KR101060058B1 - 유역의 물 순환관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상수도 시설과 하수처리 시설을 통합하여 관리함으로써 도시 지역의 물 순환에 대한 감시와 제어를 가능하게 하고, 시설물 관리를 위한 인력 및 관리 비용을 줄일 수 있으며, 최종 수용가에서 요구되는 상수 수요량을 예측하여 정수장에서의 공급량을 결정함으로써 음용수처리에 소요되는 약품 및 부대비용을 효율적으로 관리함과 아울러 하수처리장의 처리비용 및 발생 슬러지 양을 관리할 수 있는 유역의 물 순환관리 시스템에 관한 것이다.
물 순환, 상하수도 통합, 정수장, 하수처리장
Description
본 발명은 유역의 물 순환관리 시스템에 관한 것으로, 특히, 상수도 시설과 하수처리 시설을 통합하여 관리함으로써 도시 지역의 물 순환에 대한 감시와 제어를 가능하게 하고, 시설물 관리를 위한 인력 및 관리 비용을 줄일 수 있으며, 최종 수용가에서 요구되는 상수 수요량을 예측하여 정수장에서의 공급량을 결정함으로써 음용수처리에 소요되는 약품 및 부대비용을 효율적으로 관리함과 아울러 하수처리장의 처리비용 및 발생 슬러지 양을 관리할 수 있는 유역의 물 순환관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 도시지역의 가정이나 빌딩에 공급되는 물은 댐이나 하천 등과 같이 물을 모으는 원수지에서 취수관을 통해 정수장으로 공급되고, 정수장은 원수지로부터 공급되는 적정한 수질의 원수를 필요한 양만큼 취수하여 물리적·화학적·생물학적인 방법으로 정수한다.
한편, 정수장에서 정수된 물은 송수관을 통해 배수지로 공급되고, 배수지는 정수장으로부터 공급되는 정수를 임시 저장한 후 최종 수용가(예를 들면, 가정, 빌딩 등)로부터 급수(給水)요구가 있을 때 그 요구량만큼 배수관(상수관망)을 통해 방출한다.
그리고, 최종 수용가에서는 배수관을 통해 배수지로부터 공급되는 상수를 사용한 후 오수관을 통해 하수처리장으로 방출하고, 하수처리장은 오수관을 통해 최종 수용가에서 배수된 하수를 물리적·화학적·생물학적인 방법으로 정화하여 하천으로 방출한다.
한편, 가정이나 빌딩 등과 같이 물을 사용하는 도심지에서는 강우시 빗물이 우수관을 통해 도심지에서 하천으로 방출된다.
이와 같이 물은 원수지에서 정수장, 정수장에서 배수지, 배수지에서 최종 수용가에서 하수처리장, 하수처리장에서 하천, 하천에서 해양으로 배출하게 된다.
이에 따라, 상기와 같이 도시지역에서 사용되는 물의 순환을 원할하게 하기 위해서는 원수지에서 최종 수용가까지 상수를 공급하는 상수도 시설과 최종 수용가에서 사용된 물을 정화시켜 하천으로 방출하는 하수처리 시설이 통합되어 관리되는 게 바람직하다.
그러나, 종래에는 정수장, 상수관, 하수관, 하수처리장 등을 별도로 관리하거나 상수도 시설과 하수처리 시설을 별도로 관리하는 시스템만 개발되어 있을 뿐 상수도 시설과 하수처리 시설을 통합하여 관리할 수 있는 시스템이 전무한 상황이다.
이로 인해, 종래에는 상수도 시설과 하수처리 시설을 각각 관리하거나 상수관이나 하수관만을 관리하기 때문에 원수지에서 최종 수용가를 거쳐 하수처리장으로 방류가 이루어지는 일련의 물 순환에 대한 감시와 제어에 어려운 문제가 있다.
또한, 종래에는 상수도 시설과 하수처리 시설을 별도로 관리하기 때문에 상수도 시설과 하수처리 시설의 별도 관리를 위해 많은 인원이 고용되어야 하므로 상수도 시설 및 하수처리 시설의 관리를 위한 관리 비용이 증가하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 상수도 시설과 하수처리 시설을 통합하여 관리함으로써 도시 지역의 물 순환에 대한 감시와 제어를 가능하게 하고, 시설물 관리를 위한 인력 및 관리 비용을 줄일 수 있는 유역의 물 순환관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 최종 수용가에서 요구되는 상수 수요량을 예측하여 정수장에서의 공급량을 결정함으로써 음용수처리에 소요되는 약품 및 부대비용을 효율적으로 관리함과 아울러 하수처리장의 처리비용 및 발생 슬러지 양을 관리할 수 있는 유역의 물 순환관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템은 원수지, 정수장, 배수지, 하수처리장, 하천, 상수관 및 하수관에 각각 설치되어 상수와 하수의 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수를 실시간 계측하는 현장 계측기; 유무선 통신망을 통해 상기 현장 계측기로부터 계측된 데이터를 실시간으로 수집하고, 상기 현장 계측기로부터 전송되는 계측 데이터에서 오류가 발생할 경우 계측 데이터의 재 전송을 상기 현장 계측기에 요구하며, 이상 데이터의 필터링을 통한 보정을 수행하는 수집서버; 해당지역의 면적, 주거 형태, 지형, 토질, 관망도, 관거의 제원, 상기 관거의 부속시설 현황을 포함하는 지리정보와 해당지역의 인구정보를 제공하는 GIS 서버; 상기 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수를 포함하는 계측 데이터, 최종 수용가에서 사용되는 상수 사용량, 상기 GIS 서버로부터 전송되는 지리정보 및/또는 인구정보를 이용하여 1인 1일 평균 사용량, 1인 1일 평균 급수량, 1인 1일 최대 급수량, 1인당 시간 최대 급수량, 해당지역의 상수 수요량, 정수장에서 정수해야할 정수량, 상기 원수의 정화에 필요한 전력, 상기 원수 정화 비용, 상기 원수 정화에 필요한 약품 투입량, 최종 수용가별 상수 사용 비용, 하수량, 하수처리 비용, 하수처리에 필요한 약품 투입량, 하수처리에 필요한 전력, 누수 발생 위치, 누수 발생량, 침입수량 및 유입수량, 일 최대/최소 유량, 일 평균유량, 상기 정수장으로의 유입량, 상기 정수장에서의 유출량, 상기 배수지로의 유입량, 상기 배수지에서의 유출량, 상기 상수관에서의 누출량, 상기 상수관의 누출 발생 위치, 상기 상수관으로 유입되는 유입량, 하수관에서의 누출량, 오염부하량, 하수관 또는 하수처리장으로 침입되는 침입수량, 상기 최종 수용가에서 발생된 하수량, 상기 하수관에서의 누출 발생 위치를 계산하는 연산/분석 서버; 상기 수집서버에 의해 실시간 수집된 계측 데이터, 상기 최종 수용가에서 사용된 상수 사용량, 상기 연산/분석 서버로부터 전송되는 1인 1일 평균 사용량, 1인 1일 평균 급수량, 1인 1일 최대 급수량, 1인당 시간 최대 급수량, 해당지역의 상수 수요량, 정수장에서 정수해야할 정수량, 상기 원수의 정화에 필요한 전력, 상기 원수 정화 비용, 상기 원수 정화에 필요한 약품 투입량, 최종 수용가별 상수 사용 비용, 하수량, 하수처리 비용, 하수처리에 필요한 약품 투입량, 하수처리에 필요한 전력, 누수 발생 위치, 누수 발생량, 침입수량 및 유입수량, 일 최대/최소 유량, 일 평균유량, 상기 정수장으로의 유입량, 상기 정수장에서의 유출량, 상기 배수지로의 유입량, 상기 배수지에서의 유출량, 상기 상수관에서의 누출량, 상기 상수관의 누출 발생 위치, 상기 상수관으로 유입되는 유입량, 하수관에서의 누출량, 오염부하량, 하수관 또는 하수처리장으로 침입되는 침입수량, 상기 최종 수용가에서 발생된 하수량, 상기 하수관에서의 누출 발생 위치를 저장하는 데이터베이스; 상기 수집서버로부터 오류 발생 정보와 상기 연산/분석 서버로부터 전송되는 누수 발생 정보 및 누수 발생 위치 정보를 음성, 문자, 팩스 및 전자우편 등으로 담당 관리자에게 통지하는 UMS 서버; 접속하는 사용자의 사용자 인증을 수행하고, 인증된 사용자에게 접근레벨을 부여하는 웹서버; 및 상기 웹서버를 통해 상기 데이터베이스로부터 정보를 제공받아 유역의 물 순환을 관리하는 관리자에게 제공하는 관리자 단말기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템에서 상기 연산/분석 서버는 상기 GIS 서버(12)로부터 인구정보를 전송받아 전송된 인구정보에서 해당지역에서의 과거 인구정보와 현재 인구정보를 이용하여 해당지역의 인구 증가율과 특정 연도에 해당지역의 예상 인구를 계산하고, 계산된 해당지역의 예상 인구와 최종 수용가별 상수 사용량을 이용하여 특정 연도에 해당지역에 필요한 상수 수요량을 계산한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템에서 상기 연산/분석 서버는 수학식 1과 같은 등차급수, 등비급수, 베기함수, 지수함수, 로지스틱, 수정지수 중 어느 하나의 시계열 추정법을 이용하여 해당지역의 예상 인구를 계산한다.
(수학식 1)
등차급수 : y = a(bx + 1)
등비급수 : y = a(1 + b)x
베기함수 : y = a(1 + b)x + c
지수함수 : y = axb + c
로지스틱 : y = k/(1 + ea-bx)
수정지수 : y = k - abx
여기서, y는 특정 년도의 예상 인구, a 및 c는 현재 인구, b는 인구 증가율, x는 경과년수, k는 극한값임.
본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템에서 상기 관리자 단말기는 상기 데이터베이스로부터 상수 및 하수의 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수, 상기 상수관 및 하수관의 개폐 정보, 1인 1일 평균 사용량, 1인 1일 평균 급수량, 1인 1일 최대 급수량, 1인당 시간 최대 급수량, 해당지역의 상수 수요량, 정수장에서 정수해야할 정수량, 상기 원수의 정화에 필요한 전력, 상기 원수 정화 비용, 상기 원수 정화에 필요한 약품 투입량, 최종 수용가별 상수 사용 비용, 하수량, 하수처리 비용, 하수처리에 필요한 약품 투입량, 하수처리에 필요한 전력, 누수 발생 위치, 누수 발생량, 침입수량 및 유입수량, 일 최대/최소 유량, 일 평균유량, 상기 정수장으로의 유입량, 상기 정수장에서의 유출량, 상기 배수지로의 유입량, 상기 배수지에서의 유출량, 상기 상수관에서의 누출량, 상기 상수관의 누출 발 생 위치, 상기 상수관으로 유입되는 유입량, 하수관에서의 누출량, 오염부하량, 하수관 또는 하수처리장으로 침입되는 침입수량, 상기 최종 수용가에서 발생된 하수량, 상기 하수관에서의 누출 발생 위치를 제공받는다.
본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템에서 상기 관리자 단말기는 상기 지리정보 및/또는 인구정보의 변동사항을 상기 GIS 서버에 전송하고, 상기 GIS 서버는 상기 관리자 단말기로부터 전송된 상기 지리정보 및/또는 인구정보의 변동사항을 업데이트하여 저장하며, 상기 업데이트된 상기 지리정보 및/또는 인구정보를 상기 연산/분석 서버에 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템에서 상기 관리자 단말기는 상기 웹서버를 통해 사용자 인증을 받은 후 상기 상수관 및 하수관에 설치된 개폐장치의 작동을 제어하여 상기 상수관의 공급수량과 상기 하수관의 방출수량을 조절한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템은 상기 웹서버를 통해 사용자 인증을 받은 후 상기 데이터베이스로부터 상기 상수의 사용량, 상수 수질, 상수 사용에 따른 비용, 절수시간, 절수기간을 제공받고, 사용자의 민원을 상기 웹서버를 통해 상기 데이터베이스에 전송하는 사용자 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템에서 상기 데이터베이스는 상기 사용자 단말기를 통해 전송된 사용자 민원 정보를 상기 웹서버를 통해 상기 관리자 단말기에 제공한다.
본 발명은 원수지에서 최종 수용가까지 상수를 공급하는 상수도 시설과 상기 최종 수용가에서 방출되는 하수 및 오수를 하수처리장 및 하천에 방출하는 하수처리 시설을 통합하여 관리하기 때문에 도시 지역의 물 순환에 대한 감시와 제어가 실시간 가능할 뿐만 아니라 상수도 시설과 하수처리 시설의 통합 관리로 인해 시설물 관리를 위한 인력 및 관리 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 최종 수용가에서 사용되는 상수 사용량 예측을 통해 정수장에서의 상수 공급량을 결정할 수 있기 때문에 음용수처리에 소요되는 약품 및 부대비용을 효율적으로 관리할 수 있을 뿐만 아니라 각 하수처리분구별로 발생되는 하수량을 실시간 감시하여 하수처리장에 유입되는 유입량을 조절하기 때문에 하수처리에 사용되는 약품비 등의 하수처리비용과 발생 슬러지의 양을 예측하여 관리할 수 있다.
그리고, 본 발명은 각 하수처리분구별로 발생되는 하수량을 실시간으로 계측하기 때문에 하수량과 하수처리장의 유입량 비교를 통해 하수처리장의 유입유량에 포함되어 있는 침입수 및 유입수량을 가장 많이 발생시키는 처리분구를 검색하여 해당 처리분구의 기여도를 알 수 있을 뿐만 아니라 가장 많은 문제가 발생되는 처리분구를 선별하여 집중적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 발명은 원수지의 오염 사고로 인해 상수 공급량에 차질이 발생할 경우 배수지에서 최종 수용가에 공급되는 상수 공급량을 적절히 조절하여 공급할 수 있기 때문에 절수시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 상수관 및 하수관에서 발생하는 누수량을 실시간으로 감시하기 때문에 누수가 발생된 구간을 쉽게 찾을 수 있어 누수로 인해 발생하는 비용을 줄일 수 있다.
그리고, 본 발명은 특정 연도에 해당지역의 인구를 계산한 후 해당지역의 예상 인구와 최종 수용가별 상수 사용량을 통해 특정 연도에 해당지역에 필요한 상수 수요량을 예측할 수 있기 때문에 지자체나 상위 국가기관에서 상수도 수요량에 대한 정책결정 및 예산 집행 시 보다 과학적인 근거 자료로 이용될 수 있을 뿐만 아니라 최종 수용가에서 배출되는 하수량과 수질로부터 하수처리장의 유입량 및 수질에 대해 예측할 수 있기 때문에 하수처리장에 대한 정책결정 및 예산 집행에 기초자료로 활용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템은 다수의 현장 계측기(2), 수집서버(4), 데이터베이스(Database; 이하 "DB"라 함)(8), 연산/분석 서버(10), GIS(Geographic Information System; 지리정보시스템) 서버(12), UMS 서버(6), 웹서버(14), 관리자 단말기(18) 및 사용자 단말기(16)를 포함하도록 구성된다.
다수의 현장 계측기(2)는 원수지, 정수장, 배수지, 하수처리장 및 하천과 상기 원수지와 정수장 사이에 설치된 취수관, 상기 정수장과 배수지 사이에 설치된 송수관, 상기 배수지와 최종 수용가(예를 들면, 가정이나 빌딩 등) 사이에 설치된 배수관, 상기 최종 수용가와 하수처리장 사이에 설치된 오수관, 최종 수용가가 위치한 지역(도심 또는 농촌)과 하천 사이에 설치된 우수관 등의 파이프라인에 각각 설치되어 상수 및 하수의 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수를 실시간 계측한다.
여기서, 취수관, 송수관 및 배수관은 최종 수용가에 상수를 공급하는 상수관이고, 오수관 및 우수관은 사용된 하수나 우수를 방출하는 하수관이다.
한편, 상기 상수관 및 하수관에는 외부로부터 전송되는 제어신호에 따라 상기 상수관 및 하수관을 개폐시키는 개폐장치(도시하지 않음)가 설치되고, 상기 개폐장치는 상기 상수관 및 하수관의 개폐여부를 유무선 통신을 통해 수집서버(4)로 전송한다.
이때, 상기 다수의 현장 계측기(2)에 의해 실시간으로 계측된 계측 데이터는 유무선 통신망을 통해 수집서버(4)로 전송된다.
상기 수집서버(4)는 유무선 통신망을 통해 상기 현장 계측기(2)로부터 계측된 데이터와 상기 상수관 및 하수관의 개폐여부를 실시간으로 수집하고, 상기 현장 계측기(2)로부터 전송되는 계측 데이터에서 오류가 발생할 경우 계측 데이터의 재 전송을 상기 현장 계측기(2)에 요구하며, 이상 데이터의 필터링을 통한 보정을 수행한다.
그리고, 상기 수집서버(4)는 상기 현장 계측기(2)로부터 전송되는 계측 데이터에 오류가 발생할 경우 오류 발생 신호를 생성하여 UMS 서버(6)에 전송한다.
상기 DB(8)는 상기 수집서버(4)에 의해 실시간 수집된 상수 및 하수의 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수 등의 계측 데이터(상기 상수관 및 하수관의 개폐여부 정보 포함), 상기 연산/분석 서버(10)로부터 전송되는 데이터(예를 들면, 1인 1일 평균 사용량, 1인 1일 평균 급수량, 1인 1일 최대 급수량, 1인당 시간 최대 급수량, 해당지역의 상수 수요량, 정수장에서 정수해야할 정수량, 상기 원수의 정화에 필요한 전력, 상기 원수 정화 비용, 상기 원수 정화에 필요한 약품 투입량, 최종 수용가별 상수 사용 비용, 하수량, 하수처리 비용, 하수처리에 필요한 약품 투입량, 하수처리에 필요한 전력, 누수 발생 위치, 누수 발생량, 침입수량 및 유입수량, 일 최대/최소 유량, 일 평균유량, 상기 정수장으로의 유입량, 상기 정수장에서의 유출량, 상기 배수지로의 유입량, 상기 배수지에서의 유출량, 상기 상수관에서의 누출량, 상기 상수관의 누출 발생 위치, 상기 상수관으로 유입되는 유입량, 하수관에서의 누출량, 오염부하량, 하수관 또는 하수처리장으로 침입되는 침입수량, 상기 최종 수용가에서 발생된 하수량, 상기 하수관에서의 누출 발생 위치 등) 및 상기 사용자 단말기(16) 및/또는 관리자 단말기(18)로부터 전송되는 최종 수용가별 상수 사용량을 챠트(chart), 테이블(table) 및 그래프(graph) 형태로 시간별, 일별, 월별, 분기별 및 년별로 분류하여 저장한다.
이때, 최종 수용가별 상수 사용량은 용도별(예를 들면, 가정용, 영업·업무용, 공업용 등)로 분류되어 상기 DB(8)에 저장된다.
또한, 상기 DB(8)에는 상기 관리자 단말기(18)로부터 전송된 단위 부피당 상수 비용, 단위 부피당 하수처리 비용, 단위 부피의 하수를 처리하는데 필요한 약품 량, 단위 부피의 원수를 정화시키는 데 필요한 전력, 단위 부피의 하수를 처리하는 데 필요한 전력 등의 정보가 저장된다.
상기 GIS 서버(12)는 해당지역의 면적, 주거 형태(농촌, 어촌, 공업단지, 아파트, 밀집주거 지역 등), 지형, 토질(주거, 녹지 등), 관망도(즉, 상수관 및 하수관의 관망도), 관거의 제원(관경별 연장, 관종, 직경 등), 상기 관거의 부속시설 현황(예를 들면, 맨홀 등) 등의 지리정보와 해당지역의 인구정보를 제공한다.
이러한, GIS 서버(12)는 상기 지리정보 및/또는 인구정보를 외부로부터 전송받아 상기 연산/분석 서버(10)에 제공하거나 그 내부에 저장된 상기 지리정보 및/또는 인구정보를 상기 연산/분석 서버(10)에 제공한다.
다시 말해, 상기 GIS 서버(12)는 웹서버(14)를 통해 상기 관리자 단말기(18)로부터 지리정보 및/또는 인구정보가 전송되면, 상기 관리자 단말기(18)로부터 전송된 지리정보 및/또는 인구정보를 상기 연산/분석 서버(10)에 제공하거나 내부에 저장되어 있는 지리정보 및/또는 인구정보를 상기 연산/분석 서버(10)에 제공한다.
한편, 상기 GIS 서버(12)가 제공하는 지리정보 및/또는 인구정보는 외부로부터 전송되는 지리정보 및/또는 인구정보에 따라 변화된다.
다시 말해, 상기 GIS 서버(12)는 웹서버(14)를 통해 상기 관리자 단말기(18)로부터 지리정보 및/또는 인구정보가 전송되면, 내부에 저장된 지리정보 및/또는 인구정보를 상기 관리자 단말기(18)로부터 전송되는 지리정보 및/또는 인구정보로 업데이트하여 내부에 저장한다.
연산/분석 서버(10)는 상기 DB(8)로부터 상기 DB(8)로부터 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수 등의 계측 데이터와 최종 수용가별 상수 사용량을 전송받고, 상기 GIS 서버(12)로부터 지리정보 및/또는 인구정보를 전송받아 내부에 저장된 수치 프로그램으로 1인 1일 평균 사용량, 1인 1일 평균 급수량, 1인 1일 최대 급수량, 1인당 시간 최대 급수량, 해당지역의 상수 수요량, 정수장에서 정수해야할 정수량, 상기 원수의 정화에 필요한 전력, 상기 원수 정화 비용, 상기 원수 정화에 필요한 약품 투입량, 최종 수용가별 상수 사용 비용, 하수량, 하수처리 비용, 하수처리에 필요한 약품 투입량, 하수처리에 필요한 전력, 누수 발생 위치, 누수 발생량, 침입수량 및 유입수량, 일 최대/최소 유량, 일 평균유량 등을 계산하고, 상기 계산된 정보들을 상기 DB(8)에 전송한다.
여기서, 상기 최종 수용가별 상수 사용 비용은 최종 수용가에서 사용된 상수 사용량과 상기 DB(8)로부터 전송되는 단위 부피당 상수 비용의 곱으로 계산된다.
이러한, 상기 연산/분석 서버(10)는 상기 해당지역의 상수 수요량을 계산하기 위해 먼저, 상기 GIS 서버(12)로부터 인구정보를 전송받아 전송된 인구정보에서 해당지역에서의 과거 인구정보와 현재 인구정보를 이용하여 내부에 저장된 수치 프로그램으로 해당지역의 인구 증가율과 특정 연도에 해당지역의 예상 인구를 계산한다.
이때, 상기 연산/분석 서버(10)는 등차급수, 등비급수, 베기함수, 지수함수, 로지스틱, 수정지수 중 어느 하나의 시계열 추정법을 이용하여 해당지역의 예상 인 구를 계산한다.
여기서, 등차급수, 등비급수, 베기함수, 지수함수, 로지스틱, 수정지수는 수학식 1과 같다.
등비급수 : y = a(1 + b)x
베기함수 : y = a(1 + b)x + c
지수함수 : y = axb + c
로지스틱 : y = k/(1 + ea-bx)
수정지수 : y = k - abx
여기서, y는 특정 년도의 예상 인구, a 및 c는 현재 인구, b는 인구 증가율, x는 경과년수, k는 극한값이다.
한편, 상기 연산/분석 서버(10)는 상술한 바와 같이 특정 연도에 해당지역의 예상 인구를 계산한 후 계산된 해당지역의 예상 인구와 최종 수용가별 상수 사용량을 이용하여 특정 연도에 해당지역에 필요한 상수 수요량을 계산한다.
이때, 상기 연산/분석 서버(10)는 용도별 상수 수요량(예를 들면, 가정용, 영업·업무용, 공업용 등)과 용도를 고려하지 않은 전체 상수 수용량을 모두 계산한다.
그리고, 상기 연산/분석 서버(10)는 계산된 상수 수요량을 통해 정수장에서 해당지역으로 공급해야할 정수장 공급량과 해당지역에서 발생될 발생하수량을 계산하고, 상기 정수장 공급량과 상기 DB(8)로부터 전송되는 정수장의 수질 정보를 이용하여 원수 정화에 필요한 전력, 원수 정화에 필요한 약품 투입량 및 원수 정화 비용을 계산하며, 상기 발생하수량과 상기 DB(8)로부터 전송되는 하수처리장의 수질 정보를 이용하여 하수처리장에서 하수처리에 필요한 전력, 약품 투입량 및 하수처리 비용을 계산한다.
또한, 상기 연산/분석 서버(10)는 상기 DB(8)로부터 최종 수용가별 상수 사용량을 전송받아 내부에 저장된 수치 프로그램으로 1인 1일 평균 사용량, 1인 1일 평균 급수량, 1인 1일 최대 급수량 및 1인당 시간 최대 급수량을 계산한다.
이때, 1인 1일 평균 사용량은 최종 수용가의 1일 평균 상수 사용량과 해당지역의 인구수의 비율로 계산되고, 상기 1인 1일 평균 급수량은 상기 최종 수용가가 배수지로부터 급수받는 1일 평균 급수량과 해당지역의 인구수의 비율로 계산되며, 상기 1인 1일 최대 급수량은 최종 수용가가 배수지로부터 급수받는 1일 최대 급수량과 해당지역의 인구수의 비율로 계산되고, 1인당 시간 최대 급수량은 최종 수용가가 배수지로부터 급수받는 시간당 최대 급수량과 해당지역의 인구수의 비율로 계산된다.
또한, 상기 연산/분석 서버(10)는 상기 DB(8)로부터 전송되는 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수 등의 계측 데이터(상기 현장 계측기(2)에 의해 원수지, 정수장, 배수지 및 상수관에서 계측된 계측 데이터)와 상기 상수관의 개폐정보 및 상기 GIS 서버(12)로부터 전송되는 지리정보를 이용하여 내부에 저장된 수치 프로그램으로 상기 정수장으로의 유입량, 상기 정수장에서의 유출량, 상기 배수지로의 유입량, 상기 배수지에서의 유출량, 상기 상수관에서의 누출량, 상기 상수관의 누출 발생 위치, 상기 상수관으로 유입되는 유입량 등의 정보를 계산한다.
그리고, 상기 연산/분석 서버(10)는 상기 DB(8)로부터 전송되는 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수 등의 계측 데이터((상기 현장 계측기(2)에 의해 하수관, 하천 및 하수처리장에서만 계측된 계측 데이터)와 상기 하수관의 개폐정보 및 상기 GIS 서버(12)로부터 전송되는 지리정보를 이용하여 내부에 저장된 수치 프로그램으로 하수관에서의 누출량, 오염부하량, 하수관 또는 하수처리장으로 침입되는 침입수량, 상기 최종 수용가에서 발생된 하수량, 상기 하수관에서의 누출 발생 위치 등을 계산한다.
한편, 상기 연산/분석 서버(10)는 상기 상수관이나 하수관에서 누수가 발생 될 경우 상기 상수관이나 하수관에서의 누수 발생 위치를 계산한 후 누수 발생 정보 및 누수 발생 위치를 상기 UMS 서버(6)에 전송한다.
이에 따라, 상기 UMS 서버(6)는 상기 연산/분석 서버(10)로부터 전송되는 누수 발생 정보와 누수 발생 위치를 음성, 문자, 팩스 또는 전자우편 등으로 담당 관리자에게 통지하게 된다.
이러한, 상기 연산/분석 서버(10)는 1인 1일 평균 사용량, 1인 1일 평균 급 수량, 1인 1일 최대 급수량, 1인당 시간 최대 급수량, 해당지역의 상수 수요량, 정수장에서 정수해야할 정수량, 상기 원수의 정화에 필요한 전력, 상기 원수 정화 비용, 상기 원수 정화에 필요한 약품 투입량, 최종 수용가별 상수 사용 비용, 하수량, 하수처리 비용, 하수처리에 필요한 약품 투입량, 하수처리에 필요한 전력, 누수 발생 위치, 누수 발생량, 침입수량 및 유입수량, 일 최대/최소 유량, 일 평균유량, 상기 정수장으로의 유입량, 상기 정수장에서의 유출량, 상기 배수지로의 유입량, 상기 배수지에서의 유출량, 상기 상수관에서의 누출량, 상기 상수관의 누출 발생 위치, 상기 상수관으로 유입되는 유입량, 하수관에서의 누출량, 오염부하량, 하수관 또는 하수처리장으로 침입되는 침입수량, 상기 최종 수용가에서 발생된 하수량, 상기 하수관에서의 누출 발생 위치 등의 정보를 계산한 후 계산된 상기 정보들을 상기 DB(8)에 전송하고, 상기 DB(8)는 상기 연산/분석 서버(10)로부터 전송되는 상기 정보들을 내부에 저장하게 된다.
UMS 서버(6)는 상기 수집서버(4)로부터 오류 발생 신호가 전송(즉, 현장 계측기(2)의 이상 상태가 감지)되면, 이를 음성, 문자, 팩스 및 전자우편 등으로 담당 관리자에게 통지한다.
또한, UMS 서버(6)는 상기 연산/분석 서버(10)에서 누수 발생 정보 및 누수 발생 위치 정보가 전송되면, 이를 음성, 문자, 팩스 및 전자우편 등으로 담당 관리자에게 통지한다.
이에 따라, 담당 관리자는 상기 UMS 서버(6)로부터 전송되는 누수 발생 정보 및 누수 발생 위치 정보를 확인하여 상기 누수가 발생된 곳의 관망을 정비하게 된 다.
웹서버(14)는 인터넷을 통해 유역의 물 순환관리 시스템에 접속하고자 하는 사용자를 인증하고, 상기 인증된 사용자에게 접근레벨을 부여하며, 접근레벨에 따라 상기 DB(8)에 저장된 정보를 상기 사용자에게 제공한다.
관리자 단말기(18)는 상기 유역의 물 순환관리 시스템을 관리하는 관리자가 사용하는 단말기로, 지리정보 및/또는 인구정보의 변동사항을 상기 GIS 서버(12)에 전송한다.
이때, 상기 관리자 단말기(18)는 상기 웹서버(14)를 통해 사용자 인증을 받은 후 상기 GIS 서버(12)에 상기 지리정보 및/또는 인구정보의 변동사항을 전송할 수 있다.
한편, 상기 관리자 단말기(18)는 상기 웹서버(14)를 통해 사용자 인증을 받은 후 상기 GIS 서버(12)로부터 상기 지리정보 및/또는 인구정보의 변동사항을 제공받는다.
또한, 상기 관리자 단말기(18)는 웹서버(14)를 통해 사용자 인증을 받은 후 상기 상수관 및 하수관에 설치된 개폐장치의 작동을 제어한다.
이에 따라, 상기 상수관 및 하수관은 상기 수집서버(4)로부터 전송되는 제어신호에 따라 개방 또는 폐쇄되므로 최종 수용가에 공급되는 상수량(즉, 상수관의 공급수량), 상기 최종 수용가에서 방출되는 하수량(즉, 하수관의 방출수량) 및 하수처리장으로 유입되는 유입량이 조절되게 된다.
또한, 관리자 단말기(18)는 상기 웹서버(14)를 통해 사용자 인증을 실시한 후 상기 DB(8)로부터 챠트, 테이블 및 그래프 형태로 상기 DB(8)에 저장된 상수 및 하수의 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수, 상기 상수관 및 하수관의 개폐 정보, 1인 1일 평균 사용량, 1인 1일 평균 급수량, 1인 1일 최대 급수량, 1인당 시간 최대 급수량, 해당지역의 상수 수요량, 정수장에서 정수해야할 정수량, 상기 원수의 정화에 필요한 전력, 상기 원수 정화 비용, 상기 원수 정화에 필요한 약품 투입량, 최종 수용가별 상수 사용 비용, 하수량, 하수처리 비용, 하수처리에 필요한 약품 투입량, 하수처리에 필요한 전력, 누수 발생 위치, 누수 발생량, 침입수량 및 유입수량, 일 최대/최소 유량, 일 평균유량, 상기 정수장으로의 유입량, 상기 정수장에서의 유출량, 상기 배수지로의 유입량, 상기 배수지에서의 유출량, 상기 상수관에서의 누출량, 상기 상수관의 누출 발생 위치, 상기 상수관으로 유입되는 유입량, 하수관에서의 누출량, 오염부하량, 하수관 또는 하수처리장으로 침입되는 침입수량, 상기 최종 수용가에서 발생된 하수량, 상기 하수관에서의 누출 발생 위치 등의 정보를 시간별, 일별, 월별, 분기별 및 년별로 제공받는다.
이에 따라, 관리자는 상기 DB(8)로부터 전송된 정보들을 통해 해당지역(상기 유역의 물 순환관리 시스템이 설치된 지역)에서의 물 순환 흐름이 원할하도록 관리할 수 있게 된다.
다시 말해, 상기 원수지에서 오염이 발생할 경우 상기 관리자가 관리자 단말기(18)에 전송된 상기 원수지의 수질 정보를 통해 상기 원수지에서의 오염이 발생 여부를 알 수 있기 때문에 관리자가 관리자 단말기(18)를 통해 상수관의 개폐장치를 일부 폐쇄시켜 최종 수용가에 공급되는 상수량을 적절히 조절함으로써 원수지의 오염에 따른 절수시간(또는 단수시간)을 최대한 줄일 수 있게 된다.
또한, 상기 관리자는 원수지의 오염 여부를 상기 관리자 단말기(18)를 통해 제공받기 때문에 원수지에서 발생된 오염을 빠른 시간내에 제거할 수 있게 되므로 상수의 공급을 원할하게 할 수 있다.
한편, 관리자 단말기(18)는 웹서버(14)를 통해 상기 UMS 서버(6)로부터 전송되는 현장 계측기(2)의 오류 발생 정보와 관망에서의 누수 발생 정보 및 누수 발생 위치 정보를 제공받을 수도 있다.
사용자 단말기(16)는 해당지역의 사용자들이 사용하는 단말기로, 상기 웹서버(14)를 통해 사용자 인증이 완료되면, 상기 DB(8)로부터 상기 상수 사용량, 상수 수질, 상수 사용에 따른 비용, 절수시간(또는 단수시간), 절수기간(또는 단수기간) 등의 정보를 제공받는다.
한편, 사용자 단말기(16)는 사용자 요청 민원을 상기 웹서버(14)를 통해 상기 DB(8)에 전송하고, 상기 관리자 단말기(18)는 상기 DB(8)에 전송된 상기 사용자 요청 민원을 상기 DB(8)로부터 전송받아 관리자에게 제공한다.
이에 따라, 관리자는 사용자가 요구한 민원을 처리할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템은 원수지에서 최종 수용가까지 상수를 공급하는 상수도 시설과 상기 최종 수용가에서 방출되는 하수 및 오수를 하수처리장 및 하천에 방출하는 하수처리 시설을 통합하여 관리하기 때문에 도시 지역의 물 순환에 대한 감시와 제어가 실시간 가능할 뿐만 아니라 상수도 시설과 하수처리 시설의 통합 관리로 인해 시설물 관리를 위한 인력 및 관리 비용을 줄일 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템은 최종 수용가의 상수 수요량을 예측하여 정수장에서의 상수 공급량을 결정할 수 있기 때문에 음용수처리에 소요되는 약품 및 부대비용을 효율적으로 관리할 수 있을 뿐만 아니라 각 하수처리분구별로 발생되는 하수량을 실시간 감시하여 하수처리장에 유입되는 유입량을 조절하기 때문에 하수처리에 사용되는 약품비 등의 하수처리비용과 발생 슬러지의 양을 예측하여 관리할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템은 각 하수처리분구별로 발생되는 하수량을 실시간으로 계측하기 때문에 하수량과 하수처리장의 유입량 비교를 통해 하수처리장의 유입유량에 포함되어 있는 침입수 및 유입수량을 가장 많이 발생시키는 처리분구를 검색하여 해당 처리분구의 기여도를 알 수 있을 뿐만 아니라 가장 많은 문제가 발생되는 처리분구를 선별하여 집중적으로 관리할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템은 원수지의 오염 사고로 인해 상수 공급량에 차질이 발생할 경우 배수지에서 최종 수용가에 공급되는 상수 공급량을 적절히 조절하여 공급할 수 있기 때문에 절수시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 상수관 및 하수관에서 발생하는 누수량을 실시간으로 감시하기 때문에 누수가 발생된 구간을 쉽게 찾을 수 있어 누수로 인해 발생하는 비용을 줄일 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템은 특정 연도 에 해당지역의 인구를 계산한 후 해당지역의 예상 인구와 최종 수용가별 상수 사용량을 통해 특정 연도에 해당지역에 필요한 상수 수요량을 예측할 수 있기 때문에 지자체나 상위 국가기관에서 상수도 수요량에 대한 정책결정 및 예산 집행 시 보다 과학적인 근거 자료로 이용될 수 있을 뿐만 아니라 최종 수용가에서 배출되는 하수량과 수질로부터 하수처리장의 유입량 및 수질에 대해 예측할 수 있기 때문에 하수처리장에 대한 정책결정 및 예산 집행에 기초자료로 활용될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유역의 물 순환관리 시스템을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 현장 계측기 4 : 수집서버
6 : UMS 서버 8 : 데이터베이스
10 : 연산/분석 서버 12 : GIS 서버
14 : 웹서버 16 : 사용자 단말기
18 : 관리자 단말기
Claims (8)
- 원수지, 정수장, 배수지, 하수처리장, 하천, 상수관 및 하수관에 각각 설치되어 상수와 하수의 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수를 실시간 계측하는 현장 계측기;유무선 통신망을 통해 상기 현장 계측기로부터 계측된 데이터를 실시간으로 수집하고, 상기 현장 계측기로부터 전송되는 계측 데이터에서 오류가 발생할 경우 계측 데이터의 재 전송을 상기 현장 계측기에 요구하며, 이상 데이터의 필터링을 통한 보정을 수행하는 수집서버;해당지역의 면적, 주거 형태, 지형, 토질, 관망도, 관거의 제원, 상기 관거의 부속시설 현황을 포함하는 지리정보와 해당지역의 인구정보를 제공하는 GIS 서버;상기 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수를 포함하는 계측 데이터, 최종 수용가에서 사용되는 상수 사용량, 상기 GIS 서버로부터 전송되는 지리정보 및/또는 인구정보를 이용하여 1인 1일 평균 사용량, 1인 1일 평균 급수량, 1인 1일 최대 급수량, 1인당 시간 최대 급수량, 해당지역의 상수 수요량, 정수장에서 정수해야할 정수량, 상기 원수의 정화에 필요한 전력, 상기 원수 정화 비용, 상기 원수 정화에 필요한 약품 투입량, 최종 수용가별 상수 사용 비용, 하수량, 하수처리 비용, 하수처리에 필요한 약품 투입량, 하수처리에 필요한 전력, 누수 발생 위치, 누수 발생량, 침입수량 및 유입수량, 일 최대/최소 유량, 일 평균유량, 상기 정수장으로의 유입량, 상기 정수장에서의 유출량, 상기 배수지로의 유입량, 상기 배수지에서의 유출량, 상기 상수관에서의 누출량, 상기 상수관의 누출 발생 위치, 상기 상수관으로 유입되는 유입량, 하수관에서의 누출량, 오염부하량, 하수관 또는 하수처리장으로 침입되는 침입수량, 상기 최종 수용가에서 발생된 하수량, 상기 하수관에서의 누출 발생 위치를 계산하는 연산/분석 서버;상기 수집서버에 의해 실시간 수집된 계측 데이터, 상기 최종 수용가에서 사용된 상수 사용량, 상기 연산/분석 서버로부터 전송되는 1인 1일 평균 사용량, 1인 1일 평균 급수량, 1인 1일 최대 급수량, 1인당 시간 최대 급수량, 해당지역의 상수 수요량, 정수장에서 정수해야할 정수량, 상기 원수의 정화에 필요한 전력, 상기 원수 정화 비용, 상기 원수 정화에 필요한 약품 투입량, 최종 수용가별 상수 사용 비용, 하수량, 하수처리 비용, 하수처리에 필요한 약품 투입량, 하수처리에 필요한 전력, 누수 발생 위치, 누수 발생량, 침입수량 및 유입수량, 일 최대/최소 유량, 일 평균유량, 상기 정수장으로의 유입량, 상기 정수장에서의 유출량, 상기 배수지로의 유입량, 상기 배수지에서의 유출량, 상기 상수관에서의 누출량, 상기 상수관의 누출 발생 위치, 상기 상수관으로 유입되는 유입량, 하수관에서의 누출량, 오염부하량, 하수관 또는 하수처리장으로 침입되는 침입수량, 상기 최종 수용가에서 발생된 하수량, 상기 하수관에서의 누출 발생 위치를 저장하는 데이터베이스;상기 수집서버로부터 오류 발생 정보와 상기 연산/분석 서버로부터 전송되는 누수 발생 정보 및 누수 발생 위치 정보를 음성, 문자, 팩스 및 전자우편 등으로 담당 관리자에게 통지하는 UMS 서버;접속하는 사용자의 사용자 인증을 수행하고, 인증된 사용자에게 접근레벨을 부여하는 웹서버; 및상기 웹서버를 통해 상기 데이터베이스로부터 정보를 제공받아 유역의 물 순환을 관리하는 관리자에게 제공하는 관리자 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하며,상기 연산/분석 서버는 상기 GIS 서버(12)로부터 인구정보를 전송받아 전송된 인구정보에서 해당지역에서의 과거 인구정보와 현재 인구정보를 이용하여 해당지역의 인구 증가율과 특정 연도에 해당지역의 예상 인구를 계산하고, 계산된 해당지역의 예상 인구와 최종 수용가별 상수 사용량을 이용하여 특정 연도에 해당지역에 필요한 상수 수요량을 계산하는 것을 특징으로 하고,상기 연산/분석 서버는 수학식 1과 같은 등차급수, 등비급수, 베기함수, 지수함수, 로지스틱, 수정지수 중 어느 하나의 시계열 추정법을 이용하여 해당지역의 예상 인구를 계산하는 것을 특징으로 하는 유역의 물 순환 관리시스템.(수학식 1)등차급수 : y = a(bx + 1)등비급수 : y = a(1 + b)x베기함수 : y = a(1 + b)x + c지수함수 : y = axb + c로지스틱 : y = k/(1 + ea-bx)수정지수 : y = k - abx여기서, y는 특정 년도의 예상 인구, a 및 c는 현재 인구, b는 인구 증가율, x는 경과년수, k는 극한값임.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 관리자 단말기는 상기 데이터베이스로부터 상수 및 하수의 수질, 수량, 수압, 수위, 유속 및 누수, 상기 상수관 및 하수관의 개폐 정보, 1인 1일 평균 사용량, 1인 1일 평균 급수량, 1인 1일 최대 급수량, 1인당 시간 최대 급수량, 해당지역의 상수 수요량, 정수장에서 정수해야할 정수량, 상기 원수의 정화에 필요한 전력, 상기 원수 정화 비용, 상기 원수 정화에 필요한 약품 투입량, 최종 수용가별 상수 사용 비용, 하수량, 하수처리 비용, 하수처리에 필요한 약품 투입량, 하수처리에 필요한 전력, 누수 발생 위치, 누수 발생량, 침입수량 및 유입수량, 일 최대/최소 유량, 일 평균유량, 상기 정수장으로의 유입량, 상기 정수장에서의 유출량, 상기 배수지로의 유입량, 상기 배수지에서의 유출량, 상기 상수관에서의 누출량, 상기 상수관의 누출 발생 위치, 상기 상수관으로 유입되는 유입량, 하수관에서의 누출량, 오염부하량, 하수관 또는 하수처리장으로 침입되는 침입수량, 상기 최종 수용가에서 발생된 하수량, 상기 하수관에서의 누출 발생 위치를 제공받는 것을 특징으로 하는 유역의 물 순환관리 시스템.
- 제 4 항에 있어서,상기 관리자 단말기는 상기 지리정보 및/또는 인구정보의 변동사항을 상기 GIS 서버에 전송하고, 상기 GIS 서버는 상기 관리자 단말기로부터 전송된 상기 지리정보 및/또는 인구정보의 변동사항을 업데이트하여 저장하며, 상기 업데이트된 상기 지리정보 및/또는 인구정보를 상기 연산/분석 서버에 제공하는 것을 특징으로 하는 유역의 물 순환관리 시스템.
- 제 5 항에 있어서,상기 관리자 단말기는 상기 웹서버를 통해 사용자 인증을 받은 후 상기 상수관 및 하수관에 설치된 개폐장치의 작동을 제어하여 상기 상수관의 공급수량과 상기 하수관의 방출수량을 조절하는 것을 특징으로 하는 유역의 물 순환관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 웹서버를 통해 사용자 인증을 받은 후 상기 데이터베이스로부터 상기 상수의 사용량, 상수 수질, 상수 사용에 따른 비용, 절수시간, 절수기간을 제공받고, 사용자의 민원을 상기 웹서버를 통해 상기 데이터베이스에 전송하는 사용자 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유역의 물 순환관리 시스템.
- 제 7 항에 있어서,상기 데이터베이스는 상기 사용자 단말기를 통해 전송된 사용자 민원 정보를 상기 웹서버를 통해 상기 관리자 단말기에 제공하는 것을 특징으로 하는 유역의 물 순환관리 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080128068A KR101060058B1 (ko) | 2008-12-16 | 2008-12-16 | 유역의 물 순환관리 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080128068A KR101060058B1 (ko) | 2008-12-16 | 2008-12-16 | 유역의 물 순환관리 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20100069397A KR20100069397A (ko) | 2010-06-24 |
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| 논문 (과학기술부/한국수자원공사, 2007.03)* |
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