<?php
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// forecast.php — 예방·예측 신호 계산 (순수 함수: DB·출력·전역상태 없음)
//
// 대시보드가 기존 측정 데이터만으로 "경보가 터지기 전"을 보여주기 위한 계산부.
//   - 임계 여유(headroom): 현재값과 임계 사이 거리 + 3단계(safe/near/over)
//   - 추세 ETA: 최근점 선형회귀로 임계 도달 예상 시간(분)
//   - 이슬점 결로 마진: Magnus 식 Td → margin = T - Td
//   - 변화율 급변: 단기 기울기로 급상승/급락 플래그
//   - 신선도: last_seen 경과 → 오프라인 임박
//   - 위험 항목(risk items): 대응 섹션에 뿌릴 정규화된 목록
//
// 모든 함수는 인자로 데이터·임계·튜닝을 받는다(상수 참조 없음 → 단위 테스트 용이).
// 임계 비활성(<=0 또는 명시 무효값)은 호출부가 걸러 넘긴다(config 규칙 존중).
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/**
 * 이슬점(℃) — Magnus-Tetens. rh 는 0<rh<=100.
 * 유효하지 않으면 null.
 */
function dew_point_c(?float $t, ?float $rh): ?float
{
    if ($t === null || $rh === null || $rh <= 0.0 || $rh > 100.0) {
        return null;
    }
    $a = 17.62;
    $b = 243.12;
    $gamma = log($rh / 100.0) + ($a * $t) / ($b + $t);
    if ($a - $gamma == 0.0) {
        return null;
    }
    return ($b * $gamma) / ($a - $gamma);
}

/**
 * 최소자승 선형회귀. points = [[x, y], ...] (x·y float).
 * 반환 ['slope'=>Δy/Δx, 'intercept'=>, 'r2'=>0..1, 'n'=>] 또는 null(점<2, x 분산 0).
 */
function linear_trend(array $points): ?array
{
    $n = count($points);
    if ($n < 2) {
        return null;
    }
    $sx = $sy = $sxx = $sxy = $syy = 0.0;
    foreach ($points as $p) {
        $x = (float)$p[0];
        $y = (float)$p[1];
        $sx += $x; $sy += $y; $sxx += $x * $x; $sxy += $x * $y; $syy += $y * $y;
    }
    $denom = $n * $sxx - $sx * $sx;
    if (abs($denom) < 1e-9) {
        return null; // x 분산 0 (모두 같은 시각) → 기울기 미정
    }
    $slope = ($n * $sxy - $sx * $sy) / $denom;
    $intercept = ($sy - $slope * $sx) / $n;

    $ss_tot = $syy - ($sy * $sy) / $n;
    $ss_res = 0.0;
    foreach ($points as $p) {
        $e = (float)$p[1] - ($intercept + $slope * (float)$p[0]);
        $ss_res += $e * $e;
    }
    $r2 = $ss_tot > 1e-12 ? max(0.0, 1.0 - $ss_res / $ss_tot) : 1.0;

    return ['slope' => $slope, 'intercept' => $intercept, 'r2' => $r2, 'n' => $n];
}

/**
 * 임계 도달 ETA(분). cur 현재값, thr 임계, slope_per_min 분당 변화, horizon_min 지평.
 * 임계 방향으로 수렴 중이고 지평 내일 때만 양수 분, 아니면 null.
 */
function threshold_eta_min(float $cur, float $thr, float $slope_per_min, float $horizon_min): ?float
{
    if (abs($slope_per_min) < 1e-6) {
        return null; // 정체 → 도달 안 함
    }
    $eta = ($thr - $cur) / $slope_per_min;
    if ($eta <= 0.0 || $eta > $horizon_min) {
        return null; // 이미 넘음/멀어짐 or 지평 밖
    }
    return $eta;
}

/**
 * 여유 상태 3단계. margin = 현재값과 임계 거리(임계 안 넘었으면 양수).
 * over: 이미 임계 초과, near: warn_margin 이내 근접, safe: 여유.
 */
function headroom_state(float $margin, float $warn_margin): string
{
    if ($margin <= 0.0) {
        return 'over';
    }
    if ($margin <= $warn_margin) {
        return 'near';
    }
    return 'safe';
}

/**
 * points 를 [분(minutes-from-first), value] 로 변환(회귀 x축). null 값은 제외.
 * recent = [['t'=>epoch_sec, vkey=>?float], ...] 오래된→최신.
 */
function _series_minutes(array $recent, string $vkey): array
{
    $pts = [];
    $t0 = null;
    foreach ($recent as $r) {
        $v = $r[$vkey] ?? null;
        if ($v === null) {
            continue;
        }
        $t = (int)($r['t'] ?? 0);
        if ($t0 === null) {
            $t0 = $t;
        }
        $pts[] = [($t - $t0) / 60.0, (float)$v];
    }
    return $pts;
}

/**
 * 한 온습도 센서의 예보 계산.
 *   $temp/$hum: 현재값(없으면 null). $recent: [['t'=>epoch,'temp'=>,'hum'=>],...] 오래된→최신.
 *   $c: 튜닝/임계 배열 — temp_high, temp_low, rh_high, rh_low(각 null=비활성),
 *       dew_margin(>0 시 결로 판정), warn_temp, warn_rh, horizon_min, min_points, min_r2,
 *       rate_temp_10, rate_rh_10.
 * 반환: ['headroom'=>[...], 'trend'=>[...], 'dew'=>..|null, 'rate'=>..].
 */
function forecast_metric(?float $temp, ?float $hum, array $recent, array $c): array
{
    $out = ['headroom' => [], 'trend' => ['temp' => null, 'hum' => null], 'dew' => null, 'rate' => []];

    // ── 임계 여유 ──────────────────────────────────────────────
    $band = [
        ['key' => 'high_temp', 'label' => '고온', 'cur' => $temp, 'thr' => $c['temp_high'] ?? null, 'unit' => '℃', 'above' => true,  'warn' => $c['warn_temp'] ?? 2.0],
        ['key' => 'low_temp',  'label' => '저온', 'cur' => $temp, 'thr' => $c['temp_low'] ?? null,  'unit' => '℃', 'above' => false, 'warn' => $c['warn_temp'] ?? 2.0],
        ['key' => 'high_humidity', 'label' => '고습', 'cur' => $hum, 'thr' => $c['rh_high'] ?? null, 'unit' => '%', 'above' => true,  'warn' => $c['warn_rh'] ?? 8.0],
        ['key' => 'low_humidity',  'label' => '저습', 'cur' => $hum, 'thr' => $c['rh_low'] ?? null,  'unit' => '%', 'above' => false, 'warn' => $c['warn_rh'] ?? 8.0],
    ];
    foreach ($band as $b) {
        if ($b['cur'] === null || $b['thr'] === null) {
            continue; // 값 없거나 임계 비활성
        }
        // above=고온/고습: margin = thr - cur (양수면 아직 여유). below=저온/저습: margin = cur - thr.
        $margin = $b['above'] ? ($b['thr'] - $b['cur']) : ($b['cur'] - $b['thr']);
        $out['headroom'][] = [
            'key' => $b['key'], 'label' => $b['label'], 'thr' => $b['thr'], 'unit' => $b['unit'],
            'margin' => round($margin, 1), 'state' => headroom_state($margin, (float)$b['warn']),
        ];
    }

    // ── 추세 ETA + 변화율 ──────────────────────────────────────
    $minPts = (int)($c['min_points'] ?? 6);
    $minR2  = (float)($c['min_r2'] ?? 0.5);
    $horizon = (float)($c['horizon_min'] ?? 180.0);
    foreach (['temp' => [$temp, $c['temp_high'] ?? null, $c['temp_low'] ?? null],
              'hum'  => [$hum,  $c['rh_high'] ?? null,   $c['rh_low'] ?? null]] as $vk => $vv) {
        [$cur, $thrHigh, $thrLow] = $vv;
        if ($cur === null) {
            continue;
        }
        $series = _series_minutes($recent, $vk);
        if (count($series) < $minPts) {
            continue;
        }
        $tr = linear_trend($series);
        if ($tr === null) {
            continue;
        }
        $slope = $tr['slope']; // 분당
        $dir = abs($slope) < 1e-4 ? 'flat' : ($slope > 0 ? 'up' : 'down');
        $eta = null;
        if ($tr['r2'] >= $minR2) {
            if ($slope > 0 && $thrHigh !== null) {
                $m = threshold_eta_min($cur, (float)$thrHigh, $slope, $horizon);
                if ($m !== null) { $eta = ['key' => $vk === 'temp' ? 'high_temp' : 'high_humidity', 'min' => (int)round($m)]; }
            } elseif ($slope < 0 && $thrLow !== null) {
                $m = threshold_eta_min($cur, (float)$thrLow, $slope, $horizon);
                if ($m !== null) { $eta = ['key' => $vk === 'temp' ? 'low_temp' : 'low_humidity', 'min' => (int)round($m)]; }
            }
        }
        $out['trend'][$vk] = ['slope_min' => round($slope, 3), 'dir' => $dir, 'r2' => round($tr['r2'], 2), 'eta' => $eta];

        // ── 변화율 급변(최근 ~10분 환산) ──
        $rateKey = $vk === 'temp' ? 'rate_temp_10' : 'rate_rh_10';
        $rateThr = (float)($c[$rateKey] ?? ($vk === 'temp' ? 3.0 : 10.0));
        $per10 = $slope * 10.0;
        if (abs($per10) >= $rateThr) {
            $out['rate'][$vk] = ['per10' => round($per10, 1), 'spike' => $slope > 0 ? 'rise' : 'drop'];
        }
    }

    // ── 이슬점 결로 마진 ───────────────────────────────────────
    $td = dew_point_c($temp, $hum);
    if ($td !== null && $temp !== null) {
        $margin = $temp - $td;
        $dewCfg = (float)($c['dew_margin'] ?? 0.0);
        $out['dew'] = [
            'td' => round($td, 1),
            'margin' => round($margin, 1),
            'risk' => ($dewCfg > 0.0 && $margin <= $dewCfg),
            'enabled' => ($dewCfg > 0.0),
        ];
    }

    return $out;
}

/**
 * 신선도/오프라인 임박. last_seen_ts=epoch(없으면 null), now=epoch, timeout=하트비트 초.
 * warn_ratio: timeout 대비 이 비율 넘으면 임박(기본 0.5).
 * 반환 ['elapsed_sec','elapsed_min','offline','imminent'].
 */
function forecast_freshness(?int $last_seen_ts, int $now, int $timeout, float $warn_ratio = 0.5): array
{
    if ($last_seen_ts === null || $timeout <= 0) {
        return ['elapsed_sec' => null, 'elapsed_min' => null, 'offline' => false, 'imminent' => false];
    }
    $elapsed = max(0, $now - $last_seen_ts);
    return [
        'elapsed_sec' => $elapsed,
        'elapsed_min' => (int)round($elapsed / 60),
        'offline' => $elapsed >= $timeout,
        'imminent' => ($elapsed < $timeout) && ($elapsed >= $timeout * $warn_ratio),
    ];
}

/**
 * 대응 섹션용 위험 항목 목록. sensor(sensor_id·name·location·is_leak) + forecast(metric) + freshness 를 받아
 * [['condition'=>, 'severity'=>'critical|warn', 'sensor_id'=>, 'name'=>, 'location'=>, 'detail'=>, 'eta_min'=>?], ...] 정규화.
 * 이미 발생한 것(critical) + 임박한 것(warn) 모두 포함. 대시보드가 이 목록으로 플레이북/담당자를 붙인다.
 */
function risk_items(array $sensor, array $forecast, array $freshness): array
{
    $risks = [];
    $meta = ['sensor_id' => $sensor['sensor_id'] ?? 0, 'name' => $sensor['name'] ?? '', 'location' => $sensor['location'] ?? ''];

    // 오프라인(critical) / 임박(warn)
    if (!empty($freshness['offline'])) {
        $risks[] = $meta + ['condition' => 'offline', 'severity' => 'critical', 'detail' => "마지막 수신 {$freshness['elapsed_min']}분 전", 'eta_min' => null];
    } elseif (!empty($freshness['imminent'])) {
        $risks[] = $meta + ['condition' => 'offline', 'severity' => 'warn', 'detail' => "수신 지연 {$freshness['elapsed_min']}분 — 오프라인 임박", 'eta_min' => null];
    }

    // 누수(critical)
    if (!empty($sensor['is_leak'])) {
        $risks[] = $meta + ['condition' => 'leak', 'severity' => 'critical', 'detail' => '누수 감지', 'eta_min' => null];
    }

    // 임계 초과(critical) / 근접(warn) — headroom 기반
    foreach ($forecast['headroom'] ?? [] as $h) {
        if ($h['state'] === 'over') {
            $risks[] = $meta + ['condition' => $h['key'], 'severity' => 'critical', 'detail' => "{$h['label']} 임계 초과 (현재 여유 {$h['margin']}{$h['unit']})", 'eta_min' => null];
        } elseif ($h['state'] === 'near') {
            $eta = null;
            foreach (['temp', 'hum'] as $vk) {
                $e = $forecast['trend'][$vk]['eta'] ?? null;
                if ($e && $e['key'] === $h['key']) { $eta = $e['min']; break; }
            }
            $detail = "{$h['label']} 임계 근접 (여유 {$h['margin']}{$h['unit']})" . ($eta !== null ? " · 현 추세 ~{$eta}분 뒤 도달" : '');
            $risks[] = $meta + ['condition' => $h['key'], 'severity' => 'warn', 'detail' => $detail, 'eta_min' => $eta];
        }
    }

    // 결로(warn) — config 활성 시
    if (!empty($forecast['dew']['risk'])) {
        $risks[] = $meta + ['condition' => 'condensation', 'severity' => 'warn', 'detail' => "결로 위험 (이슬점 마진 {$forecast['dew']['margin']}℃)", 'eta_min' => null];
    }

    return $risks;
}