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서울물 Seoul Water
재생시설공단 Recycling Corporation
기술리포트 Technology Report
32 하수처리장 CO2 절감을 위한 운영데이터 가공 및 AI모델 개발 2021 12월호_Vol.1 2021 12월호_Vol.1 김민철, 박상호(서울물재생시설공단 물재생연구소) 33
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‧제 1처리장 : 650kw(480m /min) 5대, 500kw (320m /min) 1대 준 데이터베이스 및 유량, 수온, 송풍량 등 수질 파라미터 외 기측정된 외기
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‧제 2처리장 : 550kw(350m /min) 6대 조건 데이터베이스 구축하였다. 결측된 데이터를 제거하는 과정을 포함한 전
처리 과정을 수행하고 정밀 센서로 기취득된 데이터에서 여러 수질 항목 간
총 사업비 385억 내 비목 총 사업비 385억 내 비목
상관도 측정을 위한 통계 분석을 수행하였고, 시간의 흐름에 따른 분석을 수
행하기 위해 신호처리 알고리즘 적용 및 데이터 라벨링 가공, 각 하수처리 공
정별 같은 수질 파라미터의 데이터 간 특징을 분석하고 데이터를 가공하였다.
[취득 데이터 사전 분석 과정]
[취득 데이터 사전 분석 과정]
데이터를 AI에 적용하기 전 각 컬럼별 데이터 특성을 확인하고, 컬럼 간의 관계를
데이터를 AI에 적용하기 전 각 컬럼별 데이터 특성을 확인하고, 컬럼 간의
사전 확인하기 위한 과정
관계를 사전 확인하기 위한 과정
- AI 알고리즘에 데이터를 적용하기 위해 데이터의 특성 분석
- AI 알고리즘에 데이터를 적용하기 위해 데이터의 특성 분석
- 데이터의 각 컬럼 별로 데이터 수, 평균값, 중앙값, 최댓값, 최솟값, Range, 표준
- 전력사용량 : 65,257Mwh (93.5%) - 데이터의 각 컬럼 별로 데이터 수, 평균값, 중앙값, 최댓값, 최솟값,
- 발전생산량 : 4,520Mwh (6.5%) 편차, 첨도, 왜도, 사분위수(box plot)를 분석하고 각 컬럼 별 피어슨 상관계수
- 송풍기 사용량 : 34,545Mwh (50%) Range, 표준편차, 첨도, 왜도, 사분위수(box plot)를 분석하고 각 컬럼 별
산정
피어슨 상관계수 산정
- 최초침전지에서 BOD 농도의 box plot과 histogram의 결과분석
[그림 1] 탄천물재생센터 전력비 및 송풍기 비율
3 동 연구 수행은 센서링 데이터의 기초 통계 및 시계열을 분석하고 빅데이
연구 수행 방법 터를 저장·분석 및 신뢰성 평가하였으며, 인공지능 기반의 계측 인자 분석
시스템을 구축하여 수질 예측 빅데이터 분석 시스템을 개발하였다. 그리고
취득 주기가 다른 다항목 시계열 데이터 분석 및 가공 후 최적 AI 알고리즘
구성하고 물재생센터 내 실험 결과로서 저장된 10년간의 다항목 수질값(물 - 최초침전지에서 BOD 농도의 box plot과 histogram의 결과분석
- 최초침전지와 유출수에서 BOD와 COD 농도의 상관도 분석 결과
재생센터 내 유입수·방류수 공정별 수질데이터)과 운영조건 데이터(최초침전
지 계면, 슬러지량, 송풍기 가동대수 및 정보, 온도 등)를 입력데이터로 사용
하여 송풍기 최적제어 및 방류수질 개선에 필요한 수질 항목을 예측하는 AI
시스템 구축하였다.
또한 CO 2 절감을 위해 기존 송풍량 데이터 및 방류수 수질 데이터를 활용
하여 생물반응조 내 필요한 적정 송풍량 예측 AI 모델 개발하였다.
한편 데이터베이스 구축은 탄천물재생센터 1처리장의 공정별 설치된 수질
측정기를 이용하여 기취득된 데이터 통합 추출하고 빅데이터 분석을 위한 종
합 CSV 데이터베이스로 구축하여 기구축된 최초침전지 운전조건 시계열 기
