information on the remaining power of the battery to the server through the communication unit. 제1항에 있어서,
상기 수위 측정 장치는, 출력 인터페이스를 더 포함하고,
상기 통신부는, 상기 서버로부터 전송된 위험 수위 정보를 수신하고,
상기 프로세서는, 상기 위험 수위 정보에 기초하여 상기 출력 인터페이스를 통해 위험 알림을 출력하는, 수위 측정 장치.According to claim 1,
The water level measuring device further comprises an output interface,
The communication unit receives the risk level information transmitted from the server,
The processor is configured to output a danger notification through the output interface based on the dangerous level information. 제1항에 있어서,
상기 수위 측정 장치는, 상기 배터리를 충전하는 발전부를 더 포함하고,
상기 발전부는, 태양광 패널을 포함하는, 수위 측정 장치.According to claim 1,
The water level measuring device further comprises a power generation unit for charging the battery,
The power generation unit, including a solar panel, a water level measuring device. 복수의 수위 측정 장치와 통신하는 통신부; 및
상기 통신부를 통해, 상기 복수의 수위 측정 장치로부터 수위 측정 값 및 수위 측정 장치의 위치 정보를 수신하고, 상기 수신된 수위 측정 값 및 상기 위치 정보에 기초하여, 하천의 적어도 하나의 예측 지점의 수위를 예측하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 수신된 수위 측정 값 및 상기 위치 정보를 머신 러닝 모델에 입력하여, 상기 머신 러닝 모델로부터 산출된 예측 지점의 예측 수위 값을 생성하는, 하천 모니터링 서버.a communication unit communicating with a plurality of water level measuring devices; and
Through the communication unit, the water level measurement value and the location information of the water level measurement device are received from the plurality of water level measurement devices, and based on the received water level measurement value and the location information, the water level of at least one predicted point of the river a processor for predicting;
The processor, by inputting the received water level measurement value and the location information to a machine learning model, to generate a predicted water level value of the predicted point calculated from the machine learning model, a river monitoring server. 제9항에 있어서,
상기 하천 모니터링 서버는 상기 하천의 지리적 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 머신 러닝 모델에 상기 수위 측정 값, 상기 위치 정보, 및 상기 하천의 지리적 정보를 입력하여, 상기 예측 지점의 예측 수위 값을 생성하는, 하천 모니터링 서버.10. The method of claim 9,
The river monitoring server further comprises a storage unit for storing the geographical information of the river,
The processor, by inputting the water level measurement value, the location information, and the geographic information of the river to the machine learning model, to generate a predicted water level value of the prediction point, a river monitoring server. 제9항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 통신부를 통해 상기 복수의 수위 측정 장치로부터 잔여 전력에 대한 정보를 수신하고,
상기 잔여 전력이 전력 기준 값 미만인 수위 측정 장치가 검출되면, 상기 위치 정보를 이용하여 해당 수위 측정 장치로 무선 충전 모듈을 포함하는 충전용 드론을 이동시켜, 해당 수위 측정 장치의 배터리를 충전하는, 하천 모니터링 서버.10. The method of claim 9,
The processor is
Receiving information about the remaining power from the plurality of water level measurement devices through the communication unit,
When the water level measuring device in which the residual power is less than the power reference value is detected, the charging drone including the wireless charging module is moved to the corresponding water level measuring device using the location information to charge the battery of the corresponding water level measuring device. monitoring server. 제9항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 복수의 수위 측정 장치로부터 수신된 상기 수위 측정 값에 기초하여, 위험 수위 값을 초과하는 수위가 검출된 수위 측정 장치를 검출하고,
상기 통신부를 통해 해당 수위 검출 장치로 위험 수위 정보를 전송하는, 하천 모니터링 서버.10. The method of claim 9,
The processor is
detecting a water level measuring device in which a water level exceeding a dangerous water level value is detected based on the water level measurement values received from the plurality of water level measuring devices,
A river monitoring server that transmits dangerous water level information to the corresponding water level detection device through the communication unit. 제9항에 있어서,
상기 프로세서는,
기준 시간 이내에 상기 수위 측정 값이 수신되지 않은 비정상 수위 측정 장치를 검출하고,
상기 비정상 수위 측정 장치에 대한 정보를 출력하는, 하천 모니터링 서버.

10. The method of claim 9,
The processor is
detecting an abnormal water level measurement device for which the water level measurement value is not received within a reference time;
A river monitoring server that outputs information about the abnormal water level measurement device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102413274B1 (en) * 2021-10-25 2022-06-28 (주)리버앤씨 System and Method for Prividing Flow information using contactless speedometer and contactless hydrograph
KR102577366B1 (en) * 2022-10-28 2023-09-12 주식회사 아이유플러스 Apparatus for Measuring Water Level

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