KR100813608B1 - 피엘씨 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템 및 그방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PLC 기술을 활용한 물관리 설비의 원격 감시제어 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것으로, 저수지, 하천, 담수호, 상수도 처리장, 다목적댐 중에서 하나 이상에 설치되어 물관련 정보를 감시하고 물관리 관련시설을 제어하는 원격 감시제어 단말장치와; 카메라와 스피커를 구비하여 저수지, 하천, 담수호, 상수도 처리장, 다목적댐 중에서 하나 이상에 설치되어 물관리 관련 현장을 감시하는 화상감시 단말장치와; 상기 원격 감시제어 단말장치 및 상기 화상감시 단말장치와 PLC를 통하여 연결되고 상기 원격 감시제어 단말장치 및 상기 화상감시 단말장치에서 수신할 물관리 관련 감시정보 및 영상정보를 종합 감시제어반으로 전송하는 데이터 집중장치와; 상기 데이터 집중장치와 PLC로 연결되어 상기 원격 감시제어 단말장치 및 상기 화상감시 단말장치의 수신할 물관리 관련 감시정보 및 영상정보를 전송받아 제어명령을 전송하며, 비상사태 발생시 비상사태임을 알리는 종합 감시제어반으로 구성되어 있으며, PLC 기술을 활용하여 저수지, 담수호, 다목적댐 등의 수문, 펌프, 수위, 강우량 등을 감시하고 실시간으로 제어할 수 있게 되는 것이다.
전력선 통신, 물관리 원격 감시제어 시스템, 데이터 집중장치, PLC 모뎀, 화상감시 단말장치, 종합 감시제어반, 저수지, 담수호, 다목적댐
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템의 개념도,
도 2는 도 1에서 원격 감시제어 단말장치(RTU)의 상세블록도,
도 3은 도 1에서 화상감시 단말장치의 상세블록도,
도 4은 도 1에서 데이터 집중장치의 상세블록도,
도 5는 도 1에서 종합 감시제어반의 상세블록도,
도 6는 도 1 의 데이터 신호 흐름을 보인 개념도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 방법을 보인 흐름도,
도 8은 도 7에서 원격 감시제어 단말장치에서의 감시 및 제어 데이터 처리 동작을 보인 흐름도,
도 9는 도 7에서 원격 감시제어 단말장치에서의 감시 데이터 전송 동작을 보인 흐름도,
도 10은 도7에서 데이터 집중장치에서의 데이터 전송 동작을 보인 흐름도,
도 11는 도 7에서 종합 감시제어반에서의 데이터 전송 동작을 보인 흐름도이 다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 원격 감시제어 단말장치 11 : 감시포트
12 : 제어포트 13 : 계측포트
14 : 프로세서 15, 26, 31 : PLC 모뎀
20 : 화상감시 단말장치 21 : 카메라
22 : 팬/틸트 23 : 스피커
24 : AMP 26 : 비디오 서버
30 : 데이터 집중장치 32 : 데이터처리부
33 : 전용선모뎀 34 : 차단기
35 : 커플러 40 : 종합 감시제어반
41 : FEP 42 : 서버
43 : 화상감시 제어부
본 발명은 PLC(Power Line Communication) 기술을 황용한 부가서비스 제공에 관한 것으로, 특히 PLC 기술을 활용하여 저수지, 담수호, 다목적댐 등의 수문, 펌프, 수위, 강우량 등을 감시하고 실시간으로 제어하기에 적당하도록 한 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 PLC는 전력선 통신이라고도 하는데, 가정이나 사무실의 소켓에 전원선을 꽂으면 음성, 데이터, 인터넷 등을 고속으로 이용할 수 있는 서비스로 텔레비전, 전화, 퍼스널컴퓨터 등 가정의 모든 정보기기를 연결하는 홈네트워크까지 가능하다.
이 기술이 실현되면 지금까지 유선 텔레비전망, 전화선, 광통신망 등으로 복잡하던 데이터 전송 경로가 전력선 하나로 줄어들게 된다. 전원과 통신 데이터를 나누어주는 모뎀이나 시스템 등 별도의 장치만 있으면 되므로 설치 또한 간편하다.
현재 세계 인구의 85% 가량이 전기를 사용하고 있는 데 반해 전화선이나 초고속통신망 따위를 이용한 인터넷 접속은 12~15%에 불과하다. 이런 점에서 또 다른 광케이블이나 동축케이블을 깔지 않고 이미 집집마다 연결된 전력선을 활용한 빠른 데이터 전송이 가능해진다면 선진국과 개발도상국, 대도시와 농촌 간의 정보 격차를 해소하는 일은 한결 수월해질 것이다.
또한 인터넷 서비스와 네트워크 구축뿐만 아니라 전력선 기반 지능형 가전제품의 원격제어와 계량기 등의 원격 검침, 각종 전기기계의 원격제어 등도 가능하게 된다. 데이터를 전력선 내부에 실어 보내는 것에 따른 속도의 한계와 전력선망 자체의 간섭현상 등의 과제가 아직 남아 있으나 곧 실용화될 전망이다.
한편 농어촌, 산간오지의 저수지, 담수호 등 물관리를 위해 IT(Information Technology)를 적용한 것은 현재까지 거의 사례가 없었으며, 일부 대규모 다목적댐 등에는 통신회선 등을 자체 시설하거나, 무선방식을 사용하거나, 또는 전용회선을 임차하여 부분적으로 원격 감시를 하는 수준이었다.
그러나 저수지, 담수호, 펌프장, 상수도처리장 등의 수문, 수위, 강우량, 수문개방도, CCTV(Closed Circuit Television), 온도 등을 원격감시하고 수문, 펌프, 전동밸브, 조명 등을 원격 제어하는 시스템은 적용 사례가 없으며, 특히 전력선 통신(PLC) 기술을 활용하여 고가의 통신비용 문제를 해결하고 물관리시스템을 자동화한 사례는 이번이 처음이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 PLC 기술을 활용하여 저수지, 담수호, 다목적댐 등의 수문, 펌프, 수위, 강우량 등을 감시하고 실시간으로 제어할 수 있는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템은,
저수지, 하천, 담수호, 상수도 처리장, 다목적댐 중에서 하나 이상에 설치되어 물관리 관련 정보를 감시하고 물관리 관련 시설을 제어하는 원격 감시제어 단말장치와; 카메라와 스피커를 포함하여 구비하고, 저수지, 하천, 담수호, 상수도 처리장, 다목적댐 중에서 하나 이상에 설치되어 물관리 관련 현장을 감시하는 화상감시 단말장치; 상기 원격 감시제어 단말장치 및 상기 화상감시 단말장치와 PLC를 통해 연결되고, 상기 원격 감시제어 단말장치 및 상기 화상감시 단말장치에서 수신한 물관리 관련 감시 정보 및 영상 정보를 종합 감시제어반으로 전송하는 데이터 집중 장치; 및 상기 데이터 집중장치와 PLC로 연결되어 상기 원격 감시제어 단말장치 및 상기 화상감시 단말장치의 수신한 물관리 관련 감시 정보 및 영상 정보를 전송받아 제어명령을 전송하며, 비상사태 발생시 비상사태임을 알리는 종합 감시제어반을 포함하여 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 방법은,
원격 감시제어 단말장치에서 감시 및 제어 처리를 수행하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치에서 데이터 집중장치로 감시 데이터를 전송하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치와 화상감시 단말장치의 감시 데이터를 상기 데이터 집중장치에서 전송받아 처리하여 종합 감시제어반으로 전송하는 제 3 단계; 및 상기 제 3 단계 후 상기 종합 감시제어반에서 감시 데이터를 처리하고 이상 발생시 자동 통보를 수행하는 제 4 단계를 포함하여 수행함을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
이하, 상기와 같은 본 발명, PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템 및 그 방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템의 개념도이다.
저수지, 하천, 담수호, 상수도 처리장, 다목적댐 중에서 하나 이상에 설치되어 물관리 관련 정보를 감시하고 물관리 관련 시설을 제어하는 원격 감시제어 단말 장치(RTU:10); 카메라(21)와 스피커(23)를 포함하여 구비하고, 저수지, 하천, 담수호, 상수도 처리장, 다목적댐 중에서 하나 이상에 설치되어 물관리 관련 현장을 감시하는 화상감시 단말장치(20); 상기 RTU(10) 및 상기 화상감시 단말장치(20)와 PLC를 통해 연결되고, 상기 RTU(10) 및 상기 화상감시 단말장치(20)에서 수신한 물관리 관련 감시 정보 및 영상 정보를 종합 감시제어반(40)으로 전송하는 데이터 집중장치(30); 상기 데이터 집중장치(30)와 PLC로 연결되어 상기 RTU(10) 및 상기 화상감시 단말장치(20)의 수신한 물관리 관련 감시 정보 및 영상 정보를 전송받아 제어명령을 전송하며, 비상사태 발생시 비상사태임을 알리는 종합 감시제어반(40)으로 구성되어 있다.
도 2는 도 1에서 원격 감시제어 단말장치의 상세블록도이다.
이에 도시된 바와 같이, 수문, 펌프, 전동밸브, 라이트 중에서 하나 이상의 상태를 감시하여 상태정보를 취합하는 감시 포트(11); 수문, 펌프 전동밸브, 라이트 중에서 하나 이상을 제어하는 제어 포트(12); 수위 센서, 개도 센서, 온도 센서, 풍속 센서, 강우량 센서 중에서 하나 이상의 센서로부터 상태정보를 계측하는 계측 포트(13); 상기 감시 포트(11)와 상기 계측 포트(13)에서 감시되고 계측된 상태 정보를 전달받아 처리하여 PLC 모뎀(15)으로 전달하고, 상기 PLC 모뎀(15)으로부터 전달받은 상기 종합 감시제어반(40)의 제어명령을 처리하여 상기 제어 포트(12)로 전달하는 프로세서(14); 상기 프로세서(14)와 연결되고, 상기 데이터 집중장치(30)와 PLC 통신을 수행하는 PLC 모뎀(15)으로 구성되어 있다.
도 3은 도 1에서 화상감시 단말장치의 상세블록도이다.
이에 도시된 바와 같이, 영상을 촬영하는 카메라(21); 상기 카메라(21)에 대한 상하좌우 이동 제어를 수행하는 팬/틸트(22); 음향을 출력하는 스피커(23); 입력된 신호를 증폭시켜 상기 스피커(23)로 전달하는 AMP(24); 상기 카메라(21)에서 촬영된 영상을 전달받아 처리하여 PLC 모뎀(26)을 통해 상기 종합 감시제어반(40)으로 전송하고, 상기 PLC 모뎀(26)을 통해 상기 종합 감시제어반(40)의 제어명령을 처리하여 상기 팬/틸트(22)의 조정에 의한 상기 카메라(21)의 상하좌우 이동을 제어하고, 상기 AMP(24)를 통해 상기 스피커(23)로 음향 신호가 전달되도록 하는 비디오 서버(25); 상기 비디오 서버(25)와 연결되고, 상기 데이터 집중장치(26)와 PLC 통신을 수행하는 PLC 모뎀(26)으로 구성되어 있다.
도 4는 도 1에서 데이터 집중장치의 상세블록도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 RTU(10)와 PLC 통신을 수행하는 PLC 모뎀(31); 상기 PLC 모뎀(31)과 연결되어 데이터 처리를 수행하는 데이터 처리부(32); 상기 PLC 모뎀(31) 및 상기 데이터 처리부(32)와 연결되고, 상기 종합 감시제어반(40)과 전용선으로 연결된 전용선 모뎀(33)으로 구성되어 있다.
도 5는 도 1에서 종합 감시제어반의 상세블록도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 집중장치(30)와 전용선으로 연결되어 프론트 엔드 신호 처리를 수행하는 FEP(Front End Processor)(41); 상기 FEP(41)와 연결되어 상기 종합 감시제어반(40)에서의 물관리 관련 감시 정보 및 영상 정보에 대한 처리와 제어명령 처리를 수행하는 서버(42); 상기 서버(42)와 연결되고, 상기 화상감시 단말장치(20)에 대한 제어를 수행하는 화상감시제어부(43); 상기 서 버(42)와 연결되어 상기 종합 감시제어반(40)에서의 감시제어 상태를 표시하는 상황판(44)으로 구성되어 있다.
상기 서버(42)는, 상기 FEP(41) 및 상기 화상감시제어부(43)와의 I/O(Input / Output, 입/출력) 인터페이스를 수행하는 I/O 모듈과; 상기 I/O 모듈과 연결되고 상기 서버(42)에서의 동작을 제어하는 CPU(Central Processing Unit); 상기 CPU의 제어를 받고, 상기 CPU에서 필요한 데이터를 저장하는 RAM(Random Access Memory)으로 구성되어 있다.
상기 화상감시제어부(43)는, 상기 FEP(41) 및 상기 서버(42)와 연결된 CCTV 주장치; 상기 CCTV 주장치를 조작할 수 있도록 하는 키보드; 상기 CCTV 주장치에서 출력된 영상을 표시하는 모니터로 구성되어 있다.
도 6은 도 1의 데이터신호 흐름을 보인 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 방법을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, RTU(10)에서 감시 및 제어 처리를 수행하는 제 1 단계(ST1); 상기 제 1 단계 후 상기 RTU(10)에서 데이터 집중장치(30)로 감시 데이터를 전송하는 제 2 단계(ST2); 상기 제 2 단계 후 상기 RTU(10)와 화상감시 단말장치(20)의 감시 데이터를 상기 데이터 집중장치(30)에서 전송받아 처리하여 종합 감시제어반(40)으로 전송하는 제 3 단계(ST3); 상기 제 3 단계 후 상기 종합 감시제어반(40)에서 감시 데이터를 처리하고 이상 발생시 자동 통보를 수행하는 제 4 단계(ST4) 수행한다.
도 8은 도 7에서 원격 감시제어 단말장치에서의 감시 및 제어 데이터 처리 동작을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 단계는, 상기 RTU(10)의 PLC 모뎀(15)에서 감시포트(11), 제어포트(12), 계측포트(13)의 데이터 수신시 수신된 데이터가 감시 및 계측 데이터인지 아니면 제어 데이터인지 판별하는 제 11 단계(ST11, ST12, ST14); 상기 제 11 단계에서 수신된 데이터가 감시 및 계측 데이터이면, 감시 및 계측포트(11, 13)의 현재 상태를 전송하는 제 12 단계(ST13); 상기 제 11 단계에서 수신된 데이터가 제어 데이터이면, 해당 제어명령을 수행하고, 제어명령이 완료될 때까지 제어명령의 에러를 방지하기 위해 일정 횟수 동안 반복적으로 수행한 다음 명령 수행 결과를 상기 PLC 모뎀(15)을 통해 전송하는 제 13 단계(ST15 ~ ST18)와; 상기 제 11 단계에서 수신된 데이터가 감시, 제어, 계측 데이터가 아니면 에러 데이터 전송 처리를 수행하는 제 14 단계(ST19)로 수행하게 된다.
도 9는 도 7에서 원격 감시제어 단말장치에서의 감시 데이터 전송 동작을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 단계는, 상기 감시 및 제어포트(11, 12)에서 이벤트가 발생하는지 판별하는 제 21 단계(ST21); 상기 제 21 단계에서 상기 감시 및 제어포트(11, 12)에서 이벤트가 발생하면, 상기 데이터 집중장치(30)의 PLC 모뎀(31)이 휴지 중인지 판별하는 제 22 단계(ST22); 상기 제 22 단계에서 상기 데이터 집중장치(30)의 상기 PLC 모뎀(31)이 휴지 중이면 상기 RTU(10)에서 상기 데이터 집중장치(30)로 현재 데이터를 전송하는 제 23 단계(ST23); 상기 제 23 단계 후 상기 RTU(10)의 PLC 모뎀(15)에서 데이터 수신 정보를 수신하는지를 일정 횟수 동안 확인한 다음 전송 결과를 저장하는 제 24 단계(ST24 ~ ST28)로 수행된다.
도 10은 도 7에서 데이터 집중장치에서의 데이터 전송 동작을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 단계는, 상기 데이터 집중장치(30)는 상기 RTU(10) 또는 상기 화상감시 단말장치(20)로부터 데이터를 수신하는지 판별하는 제 31 단계(ST31); 상기 제 31 단계에서 상기 RTU(10) 또는 상기 화상감시 단말장치(20)로부터 데이터를 수신하면, 상기 종합 감시제어반(40)의 FEP(41)가 휴지 중인지 판별하는 제 32 단계(ST32); 상기 제 32 단계에서 상기 종합 감시제어반(40)의 상기 FEP(41)가 휴지 중이면, 수신 데이터를 상기 종합 감시제어반(40)으로 전송하는 제 33 단계(ST33); 상기 제 33 단계 후 상기 종합 감시제어반(40)으로부터 응답이 있는지를 일정 횟수 동안 확인한 다음 전송결과를 저장하는 제 34 단계(ST34 ~ ST38); 상기 제 34 단계 후 상기 RTU(10)로 전송 결과를 전송하는 제 35 단계(ST39)로 수행된다.
도 11은 도 7에서 종합 감시제어반에서의 데이어 전송 동작을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 제 4 단계는, 상기 종합 감시제어반(40)은 주기적으로 상기 데이터 집중장치(30)로 상태정보를 요청하고, 상태정보를 수신하는 제 41 단계(ST41, ST42); 상기 제 41 단계 후 수신된 상태 상보를 상황판(44)에 전송하여 상기 상황판(44)의 표시창에 표시하고, 상기 종합 감시제어반(40)에서 제어하고자 하는지 판별하는 제 42 단계(ST43, ST44); 상기 제 42 단계에서 상기 종합 감시제어반(40)에서 제어하고자 하면, 상기 데이터 집중장치(30)를 경유하여 상기 RTU(10)로 제어 신호를 전송하여 수문조작, 전동밸브 개폐, 펌프 가동/정지, 조명 온/오프 중에서 하나 이상의 제어가 수행되도록 하는 제 43 단계(ST45); 상기 제 43 단계 후 화상 감시를 수행하고자 하면, 상기 화상감시 단말장치(20)로부터 수신된 영상신호를 모니터로 전송하고, 키보드, 마우스를 이용하여 상기 화상감시 단말장치(20)의 카메라(21)를 조정하는 제 44 단계(ST46, ST47)로 수행된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.
먼저 본 발명은 PLC 기술을 활용하여 저수지, 담수호, 다목적댐 등의 수문, 펌프, 수위, 강우량 등을 감시하고 실시간으로 제어하고자 한 것이다.
저수지, 담수호, 다목적댐 등의 수문, 펌프, 수위, 강우량 등을 감시하기 위해서는 통신 회선이 필요하지만, 산간오지, 산악지역, 논/밭이 있는 평야지역 등에 는 공중 통신 설비가 시설되어 있지 않은 경우가 대부분이고, 이용 가능한 통신 선로가 있더라도 고가의 통신회선 임대비용이 매월 부가되는 등 경제성이 없을 뿐 아니라, 자체 통신회선 시설도 불가능한 것이 사실이다.
본 발명에서는 전력선을 이용한 통신 기술을 이용함으로서 통신회선의 문제점을 일거에 해결할 수 있게 되었다. 왜냐하면, 농어촌, 산간오지의 저수지, 담수호 등에 통신회선이 없더라도 수문조작, 펌프 가동을 위한 전력선은 이미 시설되어 있기 때문에 PLC가 유일한 해결책이 되기 때문이다.
PLC 기술을 활용한 업무영역 확대 및 광대역 통신방식의 급속한 발전으로 저압(220V ~ 380V 이하) 전선로를 이용한 PLC 기술은 이미 상용화되어 있다. PLC 방식이 저수지, 다목적댐 등의 수문, 펌프, 수위, 조명 등의 감시를 위한 물관리 원격감시제어시스템을 적용한 사례가 없어 시장 형성이 되지 않았으나 스페인, 중국 등 해외에서는 인터넷 사업을 추진하고 있으며, 국내에서도 고급 아파트 대상으로 1만 가구 이상 홈오토메이션에 적용되었으므로, 향후 PLC 기술을 활용한 물관리 원격감시제어시스템이 점진적으로 확대, 보급될 것으로 기대된다.
본 발명은 PLC 기술을 활용하여 저수지, 담수호 등에 설치된 수문, 펌프, 수위, 온도, 수문개방도, 강우량 센서 등의 신호를 RTU(10)에서 입력받아 이를 PLC 통신으로 데이터 집중장치(30)를 경유하여 종합 감시제어반(40)에 실시간으로 전송하고, 종합 감시제어반(40)에서는 제어명령을 RTU(10)에 송출하여 저수지, 담수호, 다목적댐 등의 수문조작, 펌프 가동/정지, 조명을 ON/OFF 할 수 있고, CCTV 카메라로 현장을 감시할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템의 개념도이다.
그래서 본 발명은 PLC 통신 기반으로 데이터 집중장치(30)에서 저수지, 다목적댐, 담수호 등에 설치되는 RTU(10)까지 저압 배전선을 이용하여 통신하고, 데이터 집중장치(30)에서 종합 감시제어반(40)까지는 HFC(Hybrid Fiber Coax, 광/동축 혼합), 광 등의 회선으로 통신한다. 본 시스템의 동작설명은 크게 RTU(10)와 화상감시 단말장치(20), 데이터 집중장치(30), 종합 감시제어반(40)으로 구분할 수 있다.
도 1을 참조하면, RTU(10)는 저수지, 담수호 등에 시설된 수문, 펌프, 수위, 수문개방도 등 센서로부터 정보를 취득하여 데이터 집중장치(30)에 전송한다. 데이터 집중장치(30)는 RTU(10)로부터 수신된 각종 정보를 중앙통제실의 종합감시제어반(40)에 전송한다. 종합 감시제어반(40)은 상황판의 표시창에 수문, 펌프, 수위, 강수량 등의 상태를 표시해 준다. 그리고 RTU(10)에 제어명령을 송출하여 저수지, 담수호 등의 수문조작, 펌프 가동/정지, 조명을 ON/OFF할 수 있다. 또 화상감시 단말장치(20)는 현장을 감시한 영상정보를 데이터 집중장치(30)를 경유하여 종합 감시제어반(40)에 전송하고, 종합 감시제어반(40)에서는 화상감시 단말장치(20)에 제어명령을 송출하여 현장을 감시하는 CCTV 카메라를 상하좌우로 조정 가능하고 Zoom IN, OUT를 할 수 있으며, 비상상태 발생시 스피커를 이용하여 방송할 수 있도록 한다.
본 발명의 가장 큰 특징은 저수지, 담수호에 설치되는 RTU(10)와 화상감시 단말장치(20)에 PLC 모뎀(15, 26)이 내장되어 있고, 전력선(220V 등)을 통해 데이터 집중장치(20)까지 PLC 신호를 전송한다는 것이다. 데이터 집중장치(30)에서 중앙통제실의 종합 감시제어반(40)까지는 비교적 장거리 전송구간으로 가정하여 광선로 또는 일반 통신선로를 이용하도록 한다. 그러나 전송거리가 짧다든지 전송 신호량이 적을 경우에는 RTU(10)에서 종합감시제어반(40)까지 전 구간에 걸쳐 PLC 전송방식을 채택할 수도 있다.
본 발명의 구성 및 기능에 대해 다시 설명하면 다음과 같다.
도 1은 PLC 기반 물관리 원격 감시제어 시스템의 구성도로서, 저수지, 담수호, 상수도처리장, 다목적댐 등에 모두 적용이 가능하다.
본 시스템은 크게 원격 감시제어 단말장치(RTU:10), 저수지, 담수호 등에 시설되는 화상감시 단말장치(20), 변대주의 데이터 집중장치(30) 및 중앙통제실에 시설되는 종합 감시제어반(40)으로 구분할 수 있다.
데이터 집중장치(30)는 여러대의 원격 감시제어 단말장치(RTU:10)와 화상감시 단말장치(20)로부터 수신된 영상정보 및 각종정보를 종합 감시제어반(40)에 전송한다.
종합 감시제어반(40)의 서버는 원격 감시제어 단말장치(RTU:10)에 제어명령을 송출하여 저수지, 담수호에 시설된 수문조작, 전동밸브 개폐, 펌프 가동/정지 등을 원격으로 제어할 수 있다.
또한, 화상감시 단말장치(20)에도 제어명령을 송출하여 카메라의 좌우상하 조정이 가능하고 줌인, 줌아웃을 할 수 있다. 그리고 폭우, 강수량 증가 등의 비상 상태 발생시 스피커를 통해 경고음을 내보낼 수 있다.
도 2는 원격 감시제어 단말장치(RTU:10)의 구성도로서 감시포트(11), 제어포트(12), 계측포트(13)와 프로세서(14), PLC 모뎀(15)으로 구성되어 있다. 그래서, 저수지, 다목적댐 등에서 취득된 각종신호는 프로세서(14)에서 모두 취합되어 PLC 모뎀에서 변조하여 데이터 집중장치(30)에 전송한다.
감시포트(11)는 센서와 연결되어 수문 조작상태, 펌프 운전상태, 전동밸브 개폐상태 및 조명 온/오프(ON/OFF) 상태 등을 감시한다. 또한, 제어포트(12)는 중앙통제실의 종합 감시제어반(40)으로부터 제어신호를 수신 받아 조명 온/오프(ON/OFF), 수문조작, 전동밸브 개폐, 펌프를 원격으로 가동/정지 할 수 있다. 또한 계측포트(13)는 수위 수문개방도, 온도, 풍향, 풍속, 강우량 센서 등과 연결되어 저수지, 함수호의 환경 파라미터를 감시한다.
도 3은 화상감시 단말장치(20)의 구성도로서, 카메라(21), 팬/틸트(22), 스피커(23), AMP(24), 비디오 서버(25) 및 PLC 모뎀(26)으로 구성되어 있다.
그래서 카메라(21)의 영상 정보는 비디오 서버(25)에서 MPEG 4 방식으로 압축되어 PLC 모뎀(26)에서 전력선에 신호를 중첩하여 데이터 집중장치(30)를 경유하여 종합 감시제어반(40)에 전송된다. 그리고 팬/틸트(22)는 영상을 상하좌우 이동이 가능하도록 하고, 태풍, 폭우 등 비상상태 발생시 스피커(23)를 통해 경고음을 내보낼 수 있다.
도 4는 데이터 집중장치(30)의 구성도로서, PLC 모뎀(31)과 데이터 처리부(32), 전용선 모뎀(33)으로 구성된다.
PLC 모뎀(21)은 저수지, 담수호 등을 감시하는 영상정보를 화상감시 단말장치(20)로부터 수신받아 종합 감시제어반(40)에 전송한다. 그리고 RTU(10)와 연결되어 수문상태, 수위, 강우량 등의 각종 신호를 RTU(10)에 요청하고, RTU(10)로부터 수신된 각종 신호를 데이터 처리부(32)에 자체 저장하고, 중앙통제실에 시설된 종합 감시제어반(40)의 요청에 의해 관련 정보를 전용선 모뎀(33)을 통해 전송한다.
또한 데이터 집중장치(30)는 종합 감시제어반(40)의 제어 명령을 RTU(10)와 화상감시 단말장치(20)에 전송하며, 종합 감시제어반(40)과 RTU(10) 사이의 통신상태 검사를 위해 일정시간 간격으로 주기적인 스캔(SCAN) 작업을 수행한다.
도 5는 종합감시제어반(40)의 구성도로서, FEP(41), 서버(42), 화상감시제어부(43), 상황판(44)으로 구성된다.
그래서 서버(42)는 저수지, 담수호 등의 수문상태, 펌프상태, 수위, 강우량 등을 데이터 집중장치(30)에 주기적으로 요청하고, 데이터 집중장치(30)로부터 각종 신호를 수신받아 상황판(44)에 전송한다.
상황판(44)은 수신된 정보를 표시창에 표시한다.
그리고 서버(32)는 데이터 집중장치(30)를 경유하여 RTU(10)에 제어신호를 전송하여 수문 조작, 전동밸브 개폐, 펌프 가동/정지, 조명을 온/오프(ON/OFF) 제어할 수 있다.
또한, 화상감시제어부(43)는 화상감시 단말장치(20)로부터 수신된 영상신호를 모니터에 전송하고, 키보드를 이용하여 현장의 CCTV 카메라를 상하좌우로 조정할 수 있다.
본 시스템의 데이터 흐름은 도 6과 같다.
그래서 RTU(10)는 저수지, 담수호 등에 시설된 수위, 수문개방도, 온도, 강우량 등 센서로 부터 각종 신호를 취득한다.
RTU(10)는 취득된 정보를 데이터 집중장치(30)의 요청에 의해 전송한다.
데이터 집중장치(30)는 RTU(10)로부터 수신된 정보를 자체 저장하고 종합 감시제어반(40)의 요청이 있을 경우에 FEP(41)를 경유하여 서버(42)에 전송한다.
종합 감시제어반(40)은 데이터 집중장치(30)로부터 수신된 각종 신호를 상황판(44)의 표시창에 표시한다.
그리고 종합 감시제어반(40)의 서버(42)는 FEP(41)를 경유하여 데이터 집중장치(30)를 거쳐 RTU(10)에 수문, 전동밸브, 펌프, 조명 등을 제어할 수 있도록 제어명령을 전송한다.
RTU(10)는 종합 감시제어반(40)의 서버(42)로부터 하달된 제어명령에 따라 수문조작, 전동밸브 개폐, 그리고 펌프 원격가동/정지, 조명의 원격 온/오프(ON/OFF) 제어가 가능하다.
화상감시 단말장치(20)는 카메라(21)의 영상신호를 데이터 집중장치(30)를 경유하여 종합 감시제어반(40)의 모니터에 송출하고, 키보드를 이용하여 화상감시 단말장치(20)의 카메라를 제어(Control) 할 수도 있다.
이처럼 본 발명은 PLC 기술을 활용하여 저수지, 담수호, 다목적댐 등의 수문, 펌프, 수위, 강우량 등을 감시하고 실시간으로 제어하게 되는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 PLC 기술을 활용한 물관리 원격감시 제어시스템 및 그 방법은 PLC 기술을 활용하여 저수지, 담수호, 다목적댐 등의 수문, 펌프, 수위, 강수량 등을 감시하고 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 저수지, 다목적댐 등의 수문, 펌프, 조명 등을 감시제어하고 수위, 강수량, 풍향, 풍속 등을 계측할 수 있도록 한 것으로 이러한 본 발명은 전국에 산재되어 있는 전력선망을 이용하므로 별도의 구축 비용이 필요없어 매우 경제적이다.
더불어, 본 발명은 저수지 다목적댐 등의 환경 파라미터를 실시간으로 중앙통제실에서 감시 및 제어가 가능하도록, 물관리 시스템을 자동화하여 인건비 절감 효과를 기대할 수 있고 나아가 본 발명은 태풍, 폭우 등의 비상상황 발생 시 능동적으로 대처할 수 있어 피해를 최소화 할 수 있다.
본 발명은 저수지, 담수호, 다목적댐뿐만 아니라 펌프장, 상수도처리장 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 것으로 PLC 통신 기술을 활용하여 물관리 시스템의 IT화에 효과가 크다 하겠다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변경하여 응용할 수 있고, 이러한 응용도 하기 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.
Claims (12)
- 저수지, 하천, 담수호, 상수도 처리장, 다목적댐 중에서 하나 이상에 설치되어 물관리 관련 정보를 감시하고 물관리 관련 시설을 제어하는 원격 감시제어 단말장치; 카메라와 스피커를 포함하여 구비하고, 저수지, 하천, 담수호, 상수도 처리장, 다목적댐 중에서 하나 이상에 설치되어 물관리 관련 현장을 감시하는 화상감시 단말장치; 상기 원격 감시제어 단말장치 및 상기 화상감시 단말장치와 PLC를 통해 연결되고, 상기 원격 감시제어 단말장치 및 상기 화상감시 단말장치에서 수신한 물관리 관련 감시 정보 및 영상 정보를 종합 감시제어반으로 전송하는 데이터 집중장치; 및 상기 데이터 집중장치와 PLC로 연결되어 상기 원격 감시제어 단말장치 및 상기 화상감시 단말장치의 수신한 물관리 관련 감시 정보 및 영상 정보를 전송받아 제어명령을 전송하며, 비상사태 발생시 비상사태임을 알리는 종합 감시제어반으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템에 있어서,상기 원격 감시제어 단말장치는 수문, 펌프, 전동밸브, 라이트 중에서 하나 이상의 상태를 감시하여 상태정보를 취합하는 감시 포트;수문, 펌프 전동밸브, 라이트 중에서 하나 이상을 제어하는 제어 포트;수위 센서, 개도 센서, 온도 센서, 풍속 센서, 강우량 센서 중에서 하나 이상의 센서로부터 상태정보를 계측하는 계측 포트;상기 감시 포트와 상기 계측 포트에서 감시되고 계측된 상태 정보를 전달받아 처리하여 PLC 모뎀으로 전달하고, 상기 PLC 모뎀으로부터 전달받은 상기 종합 감시제어반의 제어명령을 처리하여 상기 제어 포트로 전달하는 프로세서; 및상기 프로세서와 연결되고, 상기 데이터 집중장치와 PLC 통신을 수행하는 PLC 모뎀으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 화상감시 단말장치는 영상을 촬영하는 카메라;상기 카메라에 대한 상하좌우 이동 제어를 수행하는 팬/틸트;음향을 출력하는 스피커;입력된 신호를 증폭시켜 상기 스피커로 전달하는 AMP;상기 카메라에서 촬영된 영상을 전달받아 처리하여 PLC 모뎀을 통해 상기 종합 감시제어반으로 전송하고, 상기 PLC 모뎀을 통해 상기 종합 감시제어반의 제어명령을 처리하여 상기 팬/틸트의 조정에 의한 상기 카메라의 상하좌우 이동을 제어하고, 상기 AMP를 통해 상기 스피커로 음향 신호가 전달되도록 하는 비디오 서버; 및상기 비디오 서버와 연결되고, 상기 데이터 집중장치와 PLC 통신을 수행하는 PLC 모뎀으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 데이터 집중장치는 상기 원격 감시제어 단말장치와 PLC 통신을 수행하는 PLC 모뎀;상기 PLC 모뎀과 연결되어 데이터 처리를 수행하는 데이터 처리부; 및상기 PLC 모뎀 및 상기 데이터 처리부와 연결되고, 상기 종합 감시제어반과 전용선으로 연결된 전용선 모뎀으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템.
- 제 1항 및 제 3항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종합 감시제어반은 상기 데이터 집중장치와 전용선으로 연결되어 프론트 엔드 신호 처리를 수행하는 FEP;상기 FEP와 연결되어 상기 종합 감시제어반에서의 물관리 관련 감시 정보 및 영상 정보에 대한 처리와 제어명령 처리를 수행하는 서버;상기 서버와 연결되고, 상기 화상감시 단말장치에 대한 제어를 수행하는 화상감시제어부; 및상기 서버와 연결되어 상기 종합 감시제어반에서의 감시제어 상태를 표시하는 상황판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템.
- 제 5항에 있어서, 상기 서버는 상기 FEP 및 상기 화상감시제어부와의 I/O 인터페이스를 수행하는 I/O 모듈;상기 I/O 모듈과 연결되고 상기 서버에서의 동작을 제어하는 CPU; 및상기 CPU의 제어를 받고, 상기 CPU에서 필요한 데이터를 저장하는 RAM으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템.
- 제 5항에 있어서, 상기 화상감시제어부는 상기 FEP 및 상기 서버와 연결된 CCTV 주장치;상기 CCTV 주장치를 조작할 수 있도록 하는 키보드; 및상기 CCTV 주장치에서 출력된 영상을 표시하는 모니터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 시스템.
- 원격 감시제어 단말장치에서 감시 및 제어 처리를 수행하는 제 1 단계;상기 제 1 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치에서 데이터 집중장치로 감시 데이터를 전송하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치와 화상감시 단말장치의 감시 데이터를 상기 데이터 집중장치에서 전송받아 처리하여 종합 감시제어반으로 전송하는 제 3 단계; 및 상기 제 3 단계 후 상기 종합 감시제어반에서 감시 데이터를 처리하고 이상 발생시 자동 통보를 수행하는 제 4 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 방법에 있어서,상기 제 1 단계는 상기 원격 감시제어 단말장치의 PLC 모뎀에서 감시포트, 제어포트, 계측포트의 데이터 수신시 수신된 데이터가 감시 및 계측 데이터인지 아니면 제어 데이터인지 판별하는 제 11 단계;상기 제 11 단계에서 수신된 데이터가 감시 및 계측 데이터이면, 감시 및 계측포트의 현재 상태를 전송하는 제 12 단계;상기 제 11 단계에서 수신된 데이터가 제어 데이터이면, 해당 제어명령을 수행하고, 제어명령이 완료될 때까지 제어명령의 에러를 방지하기 위해 일정 횟수 동안 반복적으로 수행한 다음 명령 수행 결과를 상기 PLC 모뎀을 통해 전송하는 제 13 단계; 및상기 제 11 단계에서 수신된 데이터가 감시, 제어, 계측 데이터가 아니면 에러 데이터 전송 처리를 수행하는 제 14 단계로 수행되는 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 방법.
- 삭제
- 제 8항에 있어서, 상기 제 2 단계는 상기 감시 및 제어포트에서 이벤트가 발생하는지 판별하는 제 21 단계;상기 제 21 단계에서 상기 감시 및 제어포트에서 이벤트가 발생하면, 상기 데이터 집중장치의 PLC 모뎀이 휴지 중인지 판별하는 제 22 단계;상기 제 22 단계에서 상기 데이터 집중장치의 상기 PLC 모뎀이 휴지 중이면 상기 원격 감시제어 단말장치에서 상기 데이터 집중장치로 현재 데이터를 전송하는 제 23 단계; 및상기 제 23 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치의 PLC 모뎀에서 데이터 수신 정보를 수신하는지를 일정 횟수 동안 확인한 다음 전송 결과를 저장하는 제 24 단계로 수행되는 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 제 3 단계는 상기 데이터 집중장치는 상기 원격 감시제어 단말장치 또는 상기 화상감시 단말장치로부터 데이터를 수신하는지 판별하는 제 31 단계;상기 제 31 단계에서 상기 원격 감시제어 단말장치 또는 상기 화상감시 단말장치로부터 데이터를 수신하면, 상기 종합 감시제어반의 FEP가 휴지 중인지 판별하는 제 32 단계;상기 제 32 단계에서 상기 종합 감시제어반의 상기 FEP가 휴지 중이면, 수신 데이터를 상기 종합 감시제어반으로 전송하는 제 33 단계;상기 제 33 단계 후 상기 종합 감시제어반으로부터 응답이 있는지를 일정 횟수 동 확인한 다음 전송결과를 저장하는 제 34 단계; 및상기 제 34 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치로 전송 결과를 전송하는 제 35 단계로 수행되는 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제 어 방법.
- 제 8항 및 제 10항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 4 단계는 상기 종합 감시제어반은 주기적으로 상기 데이터 집중장치로 상태정보를 요청하고, 상태정보를 수신하는 제 41 단계;상기 제 41 단계 후 수신된 상태 상보를 상황판에 전송하여 상기 상황판의 표시창에 표시하고, 상기 종합 감시제어반에서 제어하고자 하는지 판별하는 제 42 단계;상기 제 42 단계에서 상기 종합 감시제어반에서 제어하고자 하면, 상기 데이터 집중장치를 경유하여 상기 원격 감시제어 단말장치로 제어 신호를 전송하여 수문조작, 전동밸브 개폐, 펌프 가동/정지, 조명 온/오프 중에서 하나 이상의 제어가 수행되도록 하는 제 43 단계; 및상기 제 43 단계 후 화상 감시를 수행하고자 하면, 상기 화상감시 단말장치로부터 수신된 영상신호를 모니터로 전송하고, 키보드, 마우스를 이용하여 상기 화상감시 단말장치의 카메라를 조정하는 제 44 단계로 수행되는 것을 특징으로 하는 PLC 기술을 활용한 물관리 원격 감시제어 방법.
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