서낙동강 수질 모니터링 데이터를 활용한 관정의 센서 상태 진단 모델
- Alternative Title
- A model for diagnosing sensor status using well-water monitoring data around the West-Nakdong River
- Abstract
- In this paper, we present a pattern-based model predicting and diagnosing the salinity of ground water around the West-Nakdong River that runs through the south-eastern area of Korean peninsula. This area is significantly recognized as the possible danger of sea water intrusion while the tide is high. To build our model, we considered electric conductivity, water level and water temperature data gathered from the USN system that was deployed to 7 wells around that area. Since those wells are widely used to supply water for agricultural and domestic use, it is very important to predict each well’s salinity level in real-time before its utilization for crops and people. Though the level of salinity can be indirectly measured by electric conductivity somewhat easily, rapid change of electric conductivity caused by daily variation and seasonal effects makes it difficult to apply conventional statistical methods. Instead of using statistical methods with time-series analysis, we introduce pattern-based approach to predict sensor values and diagnose the behavior of sensor unit. With the introduction of pattern-based approach, we could better predict the salinity of well-water than conventional adaptive exponential smoothing method.
- Author(s)
- 박기범
- Issued Date
- 2012
- Awarded Date
- 2012. 8
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- URI
- https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/25190
http://pknu.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000001965073
- Alternative Author(s)
- Park, Gi Bum
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 시스템경영공학과
- Advisor
- 김민수
- Table Of Contents
- 목 차
제 1장 서론 1
제 2장 연구 내용 및 방법 4
2.1 대상 지역 4
2.1.1 서낙동강 유역 현황 및 특성 4
2.1.2 관정 수질 측정 위치 및 항목 5
2.2 연구방법 7
2.3 배경연구 8
제 3장 이론적 배경 10
3.1 전기전도도 10
3.1.1 전기전도도(EC) 10
3.1.2 전기전도도와 온도관계 12
3.2 염분(Salinity)측정방법 14
3.3 측정 자료의 보정 17
3.3.1 측정 자료의 이상치 17
3.3.2 측정 자료의 결측 19
3.4 전기전도도 군집화 기법 20
3.4.1 이산형 웨이블릿 변환 22
3.5 구조변화 통계량을 이용한 적응적 지수평활법 28
제 4장 측정데이터 분석 31
4.1 측정자료의 보정 31
4.1.1 이상치 보정 31
4.1.2 결측치 보정 33
4.2 측정데이터 분석 39
4.3 측정데이터의 군집분석 43
제 5장 센서 진단 모델 및 전기전도도 예측 모델 53
5.1 전기전도도 예측 모델 53
5.2 센서진단 모델 구축 55
5.2.1 센서 진단 모델 구축 방안 55
5.2.2 측정값과 예측값의 비교 56
5.2.3 전기전도도 패턴비교 57
5.2.4 센서 상태 진단 57
5.2.5 염분도 경보 58
제 6장 모델의 검증 60
제 7장 결론 및 고찰 63
참고문헌 65
Abstract 68
그림 목차
[그림 2.1] 모니터링 시스템에서 관측 대상 위치 5
[그림 3.1] 전기전도도 측정 원리 10
[그림 3.2] 형성 온도를 기준으로 전기비저항과 NaCl 농도 13
[그림 3.3] 전기전도도 측정 자료의 이상치 17
[그림 3.4] 전기전도도 측정 자료의 결측치 19
[그림 3.5] 웨이블릿 특성치 벡터의 생성 개요 22
[그림 3.6] 8×8 Haar 웨이블릿 변환 행렬 23
[그림 3.7] 8×8 Haar 웨이블릿 변환 행렬의 합성 24
[그림 3.8] 웨이블릿 변환 행렬 T 25
[그림 3.9] Pyramidal Algorithm 26
[그림 3.10] 8×8 Daubechies-4 변환 행렬 27
[그림 4.1] 사분위수 범위를 이용한 전기전도도의 이상치 식별 32
[그림 4.2] 전기전도도의 이상치 보정 결과 32
[그림 4.3] 결측치가 포함된 시간별 데이터 34
[그림 4.4] 스플라인 보간법을 이용한 결측치 대체 35
[그림 4.5] 선형 보간법을 이용한 결측치 대체 36
[그림 4.6] 전기전도도와 수온의 시간별 변화 40
[그림 4.7] 전기전도도-수위의 시간별 변화 41
[그림 4.8] 전기전도도-조위의 시간별 변화 42
[그림 4.9] 전기전도도-강수량의 시간별 변화 42
[그림 4.10] 송정동 385번지 전기전도도 변화 46
[그림 4.11] 천성동 9번지 측정소 대표패턴 47
[그림 4.12] 천성동 101번지 측정소 대표패턴 48
[그림 4.13] 송정동 385번지 측정소 대표패턴 49
[그림 4.14] 범방동 측정소 대표패턴 49
[그림 4.15] 송정동 1018번지 측정소 대표패턴 50
[그림 4.16] 송정동 733번지 측정소 대표패턴 51
[그림 4.17] 지사동 측정소 대표패턴 52
[그림 5.1] 전기전도도 예측 모델의 개념도 53
[그림 5.2] 전기전도도 측정값과 예측값의 비교 54
[그림 5.3] 센서 진단 모델의 구성과 흐름 56
표 목차
[표 3.1] 염분 측정방법에 따른 정밀도 15
[표 4.1] 전·후 시간을 이용한 보간법 비교 38
[표 4.2] 전·후 일의 동일 시간을 이용한 보간법 비교 38
[표 4.3] 측정소별 군집분석 결과 요약표 44
[표 5.1] 센서 진단 기준 및 대응 정책 58
[표 5.2] FAO의 밭 관개용 농업용수 수질지침 59
[표 6.1] 예측기법별 예측오차 및 평균오차율 비교 61
[표 6.2] 측정소별 예측기법 비교 62
- Degree
- Master
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