본 논문은 계기 영상을 캡처하고, 숫자를 자동인식하며 데이터를 PCS 데이터 망을 통하여 무선으로 전송하는 원격 영상 검침 시스템을 구현한다. 기존의 가스/수도 미터기를 그대로 사용하면서 소형, 저가의 흑백 CMOS 카메라를 미터기 계기판 전면에 밀착하여 설치하고 NTSC 카메라 영상을 얻는다. 원격 데이터 전송을 위해 상업적인 PCS 망에서 제공되는 SMS를 이용한다. 계기 영상의 캡처를 위해 DVR 및 숫자 인식 알고리즘을 개발하였다. 이외에 SMS 및 계기 선택기의 하드웨어 및 소프트웨어를 개발하였다.
본 연구에서는 모바일 기기를 이용하여 획득한 가스계량기 사진을 서버로 전송하고, 이를 분석하여 가스 사용량 및 계량기 기물 번호를 인식함으로써 가스 사용량에 대한 과금을 자동으로 처리할 수 있는 응용 시스템 구조를 제안하고자 한다. 모바일 기기는 일반인들이 사용하는 스마트 폰에 준하는 기기를 사용하였으며, 획득한 이미지는 가스 공급사의 사설 LTE 망을 통해 서버로 전송된다. 서버에서는 전송받은 이미지를 분석하여 가스계량기 기물 번호 및 가스 사용량 정보를 추출하고, 사설 LTE 망을 통해 분석 결과를 모바일 기기로 회신한다. 일반적으로 이미지 내에는 많은 종류의 문자 정보가 포함되어 있으나, 본 연구의 응용분야인 가스계량기 자동 검침과 같이 많은 종류의 문자 정보 중 특정 형태의 문자 정보만이 유용한 분야가 존재한다. 본 연구의 응용분야 적용을 위해서는 가스계량기 사진 내의 많은 문자 정보 중에서 관심 대상인 기물 번호 및 가스 사용량 정보만을 선별적으로 검출하고 인식하는 관심 문자열 인식 기술이 필요하다. 관심 문자열 인식을 위해 CNN (Convolutional Neural Network) 심층 신경망 기반의 객체 검출 기술을 적용하여 이미지 내에서 가스 사용량 및 계량기 기물번호의 영역 정보를 추출하고, 추출된 문자열 영역 각각에 CRNN (Convolutional Recurrent Neural Network) 심층 신경망 기술을 적용하여 문자열 전체를 한 번에 인식하였다. 본 연구에서 제안하는 관심문자열 기술 구조는 총 3개의 심층 신경망으로 구성되어 있다. 첫 번째는 관심 문자열 영역을 검출하는 합성곱신경망이고, 두 번째는 관심 문자열 영역 내의 문자열 인식을 위해 영역 내의 이미지를 세로 열 별로 특징 추출하는 합성곱 신경망이며, 마지막 세 번째는 세로 열 별로 추출된 특징 벡터 나열을 문자열로 변환하는 시계열 분석 신경망이다. 관심 문자열은 12자리 기물번호 및 4 ~ 5 자리 사용량이며, 인식 정확도는 각각 0.960, 0.864 이다. 전체 시스템은 Amazon Web Service 에서 제공하는 클라우드 환경에서 구현하였으며 인텔 제온 E5-2686 v4 CPU 및 Nvidia TESLA V100 GPU를 사용하였다. 1일 70만 건의 검침 요청을 고속 병렬 처리하기 위해 마스터-슬레이브 처리 구조를 채용하였다. 마스터 프로세스는 CPU 에서 구동되며, 모바일 기기로 부터의 검침 요청을 입력 큐에 저장한다. 슬레이브 프로세스는 문자열 인식을 수행하는 심층 신경망으로써, GPU에서 구동된다. 슬레이브 프로세스는 입력 큐에 저장된 이미지를 기물번호 문자열, 기물번호 위치, 사용량 문자열, 사용량 위치 등으로 변환하여 출력 큐에 저장한다. 마스터 프로세스는 출력 큐에 저장된 검침 정보를 모바일 기기로 전달한다.
본 연구에서는 1(단말기):N(소형 전송기) 방식의 AMI단말기를 개발하였다. 현재 정부 주관 부처를 필두로 도시가스산업의 낙후된 계량시스템 선진화를 위해 가스 AMI 실증사업에 몰두하고 있다. 가스 스마트계량기의 보급은 사생활 침해 및 검침정보의 불확실성을 해소하고, 가스누출 감지를 통한 소비자 안전까지 대비할 수 있는 이점이 있다. 기존 스마트계량기의 경우 단말기와 전송기가 1:1 방식이었던 반면 본 기술은 1:N 방식을 적용하여 하나의 단말기로 다세대까지 확장 설치할 수 있으며, 저전력 설계를 구현하여 배터리 수명을 연장할 수 있는 기술이 적용되었다. 본 연구가 향후 가스 AMI 보급 사업에 기여할 것을 기대해본다.
본 논문은 전력서비스거래에 있어서 디지털시대에 걸맞는 새로운 전자상거래 체계의 도입 방안을 탐색적으로 연구한 결과이다. 전기거래cycle의 전자상거래화는 다른 일반상품의 전자상거래와 비교할 때 신뢰확보, 거래교섭, 배송(配送), 대금결제 등에 있어서 유리하다. 따라서 기존 한전의 고객관련DB가 대부분 HDB이므로 web 상에서의 완벽한 연계의 어려움이 있지만, EDA/SQL이라는 Middle-ware를 이용한 전자상거래 시스템을 운영할 때, 사용량검침 및 요금청구서 송달·수금관련 업무에 대한 BPR이 이루어지게 될 것이므로 연간 약 1,200억원 정도의 고정비절감 효과를 얻어 경영효율향상이 예상된다.
자동검침 데이터를 이용하여 고객의 가상 부하패턴을 생성하고 회선 및 구간의 부하를 분석하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 기존에 연구된 산업분류 별 평균 부하패턴을 이용하는 방법과 고객의 부하 형태 인덱스를 이용한 방법의 문제점을 살펴보고, 이를 개선하기 위한 방법으로 고객의 속성정보를 이용하여 고객을 분류하는 방법을 제안하였다.
저압 수용가에서 사용되고 있는 에너지 (전기, 가스, 수도) 자원들에 대해서 사용 수용가 및 운영회사(전력회사, 도시가스회사 등) 등에 의해서 효율적인 관리가 이루어지고 있지 못한 실정이며 부분적으로 전력량계 및 수도 미터 등에서 원격 검침을 수행하고는 있으나, 사업 운영자 측면에서 일방적으로 정보를 취득하는 것일 뿐, 이 정보를 사용 수용가와 공유하고있지는 못하고 있는 상황이다. (중략)
본 논문은 연산부, 지시부, 전원부/통신부로 이루어진 디지털적산열량계 개발에 관한 연구이다. 개발된 제품은 열량계산을 하는 K-테이블을 실시간으로 계산하여 순간열량계산에 사용하고, 온도 보정알고리즘을 내장함으로써 기존의 제품보다 훨씬 정밀한 계량이 가능하도록 하였고, 저전압 (3.6V), 저전류 MPU(Tiny28L)을 사용하여 배터리 수명을 연장하고, 회로를 단순화 함으로써 생산 단가는 기존의 제품보다 저렴하게 하였다. 개발된 제품의 또다른 특징은 통신부를 내장함으로써 개발한 디지털적산열량계를 이용하여 인터넷 등을 통한 원격검침에 이용가능하도록 하였다.
스마트 유틸리티 네트워크 (SUN)는 가정, 빌딩, 공장 등에서 사용하는 전기, 수도, 가스와 같은 유틸리티를 효과적으로 관리할 수 있는 통신 네트워크 기술이다. 본 논문은 IEEE 802.15.4g 표준에 기반하는 Wireless-SUN 네트워크를 이용하여 원격 검침과 음성 동보 시스템을 구현하는 방안을 제시한다.
본 논문은 소비자에게 공급되는 수돗물의 공급시설(Water Supply Network)에 IoT 기술을 활용하여 소비자의 물 사용량을 원격으로 검침하고, 공급시설의 누수를 줄여서 원가를 절감하는 스마트 물관리(Smart Water Management) 기술의 적용효과를 검증하였다. SWM 실증모형은 수돗물 공급시설에 원격 누수감지센서, 스마트 미터링(Smart Metering), 초소형 멀티센서를 설치하고, 원격에서 운영현황을 실시간으로 감시하고 소비자에게 수돗물 사용량과 수질을 스마트폰 앱으로 제공하였다. 이때, 소비자가 수돗물 사용량 정보를 이용하여 수돗물을 아껴 쓰는지, 수돗물 수질정보를 이용하여 직접 음용하는지를 조사하였다. 특히, 본 연구에서는 SWM을 실증 적용함으로써 공급시설의 유수율 향상, 수돗물 음용률 향상, 소비자 민원 감소, 운영비용 절감, 수돗물 사용량 절감이 달성되는지를 검증하는데 목적이 있다. 또한 수돗물 공급시설의 IoT 센서, 운영자 모니터링 시스템, 이상발생시 탐사복구 솔루션이 융합된 하나의 SWM 모델을 수립하였으며, 관련 기술 개발을 통해 국내 물산업을 육성하고, SWM을 선진수준으로 확산하였다는데 의의가 있다고 하겠다.
본 논문은 스마트워터그리드의 핵심기술 중 하나인 수도미터 원격검침(AMR)을 LoRa IoT 네트워크를 이용하여 구현하는 방법에 대한 연구이다. 연구의 주된 내용은 한 대의 PC 서버에서 LoRa 통신으로 다수 세대의 수도미터기 검침 값을 수신받아 데이터베이스에 저장하는 한편 인터넷을 통하여 웹 서버의 클라우드 저장을 하여 사용자의 스마트폰으로 검침 데이터를 열람할 수 있는 네트워크를 구성하는 시스템을 개발하고 테스트 결과를 보인다. 시스템 구성을 위하여 디지털 수도미터기 메인보드의 하드웨어와 펌웨어를 자체적으로 설계 제작하고, PC 서버프로그램으로서 계량데이터운용시스템(MDMS) 프로그램을 비주얼 C#으로, 사용자 스마트폰에서 구동되는 앱 프로그램은 안드로이드 스튜디오로 자체 설계 제작한다. 제작된 각각의 구성을 연결하여 전체 시스템을 실험실 내의 유량 테스트벤치에 장착하여 테스트하여 결과를 보이고, 실제 사용환경 테스트를 위하여 대학 주변의 5곳을 선정하여 전송 거리 테스트를 하여 개발된 시스템이 실사용 현장에 사용 가능함을 보인다. 본 연구결과는 워터그리드에서 충분히 활용할 수 있어 물 사용량 소비패턴, 위치 정보 등을 분석하여 효과적인 물 사용량 관리뿐만 아니라 독거, 치매 어르신 등이 정상적인 생활을 하는지를 추정까지 가능하다는 등 다양한 사회안전망으로도 확대 가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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