KR100788833B1 - Ｕｓｎ 기반 하천 및 하천시설물 관리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 USN 기반 하천 및 시설물 관리방법은 a) 하천시설물에 고정부착되거나 하천에 방류되며 고유 태그 ID가 부여되어 개별적으로 변별가능하고 하천 물리량 정보를 측정하는 센서모듈이 포함되어 주기적으로 신호를 전송하는 USN(Ubiquitous Sensor Network) 통신노드에 의해 수자원 정보가 측정되는 단계; b) USN 게이트웨이를 통해 상기 USN 통신노드로부터 전송되는 신호를 수집하는 단계; c) 중앙관제센터에 의해 상기 USN 게이트웨이로부터 수집된 신호를 전송받고 연산을 수행하여 하천 위치 및 하천 물리량 정보를 실시간으로 산출하며, 상기 산출된 정보를 저장 및 관리하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법은 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기반의 인프라, 즉 특정 감시 대상 시설물에 대한 다측정 지점 간 정보 전송을 연결할 수 있는 네트워크 기반이 구축됨으로써, 하천시설물의 위치정보 및 다양한 하천 물리적 정보를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있으며, CDMA망, WCDMA망 또는 LAN망을 활용하여 전국 규모의 정보전송체계를 구축할 수 있고 종합적으로 데이터를 관리하여 원격 통합관리 및 효율적인 국가 수자원 정보의 관리가 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 무선의 센서 네트워크와 기존의 배선설비를 이용하므로 비교적 간단하고 경제적으로 장착할 수 있으며 이와 더불어 이후 추가되는 측정 지점 요구에도 저렴한 비용으로 쉽게 네트워크 인프라를 구축할 수 있다는 부가적인 효 과가 있다. 관측지점의 이상 상황을 중앙관제센터에서 모니터링 할 수 있어 실시간으로 하천시설물을 안전하게 관리할 수 있고 시설물 관리, 측정 및 자료 처리에 필요한 인력, 시간, 예산을 절약할 수 있으며 하천의 변화를 빠르게 인식하여 홍수 등의 재해에 적절히 대응함으로써 재난피해를 최소화할 수 있는 장점이 있다. 또, 이와 같은 신기술인 무선 센서 네트워크 인프라를 국가적 공공자원에 전국적으로 확대 적용할 수 있는 기반을 확보하여 국가경쟁력을 제고할 수 있게 된다는 효과도 있다.
USN(Ubiquitous Sensor Network), 센서, 게이트웨이, 통신노드

Description

ＵＳＮ 기반 하천 및 하천시설물 관리방법{The River Facilities Management System that is based on USN(Ubiquitous Sensor Network)}
도 1은 본 발명에 의한 USN(Ubiquitous Sensor Network)의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법의 실시예에 의한 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 USN 기반 하천시설물 관리방법의 개념도.
도 4는 본 발명에 의한 USN 기반 하천 관리방법의 개념도.
도 5는 본 발명에 사용되는 TDOA 방식의 설명도.
도 6은 본 발명에 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법의 다른 실시예에 의한 구성도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10 : USN 통신노드 11 : 센서모듈
20 : USN 게이트웨이
30 : 중앙관제센터
40 : 이동통신단말기
본 발명은 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법에 관한 것으로서 USN(Ubiquitous Sensor Network)을 이용하여 하천 및 하천시설물의 통합정보를 관리하는 방법에 관한 것이다.
현재 수많은 하천이 존재하며 기존수문, 계획수문, 양배수장, 취수시설물, 펌프장, 관측소, 기타 하천시설 등의 하천시설물은 그 종류가 매우 광범위하고 다양하다. 이와 같은 각종 하천 및 하천시설물의 관리는, 종래에는 업무 담당자가 직접 그 시설물을 방문하여 점검하는 방식으로 수행되어 왔다. 보다 상세히는, 특정 시설물에 대한 업무 담당자가 해당 시설물을 방문하고, 항목별로 해당 시설물에 대한 여러 가지 사항을 조사하여 장표에 기입하며, 이와 같이 각 업무 담당자에 의해 조사된 정보들을 취합하는 방식으로 수행되었다. 그런데, 이와 같은 방식은 정보의 정확도 및 신뢰도가 매우 낮으며, 많은 인력과 시간이 소요되는 원시적인 방법일 뿐만 아니라, 업무 담당자의 빈번한 교체 및 인식 미비로 인하여 점용 허가 후 미준공, 점용기한 미연장, 허가조건 미이행 등의 사후관리 문제가 연간 150건 이상 발생하고 있는 실정이다. 아울러, 하천의 유속 및 다양한 하천 정보 역시 측정요원들이 개별적으로 측정하는 방법을 이용함에 따라 상기와 같은 문제점을 동일하게 가지고 있다.
물론, 현재 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 종래에 구축되어 있던 하천관리 지리정보시스템(RIMGIS) 및 국가 수자원관리 종합정보 시스템 이 사용되고 있다. 종래의 하천관리 지리정보 시스템은 국가 하천 및 하천시설물에 대한 도면과 상세한 정보를 관리하고, 하천 관련 제반 업무를 지원하기 위하여 구축된 시스템이며, 종의 국가 수자원관리 종합정보 시스템은 수자원 관련 정보를 체계적으로 조사ㆍ관측하고, 통합 DB 및 다양한 정보체계를 구축을 통하여 수집, 관리, 분석, 정책지원 등의 서비스를 수행하는 시스템이고, 종래의 수도통합정보 시스템은 광역상수도와 공업용 수도시설의 과학적ㆍ체계적인 관리를 도모하고, 각종 지하시설물의 자연적 또는 인위적 파손에 능동적으로 대처하기 위한 시스템으로서 국가 지리정보체계(NGIS)와 연계하여 구축되어 있다. 그런데, 상기 시스템들은 실시간 관리체계 구축에 필요한 체계적이고 표준화된 자료 구축 및 활용이 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 이와 같은 하천 및 하천시설물의 유지관리 업무 부실은, 안전대책의 미비로 인한 사고 발생률을 높일 수 있으며, 재난에 대해 효과적으로 대응할 수 없을 뿐만 아니라 재난에 대한 피해 정도가 더욱 악화되게 만들고, 또한 불법점용을 방치하게 되는 문제, 환경오염 등 수많은 문제를 야기한다.
외국의 사례를 보면, UC 버클리 대학에서 주도한 금문교 관리 사업에 의해, 하천 시설물의 관리 목적으로 금문교에 진동ㆍ온도ㆍ압력ㆍ가속도ㆍ수위 등을 측정하는 센서를 부착하여 금문교의 교통량ㆍ재해ㆍ기상이변 등의 관련정보를 수집하고, 이 정보를 근거로 하여 긴급 상황 발생 시 재해를 관리하고 중앙관제센터에 경보를 전달하며, 재난 방지를 목적으로 한 각종 측정 결과를 통하여 금문교의 안정성을 실시간으로 확인 및 관리하는 시스템이 갖춰진 사례가 있다. 또한, 2005년 7월 샌프란시스코에서 열렸던 자바원컨퍼런스 2005에서는, 샌프란시스코 대학 산학 연구팀에 의해 수질을 측정하는 센서 네트워크가 개발 중에 있음이 선보여졌다. 그러나 국내외 사례를 통틀어, 국가적 차원에서 효율적인 수자원 관리를 위한 수자원관련 유비쿼터스 시스템의 구축 사례는 아직까지 전무하다.
현재 하천 및 시설물 관리방법에 있어 많은 문제점이 있다. 먼저 하천 상류에서부터 흐르는 유량 및 댐과 같은 하천시설물에서 방류된 방류수가 어떤 경로를 따라 어떤 변화가 일어나는지에 대한 정보를 실시간으로 얻어낼 수 없으며, 각 하천시설물의 안전관리에 있어서, 종래에는 수자원 정보의 측정과 안전관리가 따로 이루어져 업무가 분산됨에 따라 하천시설물 자체의 안전관리가 효율적으로 이루어지지 못함으로써 하천시설물 및 측정 장비에 손상이나 파괴가 일어날 경우 신속하게 대응할 수 없었다. 더욱이, 하천시설물 뿐만 아니라 유량계, 수위계, 위성통신장비 등과 같은 고가의 설비들은 손상이나 파괴 외에도 도난의 위험성을 가지고 있으나 이에 대한 대응책이 전혀 없었던 문제점이 있다.
또한, 수자원 정보의 측정방법에 있어서도 많은 문제점이 지적되어 왔다. 첫째, 측정 면에 있어서, 측정원이 측정기록부를 작성한 후 이를 전산화하는 작업을 거치게 됨으로써, 인력이 낭비되거나 또는 업무가 과중되게 되는 문제점이 있다. 둘째, 자료의 정확성 면에 있어서, 수작업으로 작성된 측정기록을 전산화하는 과정에서 오류가 발생할 가능성이 있으며, 상술한 바와 같이 업무가 과중되는 문제점 때문에 전산화 작업을 외주 처리하게 되는 경우 불필요한 자료대사가 발생하게 된다. 셋째, 자료의 검색 면에 있어서, 종래의 시스템으로는 사용자가 원하는 특정한 목적에 맞게 필요한 자료들을 취합하는 것이 매우 어려우며, 자료정리 및 검색 작 업을 외주 업체에 의존하고 있는 실정일 뿐만 아니라, 이와 같은 자료 검색의 어려움 때문에 민원에 대한 신속한 대응마저 느려지게 되는 부가적인 문제점을 발생시킨다. 넷째, 행정 효율성 면에 있어서, 자료의 집계 및 처리를 위한 시간이 매우 장시간 소요된다. 마지막으로 정보화 문제에 있어서, 국가 하천 및 하천시설물의 유지관리 업무를 효율적으로 추진할 수 있는 관리시스템 및 정보 DB가 갖추어지지 않고 있다.
따라서 상술한 바와 같은 문제점의 해결 뿐 아니라, 국가 기술력의 경쟁력 강화 및 기술선점을 위하여, 효율적이고 체계적이며 실시간 관리가 가능한 수자원 관련 유비쿼터스 시스템의 도입이 절실한 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 USN(Ubiquitous Sensor Network)을 이용하여 하천 및 댐, 저수지, 수문 등과 같은 하천시설물의 다양한 정보를 정확하게 측정할 수 있고 CDMA망, WCDMA망 또는 LAN망을 활용하여 전국 규모의 하천시설물에 대한 실시간 정보전송체계를 구축할 수 있으며 중앙관제센터에서 종합적으로 데이터를 관리하여 원격 통합 관리 및 국가 수자원의 정보 관리가 가능한 USN 기반 하천시설물 관리방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명에 따른 다른 목적은 실시간으로 하천시설물의 작동여부 및 안전상태를 점검할 수 있어 안전 점검, 수동 측정 및 측정자료 처리에 필요한 인력을 절약하여 시간 및 예산을 절감할 수 있고, 실시간으로 수자원 데이터를 검색할 수 있으며 상기 하천시설물의 보안능력을 높일 수 있고 긴급 상황 발생 시 신속한 대응이 가능하도록 하는 USN 기반 하천 및 시설물 관리방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 USN 기반 하천 및 시설물 관리방법은 a) 하천시설물에 고정부착되거나 하천에 방류되며 고유 태그 ID가 부여되어 개별적으로 변별가능하고 하천 물리량 정보를 측정하는 센서모듈이 포함되어 주기적으로 신호를 전송하는 USN(Ubiquitous Sensor Network) 통신노드에 의해 수자원 정보가 측정되는 단계; b) USN 게이트웨이를 통해 상기 USN 통신노드로부터 전송되는 신호를 수집하는 단계; c) 중앙관제센터에 의해 상기 USN 게이트웨이로부터 수집된 신호를 전송받고 연산을 수행하여 하천 위치 및 하천 물리량 정보를 실시간으로 산출하며, 상기 산출된 정보를 저장 및 관리하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 USN 통신노드가 하천에 방류될 경우 상기 c)단계에서 상기 중앙관제센터에서 수행하는 연산은, TDOA(Time Difference of Area)방식을 사용하여 상기 USN 통신노드의 시간에 따른 위치 정보를 구하고, 상기 구해진 USN 통신노드의 시간에 따른 위치 정보를 바탕으로 유속정보를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또, d) 이동통신단말기에 의해 상기 USN 게이트웨이의 신호 및 상기 중앙관제센터로부터 전송되는 정보가 확인되는 단계; 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특 징으로 한다.
아울러, 상기 중앙관제센터가 상기 USN 게이트웨이의 신호를 수신받고, 상기 이동통신단말기가 상기 게이트웨이의 신호 및 중앙관제센터의 정보를 수신받기 위한 수단으로 CDMA망, WCDMA망 또는 LAN망을 이용하는 것을 특징으로 하고, 상기 각각의 하천시설물에 상기 USN 게이트웨이는 적어도 하나 이상이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각각의 USN 통신노드 및 상기 USN 통신노드와 상기 USN 게이트웨이 간에는 에드 혹 네트워크(Ad-hoc Network), 또는 메쉬 네트워크(Mesh Network) 기술을 통하여 신호가 전달되는 것을 특징으로 하며, 상기 각각의 USN 통신노드 및 상기 USN 통신노드와 상기 USN 게이트웨이 간 거리는 50m를 넘지 않는 것을 특징으로 하고, 단일개의 상기 USN 게이트웨이에 적어도 한 개 이상의 상기 USN 통신노드가 연결되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 USN 통신노드 및 USN 게이트웨이는 태양전지, PoE(POwer of Ethernet), 전기선로, 건전지 또는 충전지 중 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 전원공급수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 센서 모듈은 상기 하천시설물의 조도, 온도, 습도, 진동 또는 초음파상태 중 선택되는 적어도 한가지를 포함하는 시설정보와 하천의 측정시간 및 유속, 수위, 수온, 수압, 수량, 탁도, 특정 물질의 농도, 진동정도와 같은 관측정보 중 적어도 어느 하나 이상이 측정가능한 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 하천시설물에 고정부착되는 상기 USN 통신노드는 고정틀에 고 정되어 제작되고 하천시설물에 탈부착가능한 고정거치대를 이용하여 고정되는 것을 특징으로 하며, 상기 하천에 방류되는 상기 USN 통신노드는 부구가 장착되는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 USN기반 하천 시설물 관리시스템을 첨부된 도면을 참조로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 USN(Ubiquitous Sensor Network)의 구성도로 도시된 바와 같이, 본 발명은 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기반의 인프라, 즉 특정 감시 대상 시설물에 대한 다측정 지점 간 정보 전송을 연결할 수 있는 네트워크 기반을 구축하여 하천시설물을 관리할 수 있게 된다. USN 기술을 기반으로 하므로 별도의 배선 또는 구조물의 설치가 필요하지 않으므로 비교적 간단하고 경제적으로 장착할 수 있으며 이와 더불어 이후 추가되는 측정 지점 요구에도 기존의 LAN 망과 더불어 CDMA망, WCDMA망을 활용하여 저렴한 비용으로 네트워크 인프라를 쉽게 구축할 수 있는 부가적인 효과가 있다.
도 2는 본 발명에 의한 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법의 실시예에 의한 구성도로 더욱 상세히 설명하면 본 발명의 하천 및 하천시설물 관리방법은 USN 통신노드(10)가 하천시설물에 고정부착되거나 하천에 방류되어 사기 USN 통신노드(10)에 의해 수자원 정보가 측정되는 단계; USN 게이트웨이(20)를 통해 상기 USN 통신노드(10)로부터 전송되는 신호를 수집하는 단계; 중앙관제센터(30)에 의해 상기 USN 게이트웨이(20)로부터 수집된 신호를 전송받고 하천 물리량 정보를 실시 간으로 산출하며, 상기 산출된 정보를 저장 및 관리하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 USN 통신노드(10)는 전원을 공급하는 전원공급수단(50), 상기 USN 통신노드(10)를 제어하고 신호를 전송하며 메모리, RF 칩, 세라믹 안테나 등을 포함하는 프로세서 및 다양한 하천 물리량 정보를 측정하는 센서모듈(11)로 구성되며 상기 USN 통신노드(10)는 수자원정보를 주기적으로 전송되며 상기 주기가 짧을수록 시간에 대한 정보의 정확성이 높아지는 대신 상기 중앙관제센터(30)의 데이터베이스의 용량이 늘어나야만 하며, 주기가 길수록 정보의 정확성은 낮아지는 대신 데이터베이스의 용량을 절약할 수 있으므로, 상기 주기는 사용자의 목적에 따라 다르게 프로그래밍될 수 있는 것이 바람직하다.
상기 USN 통신노드(10)가 하천시설물에 고정부착 될 경우, 각각의 하천시설물에 하나 이상이 설치되며 상기 USN 통신노드(10)은 고정틀에 고정되어 제작되고 하천시설물에 탈부착가능한 거치대를 이용하여 고정되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 USN 통신노드(10)가 하천에 방류될 경우, 상기 USN 통신노드(10)는 부구가 더 장착되어 물에 잘 뜰수 있도록 하여 방류수의 흐름에 따라 이동될 수 있도록 하는 것이 바람직하고 상기 부구는 물에 잘 뜰 수 있는 소재로 넓은 평면 형태로 형성될 수 있으며 상기한 목적을 만족시키는 어떠한 소재와 형태로 제작되어도 무방하다.
상기 전원공급수단(50)은 상기 USN 통신노드(10) 및 USN 게이트웨이(20)에 전원을 공급하기 위한 것으로 태양전지, PoE(POwer of Ethernet), 전기선로, 건전지 또는 충전지 중 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 전원공급수단을 포함하여 이 루어진다. 상기 태양전지는 영구적으로 전원을 공급할 수 있고 다른 배선작업이 필요하지 않은 장점이 있다. 상기에 제시된 전원공급수단(50) 외에도 전원을 공급할 수 있는 수단이라면 한정되지 않으며 작업환경, 예산, 목적에 따라 다른 전원공급장치(50)을 사용해도 무방하다.
상기 RF 칩은 상기 USN 통신노드(10)에 고유 태그 ID를 부여하여 개별적으로 변별가능하도록 한다.
상기 센서 모듈(11)은 상기 하천시설물의 조도, 온도, 습도, 진동 또는 초음파상태 중 선택되는 적어도 한 가지를 포함하는 시설정보와 하천의 측정시간 및 유속, 수위, 수온, 수압, 수량, 탁도, 특정 물질의 농도, 진동정도와 같은 관측정보 중 적어도 어느 하나 이상이 측정가능하도록 하며 본 발명은 양수장, 제방, 통문, 수위관측소 등의 다양한 하천시설물에 적용될 수 있으므로 필요한 항목에 따라 추가될 수 있다.
한편, 하천 및 하천시설물에 장착되는 장비는 수위계나 유량계와 같은 측정 장비, 위성통신 장비 등이 포함되며 상기와 같은 기타 장비는 보통 고가인 경우가 많아 도난의 위험성이 있었으며 종래에는 검측원이 직접 방문하므로 장비의 손상, 파괴, 고장, 분실 등에 빠른 대응을 하기 어려운 문제점이 있었다. 이에 본 발명의 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법은 상기 USN 통신노드(10)가 시설정보, 관측정보 외에도 기타 장비에 장착되어 상기 기타 장비의 작동 여부 및 설치 장소의 조도, 온도, 습도, 진동 등과 같은 주변의 환경을 측정하여 상기 기타 장비의 손상, 파괴, 고장 및 도난을 방지할 수 있다. 아울러, 본 발명은 상기 제시된 측정 항목 에 한정되지 않으며 필요에 의해 다양한 측정항목이 추가될 수 있음은 당연하다..
상기 USN 게이트웨이(20)는 상기 USN 통신노드(10)로부터 전송되는 신호를 수집하여 상기 중앙관제센터(30)로 신호를 전송하며 상기 USN 통신노드(10)와 전원공급수단(50)이 및 CDMA 송신부를 포함하여 이루어진다. 또, 위치정보를 전송하는 GPS 컨트롤러가 더 포함될 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 USN 기반 하천시설물 관리방법의 개념도로 도 (a)에 도시된 바와 같이 각각의 하천시설물에 설치된상기 USN 통신노드(10) 및 상기 USN 통신노드(10)와 상기 USN 게이트 웨이 간에는 에드 혹 네트워크(Ad- hoc network) 또는 메쉬 네트워크(Mesh Network) 기술을 통하여 신호가 전달되며, 도 3 (b)에 도시된 바와 같이 각각의 USN 통신노드(10) 및 상기 USN 통신노드(10)와 상기 USN 게이트웨이(20) 간 거리(L)는 50m를 넘지 않도록 함이 바람직하다. 본 발명에서는 기준 거리가 50m 이내가 되도록 설계하였으나, 통신환경, 목적 및 필요에 따라 상기 기준 거리가 다르게 설정되도록 설치하여도 무방하다.
상기 중앙관제센터(30)는 전체 시스템을 관리하는 곳으로 관리서버, 데이터베이스 서버 및 모니터링 시설을 갖추는 것이 바람직하다. 상기 USN 통신노드(10)에서 주기적으로 전송되는 신호에 의해 관측지점의 이상 상황을 바로 파악할 수 있고 실시간으로 하천시설물을 관리할 수 있고 하천시설물 관리, 측정 및 자료 처리에 필요한 인력, 시간, 예산을 절약할 수 있으며 하천의 변화를 빠르게 인식하여 홍수 등의 재해에 적절히 대응함으로써 재난피해를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 상기 중앙관제센터(30)가 상기 USN 게이트웨이(20)의 신호를 수신받 고, 상기 이동통신단말기(40)가 상기 게이트웨이의 신호 및 중앙관제센터(30)의 정보를 수신받기 위한 수단으로 CDMA망, PCS망 또는 LAN망을 이용한다. 즉, 상기 각각의 USN 통신노드(10) 및 USN 통신노드(10)와 USN 게이트웨이(20)는 USN으로 신호를 주고 받으며 USN 게이트웨이(20), 이동통신단말기(40), 중앙관제센터(30)는 CDMA망 또는 PCS망을 이용하여 신호를 주고받는다. 이를 통해, 상기 CDMA망 또는 PCS망을 활용하여 전국 규모의 정보전송체계를 구축할 수 있고 종합적으로 데이터를 관리하여 원격 통합관리 및 효율적인 국가 수자원 정보의 관리가 가능한 장점이 있다.
도 4는 본 발명에 의한 USN 기반 하천 관리방법의 개념도로 도 4 (a)에 도시된 바와 같이 상기 USN 통신노드(10)가 하천에 방류되면 방류수의 흐름에 따라 상기 USN 통신노드(10)가 이동하며 하천 주변에 설치된 상기 USN 게이트웨이(20)를 통해 적용범위 내로 진입될 경우 상기 USN 통신노드(10)가 수집한 출발지 정보, 시간 및 다양한 하천 물리량 정보를 수집한다. 또한, USN 통신노드(10)가 하천에 방류될 경우 c)단계에서 상기 중앙관제센터에서 수행하는 연산은, TDOA(Time Difference of Area)방식을 사용하여 상기 USN 통신노드의 시간에 따른 위치 정보를 구하고, 상기 구해진 USN 통신노드의 시간에 따른 위치 정보를 바탕으로 유속정보를 산출하는 것이 바람직하다.
상기 TDOA 방식은 종래에 비하여 정확한 위치정보를 얻을 수 있으며 상기 USN 게이트웨이(20)가 상기 USN 통신노드(10)의 신호를 수신하여 상기 USN 통신노드(10)의 위치를 측정하게 된다. 도 5는 본 발명에 사용되는 TDOA 방식의 설명도로 도 5와 같이 상기 USN 통신노드(10)에서 송신된 발신신호·지연된 태그신호·각각의 USN 게이트웨이(20)에서의 수신신호들이 나타난다. 상기 TDOA 방식은 TOA(Time Of Area) 방식과는 달리 신호가 수신된 절대 시간을 추정하는 것이 목적이 아니고 각 USN 게이트웨이(20) 간의 시간 차이를 추정하는 것이 목적이므로 최초 USN 통신노드(10)에서 신호가 송신된 시각이나 지연된 시간 등을 정확히 따지지 않아도 된다. 그러므로 임의로 설정한 기준 시각 T0로부터 각 USN 게이트웨이(20a, 20b, 20c)에서 특정 펄스가 수신될 때까지의 시간차 T1, T2, T3를 측정하며, 상기 USN 게이트웨이(20) 혹은 중앙관제센터(30)에서 취합되는 상기 시간차 정보를 이용하여 위치를 추정하게 된다.
도 6은 본 발명에 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법의 다른 실시예에 의한 구성도로 도시된 바와 같이 이동통신단말기(40)에 의해 상기 USN 게이트웨이(20)의 신호 및 상기 중앙관제센터(30)로부터 전송되는 정보가 확인되는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
위에서 상술한 바와 같이 본 발명의 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법 은 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기반의 인프라, 즉 특정 감시 대상 시설물에 대한 다측정 지점 간 정보 전송을 연결할 수 있는 네트워크 기반이 구축됨으로써, 하천시설물의 위치정보 및 다양한 하천 물리적 정보를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있으며, CDMA망, WCDMA망 또는 LAN망을 활용하여 전국 규모의 정보전송체계를 구축할 수 있고 종합적으로 데이터를 관리하여 원격 통합관리 및 효율적인 국가 수자원 정보의 관리가 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 무선의 센서 네트워크와 기존의 배선설비를 이용하므로 비교적 간단하고 경제적으로 장착할 수 있으며 이와 더불어 이후 추가되는 측정 지점 요구에도 저렴한 비용으로 쉽게 네트워크 인프라를 구축할 수 있다는 부가적인 효과가 있다. 관측지점의 이상 상황을 중앙관제센터에서 모니터링 할 수 있어 실시간으로 하천시설물을 안전하게 관리할 수 있고 시설물 관리, 측정 및 자료 처리에 필요한 인력, 시간, 예산을 절약할 수 있으며 하천의 변화를 빠르게 인식하여 홍수 등의 재해에 적절히 대응함으로써 재난피해를 최소화할 수 있는 장점이 있다. 또, 이와 같은 신기술인 무선 센서 네트워크 인프라를 국가적 공공자원에 전국적으로 확대 적용할 수 있는 기반을 확보하여 국가경쟁력을 제고할 수 있게 된다는 효과도 있다.

Claims (12)

  1. a) 하천시설물에 고정부착되거나 하천에 방류되며 고유 태그 ID가 부여되어 개별적으로 변별가능하고 하천 물리량 정보를 측정하는 센서모듈이 포함되어 주기적으로 신호를 전송하는 USN(Ubiquitous Sensor Network) 통신노드에 의해 수자원 정보가 측정되는 단계;
    b) USN 게이트웨이를 통해 상기 USN 통신노드로부터 전송되는 신호를 수집하는 단계;
    c) 중앙관제센터에 의해 상기 USN 게이트웨이로부터 수집된 신호를 전송받고 연산을 수행하여 하천 위치 및 하천 물리량 정보를 실시간으로 산출하며, 상기 산출된 정보를 저장 및 관리하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 USN 통신노드가 하천에 방류될 경우 상기 c)단계에서 상기 중앙관제센터에서 수행하는 연산은, TDOA(Time Difference of Area)방식을 사용하여 상기 USN 통신노드의 시간에 따른 위치 정보를 구하고, 상기 구해진 USN 통신노드의 시간에 따른 위치 정보를 바탕으로 유속정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    d) 이동통신단말기에 의해 상기 USN 게이트웨이의 신호 및 상기 중앙관제센터로부터 전송되는 정보가 확인되는 단계; 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 중앙관제센터가 상기 USN 게이트웨이의 신호를 수신받고, 상기 이동통신단말기가 상기 게이트웨이의 신호 및 중앙관제센터의 정보를 수신받기 위한 수단으로 CDMA망, WCDMA망 또는 LAN망을 이용하는 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 각각의 하천시설물에 상기 USN 게이트웨이는 적어도 하나 이상이 설치되는 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 각각의 USN 통신노드 및 상기 USN 통신노드와 상기 USN 게이트웨이 간에는 에드 혹 네트워크(Ad-hoc Network), 또는 메쉬 네트워크(Mesh Network) 기술을 통하여 신호가 전달되는 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 각각의 USN 통신노드 및 상기 USN 통신노드와 상기 USN 게이트웨이 간 거리는 50m를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    단일개의 상기 USN 게이트웨이에 적어도 한 개 이상의 상기 USN 통신노드가 연결되는 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
  9. 제 1 항 에 있어서,
    상기 USN 통신노드 및 USN 게이트웨이는 태양전지, PoE(POwer of Ethernet), 전기선로, 건전지 또는 충전지 중 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 전원공급수단 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
  10. 제 1 항 에 있어서,
    상기 센서 모듈은 상기 하천시설물의 조도, 온도, 습도, 진동 또는 초음파상태 중 선택되는 적어도 한가지를 포함하는 시설정보와 하천의 측정시간 및 유속, 수위, 수온, 수압, 수량, 탁도, 특정 물질의 농도, 진동정도와 같은 관측정보 중 적어도 어느 하나 이상이 측정가능한 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
  11. 제 1 항 에 있어서,
    상기 하천시설물에 고정부착되는 상기 USN 통신노드는 고정틀에 고정되어 제작되고 하천시설물에 탈부착가능한 고정거치대를 이용하여 고정되는 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
  12. 제 1 항 에 있어서,
    상기 하천에 방류되는 상기 USN 통신노드는 부구가 장착되는 것을 특징으로 하는 USN 기반 하천 및 하천시설물 관리방법.
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