KR100485374B1 - 하수관거의 침입수/누수 검출 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

하수관거 상에서 발생되는 하수의 침입/누수를 정량적으로 파악할 수 있도록, 하수관거 상에 하나 이상의 유량검출기를 설치하고, 이로부터 설정시간 간격으로 유량데이터를 수신하여, 이를 기초로 하수관거의 침입수량/누수량을 연산한다.

Description

하수관거의 침입수/누수 검출 방법 및 장치{METHOD FOR MEASURING INFILTRATION/EXFILTRATION OF SEWER SYSTEM AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 하수관거에서 발생되는 침입수량, 누수량 등과 같이 비정상적인 이상유량을 측정하는 방법과 이를 구현하는 위한 장치에 관한 것이다.
통상적으로 하수관거에 관하여, 오수받이 등과 같이 정상적인 개구부를 통해 발생하수가 흘러 들어오는 것이 정상이나, 하수관거에 생긴 균열 등을 통해 지하수 등이 하수관거에 흘러 들어오는 것을 침입(infiltration)이라고 하며, 하수관거를 흘러야할 하수가 상기 균열 등을 통해 외부로 새어 나가는 것을 누출(exfiltration, 혹은 누수)이라고 한다.
하수관거의 증설, 유지보수의 필요를 판단하기 위해서는 상기 발생하수, 침입 및 유출되는 양을 측정해야 하고, 이 중 특히 침입수 및 누수는 하수관거에 문제가 발생된 정도를 나타내는 지표로서 매우 중요한 가치를 가지게 된다.
그런데, 이러한 지표들은, 이론적으로는 정량적으로 검출하여 보수의 필요성 등에 관한 객관적인 자료로 사용되어야 할 것이나, 종래에는 이와 같은 지표들을 정량적으로 검출하지 못하고 있었다.
즉, 종래에는 육안조사, 폐쇄회로 TV 조사, 염료추적조사, 연막조사 등의 방법에 의하고 있다.
이 중 육안조사는 맨홀 등을 통해 하수관거의 내부로 들어가 그 하수관거에 균열 등이 있는지 육안으로 검사하는 것으로서 사람의 육감에 의존하게 되므로 정밀성/신뢰성이 떨어지게 되고, 폐쇄회로 TV 조사 방법은 하수관거의 내부에 폐쇄회로 TV를 투입하여 이를 통한 촬영영상을 통해 검사하는 것이나 이 역시 궁극적으로는 사람의 육감에 의존하게 된다.
염료추적조사는 통상 하수관거 단구간에서 수행됨으로써 전체유역의 부실도 판정이 곤란하고, 연막조사는 하수관거 단구간의 오접위치 판단에 주로 활용되는 것으로서 누수를 검출하기 힘들다.
이러한 종래에 의한 하수관거의 상태조사방법으로는 (1) 침입수/유입수량 및 누수량을 정량적으로 정확히 검출하지 못하고, (2) 조사를 시행하기 위해서는 많은 시간과 비용이 필요하게 되어 시험대상이 되는 지역도 일부지역에만 국한됨으로써, 하수관거에 보수의 필요성이 있는 곳이 있다 하더라도 그 지역을 찾을 가능성이 매우 작았으며, (3) 그 결과 관거정비가 필요한 대상지역을 합리적으로 선정하는데 도움이 되지 못하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 하수관거에서 발생되는 침입수량/누수량 등과 같은 이상유량을 정량적으로 검출하고 이상발생 지역을 효율적으로 검출할 수 있는 방법과 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 하수관거 침입수/누수 검출 방법은, 하수관거 상에 설치된 유량검출기로부터 상기 유량검출기를 통과하는 하수의 유량데이터를 설정시간 간격으로 통신망을 통해 수신하는 유량검출단계; 상기 유량검출단계에서 검출된 복수의 유량데이터로부터, 제2설정시간 구간마다의 구간최소유량을 검출하는 구간최소유량 검출단계; 및 상기 구간최소유량 검출단계에서 검출되는 복수의 구간최소유량을 기초로 침입수/누수를 산출하는 이상유량 산출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구간최소유량 검출단계에서 검출되는 상기 복수의 구간최소유량은, 강우가 없는 시기에 포함되는 구간에 한하여 검출되는 것이 바람직하고, 또한, 상기 제2설정시간 구간은 일 단위로 설정된 것이 바람직하다.
상기 이상유량 산출단계는, (1) 상기 복수의 구간최소유량들 중에서 최소값으로 침입수량을 산출할 수 있으며, (2) 상기 복수의 구간최소유량들의 평균값으로 침입수량을 산출할 수 있고, 또한, (3) 상기 복수의 구간최소유량들 중에서, 설정 범위 내에 포함되는 최소한의 값들로 이루어진 기준유량들을 추출하고, 추출된 기준유량들의 평균값으로 침입수량을 산출하는 것으로 할 수 있다.
이 때, 상기 기준유량 추출은, 상기 복수의 구간최소유량들 중에서 최소값으로 기준값을 설정한 후, 상기 기준값으로부터 설정 범위 내에 구간최소유량이 존재할 것으로 하는 선택조건이 만족되었는지 판단하고, 상기 선택조건이 만족되지 않은 경우에는 선택조건이 만족될 때까지, 기준값보다 큰 구간최소유량들 중에서 가장 작은 값을 기준값으로 재설정함으로써 선택조건이 만족되도록 한 후, 기준값 및 설정 범위 내에 존재하는 다른 구간최소유량들을 상기 기준유량들로 설정함으로써 수행될 수 있다.
그런데, 상기 이상유량 산출단계는, 상기 유량검출기에서 검출된 유량을 기초로, 상기 복수의 구간최소유량들 중에서 최소값으로 침입수량을 산출하는 최소유량방법; 상기 복수의 구간최소유량들의 평균값으로 침입수량을 산출하는 구간최소유량평균방법; 및 상기 복수의 구간최소유량들 중에서 설정 범위 내에 포함되는 최소한의 값들로 이루어진 기준유량들을 추출하고, 추출된 기준유량들의 평균값으로 침입수량을 산출하는 기준유량 평균방법; 중 어느 하나를 수행하는 것으로 하는 것이 바람직하다.
유량검출기에서 검출된 유량을 기초로 침입수량을 산출하는 방법을 정함에 있어서, 총 검출기간내 건기시 유량의 평균값(Qave)을 구하고, 이 평균값이 제1기준값보다 작은 경우에는 최소유량방법을, 이 평균값이 제2기준값보다 작고 제1기준값보다 큰 경우에는 구간최소유량평균방법을, 그리고 이 평균값이 제2기준값보다 큰 경우에는 기준유량 평균방법을 수행하는 것으로 하는 것이 바람직하다.
상기 유량검출기는 복수(N)개로서, 하수관거상의 닫힌 회로를 구성하여 하나의 배출유량검출기(D1)와 기타(N-1개의) 유입유량검출기(Dk; k=2..N)로 구성할 수 있는데, 이 때에는,
상기 유량검출기(Dk; k=1..N)로부터 상기 유량검출기(Dk; k=1..N)를 통과하는 하수의 유량데이터를 설정시간 간격으로 통신망을 통해 수신하고, 유입유량검출기(Dk)로부터 배출유량검출기(D1)까지 하수가 흘러가는 유하시간(tk )을 산정하여, 상기 배출유량검출기(D1)에서 시각(T)에서 배출되는 배출유량(Q1[T]) 및 상기 유입유량검출기(Dk)에서 상기 유하시간(tk)을 거스른 시각(T-tk)에서 유입되는 유입유량(Qk[T-tk])을 기초로 이상유량을 산출하는 것으로 할 수 있다.
배출유량 및 유입유량을 기초로 이상유량을 산출함에 있어서, 하나 이상의 시각(T)에 관하여 식에 의해 산출되는 값의 평균값으로 이상유량을 연산하는 것이 바람직하다.
하수관거 상에 설치된 유량검출기로부터 상기 유량검출기를 통과하는 하수의 유량데이터를 설정시간 간격으로 통신망을 통해 수신함과 아울러 상기 유량검출기를 통해 유량이 검출되는 하수의 수질농도를 설정시간 간격으로 수신하는 경우에는, 상기 유량검출기에 대응되는 가지형 블록의 오염부하 발생량(LIN)을 산출하고, 상기 유량검출기에서 배출되는 하수의 유출유량(QD) 및 유출농도(CD)를 산출하고, 유출유량(QD)과 유출농도(CD)를 곱하여 오염부하 유출량(LD)을 산출한 후, 오염부하 발생량(LIN)에서 오염부하 유출량(LD)을 뺀 값으로 오염부하 누수량(LEX)을 산출하고, 오염부하 누수량(LEX)을 유출농도(CD)로 나눈 값으로 누출수량(QEX)을 연산할 수 있다.
이 때 상기 오염부하 발생량의 산출은, 기설정된 오염부하 발생 원단위, 상기 가지형 블록에 포함되는 원단위의 수, 그리고 오염부하유달율을 곱함으로써 산출할 수 있다.
유출유량(QD)은 상기 유량검출기에서 검출되는 유량의 평균값으로, 유출농도(CD)는 상기 검출되는 수질농도의 평균값으로 산출할 수 있다.
이러한 본 발명의 하수관거의 침입수/누수 검출방법을 구현하기 위한 본 발명의 하수관거 침입수/누수 검출 장치는, 하수관거 상의 특정개소에 설치되어 상기 특정개소를 흐르는 하수의 유량을 검출하는 유량검출기에 네트워크로 연결되고,
상기 네트워크를 통해 데이터를 수신하는 네트워크 인터페이스; 및
상기 네트워크 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 기초로 침입수/누수를 검출하는 중앙처리유닛을 포함하되,
상기 중앙처리유닛은 설정된 프로그램을 수행하는 하나 이상의 마이크로프로세서를 포함하고, 상기 설정된 프로그램은 상기 본 발명의 침입수/누수 검출방법을 수행하는 일련의 명령인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면의 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 하수관거 침입수/누수 검출 방법이 수행되는 하수관거 침입수/누수 검출 시스템의 구성도이다.
도 1에서 A 부분은 침입수/누수 검출방법 및 장치의 대상이 되는 하수관거를 도시한 것으로서, 하수관거는 일종의 수형도(tree-diagram)로 해석될 수 있고, 하수처리장에 하수를 공급하는 차집관거(163), 상기 차집관거(163)에 하수를 배출하는 간선관거(162), 그리고 상기 간선관거(162)에 하수를 배출하는 지선관거(161)로 해석될 수 있다.
이와 같은 해석에 의하면, 해당 지역 내에서 특정한 지선관거(161)에 하수를 배출하는 하수 발생원(160)을 포함하는 구역으로 정의되는 1차 가지형 블록(171), 하나의 간선관거(162)에 연결된 지선관거(161)들에 관한 1차 가지형 블록(171)들을 포함하는 2차 가지형 블록(172), 및 차집관거(163)에 연결된 간선관거(162)들에 관한 2차 가지형 블록(172)들을 포함하는 3차 가지형 블록(173)으로 하수관거를 구분 정의할 수 있게 된다.
이와 같은 하수관거의 침입수/누수를 검출하기 위한 침입수/누수 검출시스템은, 상기 하수관거의 특정 개소에 설치되어 하수의 유량을 검출하는 유량검출기(180), 상기 유량검출기(180)에서 유량이 검출되는 하수의 수질농도를 검출하는 수질검출기(185), 및 상기 유량검출기(180) 및 수질검출기(185)에서 검출된 유량데이터 및 수질데이터를 네트워크를 통해 수신하여 이를 기초로 침입수/누수를 검출하는 침입수/누수 검출서버(100)를 포함한다.
상기 네트워크는 유무선을 가리지 아니하고 인터넷(internet), 인트라넷(intranet) 기타 유량데이터 신호의 송수신이 가능한 임의의 네트워크로 할 수 있으며, 이러한 네트워크를 통한 데이터의 송수신 과정은 당업자에 자명하므로 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 유량을 검출하는 유량검출기(180)의 세부구성 또한 당업자에 의하여 공지된 구성을 기초로 다양한 실시형태가 가능하므로 상세한 기재를 생략한다.
상기 침입수/누수 검출서버(100)는 상기 네트워크를 통해 데이터를 수신하기 위한 네트워크 인터페이스(110), 상기 네트워크 인터페이스(110)를 통해 수신되는 데이터를 기초로 후술하는 본 발명의 침입수/누수 검출방법을 수행하는 중앙처리유닛(120) 및 상기 중앙처리유닛(120)이 침입수/누수 검출방법을 수행함에 있어 필요한 데이터를 저장하는 데이터베이스부(130)를 포함한다.
상기 중앙처리유닛(120)은 설정된 프로그램을 수행하는 하나 이상의 마이크로프로세서를 포함하고, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 침입수/누수 검출방법의 각 단계를 수행하는 일련의 명령으로 할 수 있다.
상기 데이터베이스부(130)는 보다 구체적으로, 유량검출기(180)로부터 수신되는 유량데이터를 저장하는 유량 데이터베이스(135), 수질검출기(185)로부터 수신된 수질데이터를 저장하는 수질 데이터베이스(140), 하수관거의 유량검출기(180)가 설치된 해당지역에서의 강우여부 및/또는 강우량에 관한 데이터를 저장하는 강우 데이터베이스(145), 및 상기 유량검출기(180)에 상응하는 (1차, 2차 또는 3차) 가지형 블록 내에서 하수를 배출하는 하수 발생원(160)의 오염부하 발생원단위를 저장하는 오염부하 발생원단위 데이터베이스(150)를 포함한다. 상기 오염부하 발생원단위는 일인당 하루에 배출하는 오염물질의 양을 말하는 것으로서, 통상적으로 "gram/인ㆍ일"의 단위로 표현된다.
강우 데이터베이스(145)에 저장되는 강우여부 및/또는 강우량에 관한 데이터는, 별개의 강우계로부터 데이터를 전송 받거나 강우데이터를 제공하는 데이터제공 사이트(site) 등으로부터 데이터를 전송 받는 것으로 할 수 있는 등 다양한 방법이 존재하고, 따라서 강우 데이터베이스(145)의 구축에 관하여는 당업자에게 자명하므로 상세한 기재를 생략한다.
오염부하 발생원단위 데이터베이스(150)에 저장되는 데이터 역시 다양한 방법에 의해 당업자에게 용이하게 입수되어 저장될 수 있으므로, 이의 구축을 위한 상세한 설명을 생략한다.
상기 유량검출기(180)의 설치는, 1차, 2차 또는 3차 가지형 블록의 말단에 설치되는 것이 바람직하다.
도 1에서는 특정한 1개소에 유량검출기(180)를 설치한 것으로 도시하고 있으나, 그 설치개소는 다양하게 구성할 수 있으며, 일예로, 도 2와 같이 설치할 수 있다.
도 2에서는 하수관거 상에 복수(N, 즉 4)개의 유량검출기(281~284)가 설치된 것을 도시하고 있으며, 이들은 특히, 하수관거상의 닫힌 회로를 구성하도록 하나의 배출유량검출기(DN, 즉 281)와 기타(N-1개의) 유입유량검출기(Dk; k=1..N-1, 즉 282 내지 284)로 구성된 것을 도시하고 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 유량검출기들(281~284)은 하나의 폐곡선(280)을 형성하고 있는데, 이들이 형성하고 있는 폐곡선(280) 내외로는 상기 유량검출기들(281~284)을 통과하지 않고는 유입/유출 될 수 없고, 따라서 상기 폐곡선(280) 내의 하수관거는 닫힌 회로로 생각할 수 있다. 그런데, 통상적으로 하수는 하수 발생원(160)으로부터 하수처리장으로 일방향으로 흘러가게 되므로, 폐곡선(280)을 형성하는 유량검출기들(281~284) 중에서 하수처리장에 가장 가까운 유량검출기(281)가 폐곡선(280) 내로부터 하수를 배출하는 배출유량검출기가 되는 것이며, 기타의 유량 검출기들(282~284)은 상기 폐곡선(280) 내로 유입되는 하수의 유량을 검출하는 유입유량검출기가 되는 것이다.
도 2와 같은 유량검출기의 배치는 후술할 본 발명의 실시예의 침입수/누수 검출방법에 있어 중요한 기능을 수행하기 위해 필요하고, 이에 관해서는 후술한다.
이하 본 발명의 실시예의 침입수/누수 검출방법을 도 3을 기초로 상세히 설명한다.
먼저, 하수관거 상에 설치된 상기 유량검출기(180) 및 수질검출기(185)로부터 상기 유량감지기를 통과하는 하수의 유량데이터 및 상기 하수의 수질농도 데이터를 설정시간간격으로 상기 네트워크를 통해 수신하여 저장한다(S305).
상기 설정시간간격은 당업자에 의해 임의로 설정가능하며 좁은 시간간격으로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 유량데이터는 유량 데이터베이스(135)에, 수질데이터는 수질 데이터베이스(140)에 저장할 수 있음은 자명하다.
다수의 유량데이터 및 수질데이터를 저장한 침입수/누수 검출서버(100)는, 상기 저장된 복수의 유량데이터로부터 제2설정시간 구간마다의 구간최소유량을 검출한다(S310).
상기 구간최소유량 검출단계(S310)에서 검출되는 복수의 구간최소유량은, 강우가 없는 시기에 포함되는 구간에 한하여 검출되는 것이 바람직하고, 또한, 상기 제2설정시간 구간은 일(day) 단위로 설정되는 것이 바람직하다.
강우가 없는 시기에 포함되는 구간인가의 여부는 강우 데이터베이스(145)에 저장된 데이터를 기초로 판별할 수 있음은 자명하다.
상기 구간최소유량 검출단계(S310)에 대해 도 4를 기초로 보다 상세히 설명한다.
도 4는 데이터 검출단계(S305)에서 검출된 유량데이터들을 연결하여 그래프로 도시한 것이며, 가로축 상에 표시된 점선은 시간을 일(day) 단위로 구분하여 표시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유량검출기(180)를 통해 검출되는 하수의 유량데이터는 하루를 단위로 주기적으로 반복되는 패턴으로 나타나고, 이러한 패턴의 일(day) 단위 변화는, 유량검출기(180)에 상응하는 가지형 블록에 포함된 하수 발생원(160)의 하수 배출 패턴과 연관성을 가지게 된다.
만약 하수 발생원(160)이 하수를 발생시키지 않고, 외부에서 하수관거 내로의 유입/침입이 없다면 유량데이터는 "0"으로 검출되어야 할 것은 물론이다. 따라서 일 단위 구간 내의 최소유량들을 기초로 칩입수량을 산출할 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
그런데, 강우 시에는 맨홀 등을 통해 우수(빗물)가 유입되게 되므로, 이로 인해 침입수량의 산출에 대한 오차를 최소화하기 위하여, 강우가 없는 시기에 포함되는 구간에 한하여 구간최소유량을 검출하게 되는 것이다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 유량데이터는 일 단위의 패턴으로 나타나게 되므로 일 단위로 설정된 구간마다의 최소유량을 검출하는 것이 바람직하고, 도 4에서는 이를 (P1 내지 P7) 각각 도시하고 있다.
다시 도 3을 참조로, 구간최소유량 검출단계(S310) 후에는, 총 검출기간내 건기시 유량의 평균값(Qave)을 산출한다(S315).
평균값(Qave)을 산출한 후에는, 상기 평균값(Qave)이 기설정된 제1기준값(X1)보다 대소를 판단한다(S320).
평균값(Qave)이 제1기준값(X1)보다 작은 경우에는 상기 복수의 구간최소유량들(P1~P7) 중 최소값으로 침입수량을 산출한다(S325).
이러한 경우에는 야간에 활동인구에 의한 하수배출량이 무시할 수 있을 정도로 작을때, 최소값으로 침입수량을 결정하는 것이 바람직하기 때문이다.
평균값(Qave)이 제1기준값(X1)보다 작지 않은 경우에는, 제2기준값(X2)보다 큰지 판단하여(S330), 제2기준값(X2)보다 작은 경우에는 상기 복수의 구간최소유량들(P1~P7)의 평균값(Pave)으로 침입수량을 산출한다(S335).
이러한 경우에는 야간에 활동인구에 의한 하수배출량이 크지 않거나, 침입수의 비율이 큰 경우에 침입수량으로 설정하기 위함이다.
일예로 상기 제1기준값(X1)은 300 m3/day로, 제2기준값(X2)은 1,000 m3 /day로 설정할 수 있으나, 이는 통상적인 경우를 상정한 것으로서, 상기 제1,2기준값(X1,X2)은 유량검출기(180)에 상응하는 가지형 블록에 포함되는 하수발생원(160)의 수 및 성질을 고려하여 위의 일예의 값과는 다르게 설정될 수 있다.
평균값(Qave)이 제2기준값(X2)보다 큰 경우에는, 상기 복수의 구간최소유량들(P1~P7) 중에서 설정 범위 내에 포함되는 최소한의 값들로 이루어진 기준유량들을 추출하고, 추출된 기준유량들의 평균값으로 침입수량을 산출한다(S340).
상기 기준유량을 기초로 한 침입수량 산출(S340)은 보다 구체적으로 다음과 같이 수행된다.
즉, 일단 상기 복수의 구간최소유량들 중에서 최소값으로 기준값을 설정하고(S342), 상기 기준값으로부터 설정 범위 내에 구간최소유량이 존재할 것으로 하는 선택조건이 만족되었는지 판단하여(S344)하게 된다.
이 때, 상기 선택조건이 만족되지 않은 경우에는, 선택조건이 만족될 때까지, 기준값보다 큰 구간최소유량들 중에서 가장 작은 값을 기준값으로 재설정하는 것을 반복(S346)함으로써 선택조건이 만족되도록 한다.
따라서 선택조건이 만족된 된 경우에는 기준값 및 설정 범위 내에 존재하는 다른 구간최소유량들을 상기 기준유량들로 설정하며(S348), 이렇게 설정된 기준유량들의 평균값으로 침입수량을 산출(S350)하게 되는 것이다.
상기 설정범위는 당업자에 의해 임의로 설정할 수 있으며, 일예로는 기준값으로부터 5%로 설정할 수 있다.
이와 같은 과정(S340)에 의해, 비정상적으로 낮게 검출되는 구간최소유량에 의한 영향을 배제할 수 있게 된다.
다음으로, 유량검출기(180)에 대응되는 가지형 블록의 오염부하 발생량(LIN)을 산출한다(S355).
상기 오염부하 발생량(LIN)은, 설정된 오염부하 발생 원단위, 상기 가지형 블록에 포함되는 하수 발생원(160)의 수, 그리고 상기 하수발생원(160)으로부터 발생한 오염부하량이 유량검출기(180)에 도달하는 비율을 지칭하는 오염부하유달율을 곱함으로써 산출할 수 있고, 상기 오염부하 발생 원단위, 및 하수 발생원(160)의 수, 그리고 오염부하유달율은 기설정된 값에 의할 수 있다.
다음으로, 상기 유량검출기에서 배출되는 하수의 유출유량(QD) 및 그 유출농도(CD)를 산출한다(S360).
유출유량(QD)은 유량검출기(180)에서 검출되는 유량의 평균값으로, 그리고 유출농도(CD)는 수질검출기(185)에서 검출되는 수질농도의 평균값으로 산출하는 것으로 할 수 있다.
따라서, 유출유량(QD)과 유출농도(CD)를 곱하면 오염부하 유출량(LD)을 산출할 수 있고(S362), 이렇게 산출된 오염부하 유출량(LD)을 오염부하 발생량(LIN)에서 뺌으로써 오염부하 누수량(LEX)을 산출할 수 있으며(S364), 따라서, 오염부하 누수량(LEX)을 유출농도(CD)로 나누면 누수량(QEX)을 연산할 수 있다(S366).
즉, 유량검출기(180)에 상응하는 가지형 블록에서 발생되는 오염물질의 양(즉, 오염부하 발생량)은 유량검출기(180)를 통해 배출되는 하수에 포함된 오염물질의 양(즉, 유출유량*유출농도)과 같아야 할 것이나, 작은 경우에는 상기 가지형 블록의 하수관거에 누수가 발생하고 있는 것으로 해석할 수 있고, 그 양을 위와 같은 과정에 의해 산출할 수 있게 되는 것이다.
또한, 복수의 유량검출기(281~284)를 도 2와 같이 설치한 경우에, 상기 복수의 유량검출기(281~284)에 의해 형성되는 폐곡선(280) 내의 하수관거 상에서 누출되는 누수량 또는 침입되는 침입수량을 정량적으로 검출할 수 있으며, 이에 관하여 이하 상세히 설명한다.
상기 데이터 검출단계(S305)에서 각 유량검출기(281~284)로부터 검출된 유량데이터를 수신하여 유량 데이터베이스에 저장하였음은 자명하다.
이하, 유입유량검출기들(282,283,284)을 "Dk"(k=2..N)로 표시하고, 배출유량검출기(281)를 "D1"로 표시한다.
먼저, 유입유량검출기(Dk) 각각으로부터 배출유량검출기(D1)까지 하수가 흘러가는 유하시간(tk)을 산정한다(S370).
상기 유하시간(tk) 산정은 유입유량검출기(Dk)에서의 유속(Vk) 및 배출유량검출기(D1)에서의 유속(V1)의 평균유속(Vave)을 구하고, 유입유량검출기(D k)와 배출유량검출기(D1) 사이의 거리를 평균유속(Vave)으로 나눔으로써 구할 수 있다.
유하시간(tk)을 산정(S370)한 후에는, 상기 배출유량검출기(D1)에서 시각(T)에서 배출되는 배출유량(Q1[T]) 및 상기 유입유량검출기(Dk)에서 상기 유하시간(tk )을 거스른 시각(T-tk)에서 유입되는 유입유량(Qk[T-tk])을 기초로 이상유량을 산출한다(S375,S380).
즉, 모든 유입유량검출기(Dk)에 관하여 유입유량(Qk[T-tk])의 총량()을 구하고(S375), 이 값을 배출유량검출기(D1)에서 배출되는 배출유량(Q1[T])에서 뺌(S380)으로써 이상유량을 산출하게 되는 것이다.
보다 바람직하게는, 상기 이상유량 산출단계(S375, S380)를 복수(M)회 반복(S385)함으로써 얻어지는 이상유량을 평균하여 이상유량으로 산출한다(S390).
이와 같이 계산되는 이상유량의 값이 양수인 경우에는 (유입보다 배출이 크다는 의미이므로) 침입수량으로, 음수인 경우에는 (배출보다 유입이 크다는 의미이므로) 누출수량으로 해석할 수 있는 것이다.
이상으로 본 발명의 하수관거의 침입수/누수 검출 방법 및 장치에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 하수관거 상의 특정한 구역 내에서 발생되는 침입수량/누수량을 정량적으로 그리고 실시간으로 검출할 수 있다.
또한, 대상이 되는 구역의 특성에 따라서 침입수량을 연산하는 방법을 달리 함으로써 구역특성에 따라 발생할 수 있는 오차를 최소화할 수 있다.
또한, 유량감지기를 복수개 설치하는 경우에 그 중 일부에서 침입수량/누수량이 있는 것으로 판정된다면, 침입/누수이 있는 것으로 판정된 유량감지기에 상응하는 가지형 블록 영역 중 침입/누수가 없는 것으로 판정된 유량감지기에 상응하는 가지형 블록 영역을 제외한 영역에서 침입/누출이 있는 것으로 해석할 수 있고, 따라서 침입/누출 발생지점을 보다 세부적으로 판정할 수 있게 된다.
특히 복수개 설치한 유량감지기에 의해 형성되는 폐곡선에 의해 하수관거가 닫힌 회로가 되도록 유량감지기를 설치하는 경우에 그 폐곡선에 의해 구분되는 하수관거 상에서 유하시간을 고려하여 침입수량 및 누수량을 정확히 알 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 하수관거 침입수/누수 검출 방법이 수행되는 하수관거 침입수/누수 검출 시스템의 구성도이다.
도 2는 복수개의 유량검출기를 설치한 일예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 침입수/누수 검출방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 유량검출기로부터 검출되는 유량데이터들을 연결하여 그래프로 도시한 일예이다.

Claims (15)

  1. (정정)하수관거 상에 설치된 유량검출기로부터 상기 유량검출기를 통과하는 하수의 유량데이터를 설정시간 간격으로 통신망을 통해 수신하는 유량검출단계;
    상기 유량검출단계에서 검출된 복수의 유량데이터로부터, 제2설정시간 구간마다의 구간최소유량을 검출하는 구간최소유량 검출단계; 및
    상기 구간최소유량 검출단계에서 검출되는 복수의 구간최소유량을 기초로 이상유량을 산출하는 이상유량 산출단계;를 포함하되,
    상기 이상유량 산출단계는,
    상기 유량검출기에서 검출된 유량을 기초로,
    상기 복수의 구간최소유량들의 최소값; 상기 복수의 구간최소유량들의 평균값; 및 상기 복수의 구간최소유량들 중에서 설정 범위 내에 포함되는 최소한의 값들로 추출되는 기준유량들의 평균값; 중 어느 하나의 값을 침입수량으로 산출하는 것을 특징으로 하는 하수관거의 침입수/누수 검출방법.
  2. 제1항에서,
    상기 구간최소유량 검출단계에서 검출되는 상기 복수의 구간최소유량은, 강우가 없는 시기에 포함되는 구간에 한하여 검출되는 것을 특징으로 하는 하수관거의 침입수/누수 검출방법.
  3. 제1항에서,
    상기 제2설정시간 구간은 일(day) 단위로 설정된 것을 특징으로 하는 하수관거의 침입수/누수 검출방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. (정정)제1항에서,
    상기 이상유량 산출단계는,
    총 검출기간내 건기시 유량의 평균값(Qave) 구하고,
    이 평균값이 제1기준값보다 작은 경우에는 최소유량방법을,
    이 평균값이 제1기준값보다 크고 제2기준값보다 작은 경우에는 구간최소유량평균방법을, 그리고
    이 평균값이 제2기준값보다 큰 경우에는 기준유량 평균방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 하수관거의 침입수/누수 검출방법.
  10. 하수관거 상에 설치된 유량검출기로부터 상기 유량검출기를 통과하는 하수의 유량데이터를 설정시간 간격으로 통신망을 통해 수신하는 유량검출단계를 포함하되, 상기 유량검출기는 복수(N)개로서, 하수관거상의 닫힌 회로를 구성하여 하나의 배출유량검출기(D1)와 기타(N-1개의) 유입유량검출기(Dk; k=2..N)로 구성되며,
    유입유량검출기(Dk)로부터 배출유량검출기(D1)까지 하수가 흘러가는 유하시간(tk)을 산정하는 유하시간 설정단계; 및
    상기 배출유량검출기(D1)에서 시각(T)에서 배출되는 배출유량(Q1[T]) 및 상기 유입유량검출기(Dk)에서 상기 유하시간(tk)을 거스른 시각(T-tk)에서 유입되는 유입유량(Qk[T-tk])을 기초로 이상유량을 산출하는 이상유량 산출단계를 더 포함하는 하수관거의 침입수/누수 검출방법.
  11. 제10항에서,
    상기 이상유량 산출단계는,
    하나 이상의 시각(T)에 관하여 식에 의해 산출되는 값의 평균값으로 이상유량을 연산하는 것을 특징으로 하는 하수관거의 침입수/누수 검출방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. (정정)하수관거 상의 특정개소에 설치되어 상기 특정개소를 흐르는 하수의 유량을 검출하는 유량검출기에 네트워크로 연결되고,
    상기 네트워크를 통해 데이터를 수신하는 네트워크 인터페이스; 및
    상기 네트워크 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 기초로 이상유량을 검출하는 중앙처리유닛을 포함하되,
    상기 중앙처리유닛은 설정된 프로그램을 수행하는 하나 이상의 마이크로프로세서를 포함하고, 상기 설정된 프로그램은 제1항 내지 제3항, 그리고 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 일련의 명령인 것을 특징으로 하는 하수관거의 침입수/누수 검출 장치.
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