KR101146207B1 - 상하수도시설 컴팩트 통합 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템은 하수관거 모니터링 시스템, 하수처리장 운영관리 시스템, 상수도 운영관리 시스템, 우수관리 시스템, 물 재이용 시스템 등의 개별시스템을 통합관리할 수 있고, 데이터 연계성을 파악하여 보다 합리적이고 효과적으로 상하수도시설을 통합관리한다. 특히, 체계적인 데이터 관리체계를 구축하여 일관된 지리정보 및 시설물 정보 업데이트로 데이터 불일치 및 오류 문제를 해결하고, 효과적인 모니터링 지점 관리가 가능하며, 상수도 및 하수도 모델링의 입출력데이터를 서로 활용할 수 있으므로, 상수공급량(사용량)으로부터 하수발생량을 예측하여 안정적인 하수처리장 운영을 도모하고, 반대로 하수량 조사를 통하여 상수관망 운영상태를 파악하는 것이 가능하며, 건기시와 우기시의 오염부하량 발생패턴을 파악하여 수계에 미치는 오염부하를 저감시키고, 우수저류지를 운영하여 하수처리수와 연계한 물의 재이용을 보다 효과적으로 달성할 수 있다.

Description

상하수도시설 컴팩트 통합 관리 시스템 및 방법 {Waterworks compact management system and Method thereof}
본 발명은 상하수도시설 관리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기후변화에 따른 적응 대책을 마련할 수 있고 수자원 확보 및 재이용이 용이하며 기존의 여러 시스템을 통합 컴팩트화하여 운영할 수 있는 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템 및 방법에 관한 것이다.
지하시설에는 상수도 시설, 하수도 시설 등이 있다.
상수도 시설은 취수시설, 도수시설, 정수시설, 송수시설, 배수시설, 급수시설 등으로 분류할 수 있다.
배급수시설의 관리 및 운영은 배수지, 관망, 펌프, 밸브 등의 시설관리와 상수의 수요량과 사용량에 따른 배수지 운영, 관망해석에 기반한 관망운영 및 상수의 안정적인 공급, 상수 사용량에 따른 유수율 분석, 누수량 분석 등의 운영관리 기술로 구분되며, 맑고 깨끗한 상수를 안전하게 지속적으로 공급하기 위하여 상수도 운영시스템이 지방상수도를 중심으로 보급되고 있다.
하수도 시설은 오수와 우수를 처리하여 오염방지, 침수방지 등을 위한 시설로서, 오수와 우수를 처리하는 방식으로는 합류식과 분류식이 있다.
합류식 하수관거는 오수관거와 우수관거가 통합되어 우기시 오수와 우수가 혼입되어 처리장 또는 하천으로 유입되는 것이다.
분류식하수관거는 오수관거와 우수관거가 분리되어 오수는 하수처리장으로 우수는 하천으로 유입되는 것이다.
종래의 합류식하수관거는 강우발생시 오수와 우수가 합쳐진 하수는 우수토실에 의하여 일정량은 처리장으로 이송되고, 월류량은 수계로 방류되는 방식으로 운영되었으나, 처리장에 유입되는 유입수 유량 및 수질의 변동폭이 크고, 하천으로 유입되는 오염부하량은 제대로 파악되지 않아 하수처리장의 운영효율을 저감시키고 점진적으로 수계 생태계에 악영향을 미치는 결과를 초래하게 하였다.
따라서 이러한 종래의 합류식 하수관거의 문제점을 개선하기 위해서, 초기우수처리장치, 우수저류조 등이 설치되어 우수에 의한 하천오염 방지에 많은 노력을 기울이고 있으며, 수질오염 관리 및 홍수방지 등과 같은 우수의 치수효과 뿐만 아니라 우수의 재이용과 같은 우수의 이수효과를 높이고자 우수처리 및 저류시설을 확대 적용하고 있는 실정이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 상하수도 관련 시스템은, 하수관거 모니터링 시스템(20), 하수처리장 운영관리 시스템(30), 상수도 운영관리 시스템(10), 우수관리 시스템(40), 물 재이용 시스템(50) 등으로 구분될 수 있으며, 각각의 시스템들이 자체적으로 많은 기능을 보유하고 있고, 시설물 정보, 공사 정보, 민원 정보 등이 개별적으로 수집되고 관리되고 있다.
종래에 이러한 개별시스템들을 통합하여 운영관리 하는 경우에는 시스템별 기능은 그대로 유지하면서, 데이터 구조를 통합화하는 방식으로 종합적인 관리시스템을 구축하였다. 하지만 이러한 방식의 통합관리시스템 구축은 기능의 통합이라기 보다는 데이터 통합에 가까우며, 또한 데이터의 연계성을 고려한 합리적이고 효율적인 데이터 통합이 제대로 이루어지지 못하고 있다.
또한, 도2를 참조하면, 종래의 모니터링 시스템은 각 시설물의 현장에서 실시간으로 데이터를 전송하는 것으로서 일반적으로 상수도와 하수도의 감시대상 시설물 및 계측기의 종류, 데이터 범위 등이 판이하므로 각각의 시스템(10, 20)이 별도로 운영을 하였다. 즉, 각 시스템(10, 20)이 각각의 현장 제어반의 장치(21~24, 31~33)를 통하여 모니터링 정보를 수신하여 이용하고 있다.
이와 같이 종래에는 방대한 데이터와 수많은 기능들을 통합하기가 쉽지 않은 문제점, 예를 들어 데이터 연계의 문제, 시스템별 호환성 문제, 지리정보의 불일치, 시스템 확장성 문제점 등이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 여러 시스템을 기능적인 측면을 고려하여 모니터링 시스템, 모델링 시스템, 운영관리 시스템으로 통폐합함으로써, 상수도와 하수도를 보다 효율적으로 운영관리하고 물의 재이용을 효과적으로 달성할 수 있는 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템은,
상하수도 시설물을 감시하고 제어하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템으로서,
상하수도 시설물에 부착된 복수의 센서를 포함하고, 상기 센서의 출력을 수신하여 상기 시설물의 상태 정보를 출력하는 모니터링부;
상기 모니터링부로부터 상기 시설물의 상태정보를 수신하고, 상기 상태정보로부터 미래 상하수도 정보를 예측하여 그에 대응하여 상시 상하수도 시설물을 제어하는 제어부;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 상하수도 시설물을 구동하는 구동부를 포함한다.
정보를 표시하기 위한 표시부 및 경보를 출력하기 위한 알람부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 상태정보가 각 상하수도 시설물의 해당 위치별로 미리 설정한 기준값을 벗어난 경우 상기 표시부에 해당 시설물의 위치를 표시하고, 상기 알람부를 통해 경보를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상수사용량 예측, 상수관망 해석, 하수발생량 예측, 우수 유출량 예측, CSOs 발생량 예측, 오염부하량 예측 중 적어도 하나의 예측을 하여 상기 상하수도 시설물을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 상태정보에는 상수 및 하수의 유량, 유속, 수압, 수질중 적어도 하나의 정보가 포함된다.
그리고 상기 제어부는 필요에 따라 상기 상하수도 시설물의 운영관리와 감시제어를 한다.
본 발명의 특징에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법은,
상하수도 시설물을 감시하고 제어하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법으로서,
상하수도 시설물에 부착된 복수의 센서의 출력을 모니터링부가 취합하여 상기 상하수도 시설물의 상태정보를 출력하는 단계;
제어부가 상기 상태정보와 미리 설정한 해당 위치별 기준 수치와 비교하는 단계;
상기 제어부가 상기 상태정보와 미리 설정한 해당 위치별 기준 수치를 벗어난 경우,
상기 제어부가 상기 표시부에 해당 시설물의 위치를 표시하고, 상기 알람부를 통해 경보를 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법은,
상하수도 시설물을 감시하고 제어하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법으로서,
상하수도 시설물에 부착된 복수의 센서의 출력을 모니터링부가 취합하여 상기 상하수도 시설물의 상태정보를 출력하는 단계;
제어부가 상기 상태정보중 상수 공급량으로부터 오수 발생량을 예측하는 단계;
상기 제어부가 상기 오수 발생량으로부터 하수 처리장의 예측 유입량을 판단하는 단계;
상기 제어부가 상기 상태정보중 하수처리장 실제 유입량과 상기 예측 유입량을 비교하는 단계;
상기 제어부가 상기 하수처리장 실제 유입량과 상기 예측 유입량의 비교결과 오차의 범위를 벗어난 경우, 그에 대응하는 원인을 분석하여 해당 조치를 취하는 단계를 포함한다.
상기 해당 조치를 취하는 단계는,
하수처리장 실제 유입량과 상기 예측 유입량중 어느것이 더 큰가 비교하는 단계;
하수처리장 실제 유입량이 더 큰 경우, 유입수와 침입수를 분석하여 누수량을 파악하는 단계;
상기 예측 유입량이 더 큰경우, 하수관 유출량을 파악하여 누수량을 판단하는 단계를 포함한다.
필요에 따라 상기 표시부에 해당 시설물의 위치를 표시하고, 상기 알람부를 통해 경보를 출력하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법은,
상하수도 및 우수 시설물을 감시하고 제어하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법으로서,
제어부가 상수 사용량 및 강우시의 우수 정보를 모니터링부로부터 수신하는 단계;
상기 제어부가 상기 상수 사용량으로부터 오수 발생량을 예측하고, 강기 우수 정보로부터 우수 발생량을 예측하는 단계;
상기 제어부가 상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합을 하수 처리장 용량과 비교하는 단계;
상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합이 하수 처리장 용량 이하인 경우, 상기 제어부가 상기 오수 및 우수를 하수처리장으로 유입되도록 제어하는 단계;
상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합이 하수 처리장 용량 보다 큰 경우 상기 제어부가 상기 오수를 상기 하수처리장으로 유입되도록 제어하고, 상기 우수는 하천으로 방류하도록 제어하는 단계를 포함한다.
필요에 따라 상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합이 하수 처리장 용량 보다 큰 경우 상기 제어부는 상기 하수 처리장 용량을 초과하지 않는 범위의 우수를 상기 하수 처리장으로 유입하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템은 하수관거 모니터링 시스템, 하수처리장 운영관리 시스템, 상수도 운영관리 시스템, 우수관리 시스템, 물 재이용 시스템 등의 개별시스템을 통합관리할 수 있고, 데이터 연계성을 파악하여 보다 합리적이고 효과적으로 상하수도시설을 통합관리할 수 있다.
특히, 체계적인 데이터 관리체계를 구축하여 일관된 지리정보 및 시설물 정보 업데이트로 데이터 불일치 및 오류 문제를 해결하고, 효과적인 모니터링 지점 관리가 가능하며, 상수도 및 하수도 모델링의 입출력데이터를 서로 활용할 수 있으므로, 상수공급량(사용량)으로부터 하수발생량을 예측하여 안정적인 하수처리장 운영을 도모하고, 반대로 하수량 조사를 통하여 상수관망 운영상태를 파악하는 것이 가능하며, 건기시와 우기시의 오염부하량 발생패턴을 파악하여 수계에 미치는 오염부하를 저감시키고, 우수저류지를 운영하여 하수처리수와 연계한 물의 재이용을 보다 효과적으로 달성할 수 있다.
도 1은 일반적인 상하수도 관리시스템의 구성도이다.
도 2는 종래의 상수도 및 하수도 관련 시스템의 모니터링 고정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템에서 모니터링 및 구동을 위한 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템을 이용하여 시설물에 대한 모니터링 및 감시를 하는 방법을 나타내는 플로우챠트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템을 이용하여 상수공급량과 하수 처리장의 유입량으로부터 시설물의 정상을 판단하는 방법을 나타내는 플로우챠트이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템을 이용하여 하수처리장을 제어하는 방법과 우수와 하수처리수의 재이용을 나타내는 플로우챠트이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템은, 상하수도 시설물을 감시하고 제어하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템으로서, 데이터베이스(220), 표시부(240), 제어부(230), 입력부(270), 통신부(260), 알람부(250), 모니터링부(210)를 포함한다.
데이터베이스(220)는 상태정보 DB(221)와 시설정보 DB(222)를 포함한다. 상기 상태정보 DB(221)에는 시설물의 유량 데이터, 유속데이터, 압력 데이터, 수위 데이터, 수질 데이터가 포함되며, 이외에도 다른 정보가 더 포함될 수 있다. 그리고, 시설정보 DB(222)에는 기본도 정보, 관망도, 시설도, 속성 정보, 지리정보 등 다양한 시설에 관한 정보가 저장되어 있다. 그리고 필요에 따라 시설정보 DB(222)에는 건기 및 우기시의 상수사용량 패턴과 하수발생량 패턴, 상수 사용량에 따른 하수 발생량 패턴등 다양한 형태의 통계적으로 생성되어 저장되고, 기준값으로 제공될 수 있다.
모니터링부(210)는 상하수도 시설물에 부착된 복수의 센서를 포함하고, 상기 센서의 출력을 수신하여 상기 시설물의 상태 정보를 제어부(230)로 출력하거나 데이터베이스(220)에 저장한다.
상기 센서는 펌프, 밸브 등의 상하수도 시설물의 주요장치(113, 116)에 부착되어 상하수도시설에 대해 실시간으로 해당 시설물의 상태를 감지하고, 감지된 정보는 원격 제어 장치(RTU, 114, 115), 공유기 및 통신장치(DSU, 120)를 통해 네트워크망(130)에 전달되고, 네트워크망(130)에 연결된 모니터링부(210)에 전달된다.
상기 센서는 보다 구체적으로 배수지 수위, 상수관로의 유량, 수질, 수압, 하수관로의 유량, 수질, 우수저류조의 수위, 하수처리장의 유량, 수질 등 유량계, 수질계, 압력계, 수위계, 강설량계 등 시설물에 설치된 센서에 의한 정보를 실시간 모니터링하고, 현장 제어반은 수집된 모니터링 정보를 모니터링부(210)로 전달하게 된다. 현장제어반은 센서에 의한 계측정보를 수집하여 모니터링부(210)로 전송하기 위한 계통으로서, 원격 제어 장치(RTU, 114, 115) 공유를 통하여 상하수도 계측정보를 동시에 전송하는 것이 가능하다.
제어부(230)는 상기 모니터링부(210)로부터 상기 시설물의 상태정보를 수신하고, 상기 상태정보로부터 미래 상하수도 정보를 예측하여 그에 대응하여 상기 상하수도 시설물을 제어한다. 또한, 상기 다수의 센서부터의 감지된 정보들을 모니터링부(210)에서 전달 받아 시설물의 상태를 판단하고, 상기 시설물의 문제발생 및 상태정보의 이상감지시 경보를 발생하여 신속한 문제해결 및 대응조치가 가능하도록 한다. 그리고 필요에 따라 상기 제어부의 제어에 따라 상기 상하수도 시설물을 구동하는 구동부(112, 118)를 더 포함한다. 제어부(230)는 통신부(260)를 통해 제어신호를 출력하여 원격제어유닛(114, 115)을 통해 구동부(112, 118)를 구동시켜 시설물의 수문(111, 117)을 제어할 수 있다.
그리고 도 4에서는 상수관과 하수관에 관하여서만 도시하였지만 필요에 따라 하수처리장, 우수 저류조 등 다양한 시설물에 적용이 가능하다.
그리고 정보를 표시하기 위한 표시부(240) 및 경보를 출력하기 위한 알람부(250)를 더 포함하고, 상기 제어부(230)는 상기 상태정보가 각 상하수도 시설물의 해당 위치별로 미리 설정한 기준값을 벗어난 경우 상기 표시부(240)에 해당 시설물의 위치를 표시하고, 상기 알람부(250)를 통해 경보를 출력할 수 있다.
상기 제어부(230)는 상수사용량 예측, 상수관망 해석, 하수발생량 예측, 우수 유출량 예측, CSOs 발생량 예측, 오염부하량 예측 중 적어도 하나의 예측을 하여 상기 상하수도 시설물을 제어할 수 있다.
그리고 상기 제어부(230)는 필요에 따라 상기 상하수도 시설물의 운영관리와 감시제어를 한다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템은 하수처리장 운영관리 시스템, 상수도 운영관리 시스템, 우수관리 시스템, 물 재이용 시스템과 같은 상하수도 시스템을 별도로 구비할 필요가 없기 때문에 컴팩트하게 구성될 수 있다.
상기 제어부(230)는 상수도 공급량으로부터 하수발생량을 예측하고, 강우시 우수유출량을 산정하여 합류식하수관거월류수 또는 분류식우수관거유출수를 산정하고, 건기 및 우기시의 상수사용량 패턴과 하수발생량 패턴을 파악하며, 하수관거 말단의 오염부하량을 예측하여 하수처리장에는 유입되는 오염부하량 및 방류수계에 미치는 오염부하량을 파악할 수 있도록 구성된다. 또한 하수발생량 및 패턴분석을 통하여 하수발생 패턴의 이상 감지시 상수사용량을 추정하고 실제 사용량과 비교분석함으로써 상수도시설 운영상태를 점검할 수 있도록 구성된다.
그리고 필요에 따라 제어부(230)는 여러 시설물의 각종 처리장치, 펌프, 밸브, 관로, 저장조 등의 정보관리 및 이력관리, 유지관리 등의 시설물 관리와 상수도 유수율 분석 및 누수량 분석, 하수처리장 효율 분석, 하수관거 I/I분석, 물 재이용 등의 운영관리와 감시제어를 수행한다.
그리고 도 4를 참조하면, 상하수도 시설물에 대해 통합 모니터링하는 것을 나타내었으며, 현장제어반 및 통신망(전용회선 또는 CDMA) 설치를 최소화할 수 있으며, 일관된 지리정보 및 시설물 정보를 통하여 효과적으로 모니터링 지점을 관리할 수 있다.
기본적으로 상수도는 EPANET 프로그램을 기반으로 운영되고, 하수도는 SWMM 프로그램을 기반으로 운영되도록 제어부의 해당 프로그램을 구축하지만, 상수도 모델링에서 사용되는 입출력데이터를 활용하여 하수발생량, 하수발생패턴 등을 모의할 수 있는 장점을 가지게 된다. 예를 들어, 상수도의 사용량 패턴을 확보하거나 예측함으로써 시간대별 하수도 발생량의 예측이 가능하여 하수처리장의 안정적인 운영에 도움이 될 수 있다. 반대로 비정상적인 하수량 유입시 측정된 하수량을 이용하여 상수도 사용량을 추정함으로써 수도계량기 점검, 누수여부 확인 등의 조치를 유도하여 시설관리 및 물손실 예방 등의 효과를 가질 수 있다.
상?하수도시설 및 주변시설에 대한 지리정보 및 시설물 정보가 서로 일치하지 않는 경우가 많고, 또한 도면작업 등을 통한 지리정보의 변경 및 수정이 각 시스템별로 분리되어 이루어지므로 데이터의 양은 방대해지고 데이터 호환에도 문제점이 발생하게 되는데, 본 발명의 실시예에서는 기존의 상수도시설과 하수도시설이 분리되어 관리되는 문제점을 개선하기 위해 상수도와 하수도 같은 지하매설물을 통합관리하여 시설물 관리를 위한 컴팩트한 데이터 관리체계를 구축할 수 있으며, 일관된 지리정보 및 시설물 정보 업데이트로 상호 데이터 불일치 및 오류 문제 등을 해결할 수 있다.
그러면, 이러한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법에 관하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템을 이용하여 시설물에 대한 모니터링 및 감시를 하는 방법을 나타내는 플로우챠트이다.
도 5를 참조하면, 모니터링부(210)는 상하수도 시설물에 부착된 복수의 센서의 출력을 모 취합하여 상기 상하수도 시설물의 상태정보를 제어부(230)로 출력한다. 필요에 따라서는 데이터베이스(220)의 상태정보 DB(222)에 상태정보를 저장한다(S510).
다음, 제어부(230)는 모니터링부(210) 또는 상태정보 DB(222)에서 상기 상태정보를 가져오고, 상태정보 DB(222)에 미리 설정한 해당 위치별 기준 수치와 비교한다. 즉, 상수관 및 하수관의 해당 지점에서의 유량, 수압, 수질 등의 정보와 기준치를 비교한다(S520).
상기 상태정보와 미리 설정한 해당 위치별 기준 수치를 벗어난 경우(S530), 상기 제어부(230)는 상기 표시부(240)에 해당 시설물의 이상 위치를 표시하고(S550), 상기 알람부(250)를 통해 경보를 출력한다(S540).
다음, 담당자는 비상 관리 시스템과 연계(S570)하여 조치를 취하거나 직접 대응 조치를 취하여(S560) 문제를 해결하고, 정상운영이 되도록 하거나(S580) 필요에 따라서는 제어부(230)가 직접 해당 조치를 취하도록 설계한다.
다음, 이러한 다양한 제어중에서 상수와 하수의 연계에 따른 제어부(230)의 제어에 관하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템을 이용하여 상수공급량과 하수 처리장의 유입량으로부터 시설물의 정상을 판단하는 방법을 나타내는 플로우챠트이다.
도 6을 참조하면, 상하수도 시설물에 부착된 복수의 센서의 출력을 모니터링부(210)가 취합하여 상기 상하수도 시설물의 상태정보를 출력한다.
이러한 상태정보는 상기 과정에서 설명한 바와 같이 제어부(230)에 전달하거나 데이터베이스(220)의 상태정보 DB(222)에 저장한다.
이러한 상태에서, 제어부(230)가 상기 상태정보중 상수 공급량으로부터 오수 발생량을 예측한다(S610).
다음, 제어부(230)는 상기 오수 발생량으로부터 하수 처리장의 예측 유입량(Q1)을 판단한다(S620).
또한, 제어부(230)는 상기 상태정보중 하수처리장 실제 유입량을 가져와(S630) 상기 예측 유입량(Q1)과 비교한다(S640).
상기 하수처리장 실제 유입량과 상기 예측 유입량의 비교결과 오차의 범위를 벗어난 경우, 제어부(230)는 하수처리장 실제 유입량과 상기 예측 유입량중 어느것이 더 큰가 비교한다(S660).
하수처리장 실제 유입량이 더 큰 경우, 유입수와 침입수를 분석하여 누수량을 파악한다(S670).
한편, 상기 예측 유입량이 더 큰경우, 하수관 유출량을 파악하여 누수량을 판단한다(S680).
필요에 따라 상기 표시부(240)에 해당 시설물의 위치를 표시하고, 상기 알람부(250)를 통해 경보를 출력하며, 필요에 따라서 상기 단계(S670, S680)는 해당 지점별로 상태정보를 분석하여 이상이 생기는 부분을 추정할 수 있다.
다음, 우수 및 상수의 상태정보를 이용하여 하수 처리장을 제어하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템을 이용하여 하수처리장을 제어하는 방법을 나타내는 플로우챠트이다.
도 7을 참조하면, 제어부가 상수 사용량 및 강우시의 우수 정보를 모니터링부(210)로부터 수신한다(S710, S730).
그리고 제어부(230)가 상기 상수 사용량으로부터 오수 발생량(A1)을 예측하고(S720), 강기 우수 정보로부터 우수 발생량(A2)을 예측한다(S740).
다음, 제어부(230)가 상기 예측된 우수 발생량(A2)과 오수 발생량(A1)의 합을 하수 처리장 용량(A3)과 비교한다(S750).
상기 예측된 우수 발생량(A2)과 오수 발생량(A1)의 합이 하수 처리장 용량(A3) 이하인 경우, 상기 제어부(230)가 상기 오수 및 우수를 하수처리장으로 유입되도록 제어한다(S780). 즉, 현장 제어반을 제어하여 찻집관로에서 우수 및 오수의 관문인 수문을 열린 상태로 유지한다(S770).
한편, 상기 예측된 우수 발생량(A2)과 오수 발생량(A1)의 합이 하수 처리장 용량(A3) 보다 큰 경우 상기 제어부(230)가 상기 오수를 상기 하수처리장으로 유입되도록 제어하고, 상기 우수는 하천으로 방류하도록 제어한다(S760). 즉, 제어부(230)는 통신부(260) 및 네트워크망(130)을 통해 현장 제어반을 제어하여 구동부를 구동하고, 우수 저류지의 수문을 하수 처리장이 아닌 하천 방향으로 방류되도록 조정한다(S760).
필요에 따라서는 상기 제어부(230)가 상기 우수를 하천으로 방류하지 않고, 재이용할 수 있으며, 구체적으로 화장실 용수, 청소 및 조경용수, 기타용수 또는 생태연못 등에 재이용할 수 있다.
그리고 하수처리된 오수 및 우수도 화장실 용수, 청소 및 조경용수, 기타용수 또는 생태연못 등에 재이용할 수 있다.
또한, 필요에 따라 상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합이 하수 처리장 용량 보다 큰 경우 상기 제어부(230)는 상기 하수 처리장 용량을 초과하지 않는 범위의 우수를 상기 하수 처리장으로 유입하도록 제어할 수 있다.
상기 실시예에서는 제어부의 제어에 관하여 몇가지 예시를 들었지만 이외에도 제어부(230)는 다양하게 통합 관리 및 제어를 할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에서 상수도와 하수도 시설물을 효율적으로 운영관리하고 유량 및 수질을 모니터링과 모델링에 의하여 단계별로 파악하고 감시제어시스템과 연계하여 물의 재이용을 효과적으로 달성할 수 있으며, 상하수도시설을 연계처리 및 관리할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템은 기존의 하수관거 모니터링 시스템, 하수처리장 운영관리 시스템, 상수도 운영관리 시스템, 우수관리 시스템, 물 재이용 시스템과 같은 상하수도 시스템을 모니터링시스템, 모델링시스템, 운영관리시스템과 같이 기능적인 측면에서 통합하여 관리하는 것으로서, 실시간 모니터링을 통하여 상하수도시설의 전반적인 운영감시체계를 구축하고, 현장제어반 설치를 최소화 하면서 모니터링 지점을 최적으로 관리할 수 있으며, 체계적이고 컴팩트한 데이터 통합관리체계를 구축하여 일관된 지리정보 및 시설물 정보체계를 확립하며, 모델링 분석을 통하여 최적의 운전조건을 도출하고 각 공정별 연계운영 방안을 제시하여 전체시스템을 효율적이고 안정적으로 운영관리하고 물의 재이용을 효과적으로 달성하기 위한 모니터링 시스템, 모델링 시스템, 운영관리 시스템으로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템은 아래와 같이 5가지의 개별시스템이 통합된 것으로 "상수", "하수", "우수", "물", "재이용" 등의 특성화된 단위 시스템들을 실시간 모니터링, 제어부의 모델링 및 운영관리로 통합하여 컴팩트하게 구성하였으며 일반적으로 다음과 같은 기능을 가지며, 새로운 연계기능을 가지게 된다.
첫째, 상수도 운영과 관련하여 다음과 같은 효과가 있다.
상수관로의 유량, 수압, 수질 등의 모니터링을 통하여 유수율 및 누수율의 신속한 분석으로 누수에 의한 수자원 손실을 저감시킬 수 있다.
관망해석 등을 통하여 수량관리, 수질관리, 시설물관리 등이 가능하며, 관망 진단, 노후도 평가 및 관망이력관리 등 적정한 유지관리 계획을 수립할 수 있다.
상수도 요금관리가 용이하다.
둘째, 하수처리장 운영관련하여 다음과 같은 효과를 가진다.
처리장의 수질관리, 작업관리, 운영분석 기능을 갖추어 처리장의 운전 및 조작이 간편하게 이루어진다.
통계분석 및 부하진단, 공정모의ㆍ예측 등 공정분석 기능과 영상감시(CCTV) 및 제어기능으로 처리수질의 신뢰성을 확보할 수 있다.
코드관리, 자재관리, 시설물관리 등 시설물을 효과적으로 관리하여 유지관리 및 보수 경비를 경감시킬 수 있다.
셋째, 하수관거 모니터링에 관련하여 다음과 같은 효과가 있다.
객관적이고 정량적인 침입수/유입수량, 누수량 산정으로 하수처리장에 유입되는 수질의 안정성을 확보하며, 토양 및 지하수 오염을 방지할 수 있다.
관거 매설지역의 상세한 정보를 지속적으로 관리함으로써 이를 토대로 관거의 개보수 및 유지관리를 효과적이고 일관되게 수행할 수 있으며, 향후 GIS 시스템과의 연동을 통한 통합운영관리의 틀을 제공한다.
평상시 하수발생원단위 및 오염부하원단위 산정, 강우시 강우유발침입수 및 강우오염부하량 산정으로 효과적인 오염부하량 및 우수관리가 가능하다.
실시간으로 전송되어 축적되는 유량관련 데이터 뿐만 아니라 수질 데이터, 강우정보, 영상자료 등의 다양한 데이터를 사용자가 원하는 목적에 맞게 관리하고 분석할 수 있으며, 하수관망도 작성, 관거 이력관리, 관거정비 우선순위 선정 등 설치에서 유지관리에 이르기까지 관거정보의 통합관리가 가능하다.
넷째, 우수관리 시스템 관련하여 다음과 같은 효과가 있다.
초기우수처리설비 감시 및 제어를 통하여 초기우수 발생량을 예측할 수 있으며, 강우량과 연계한 우수저류지의 운영예측 및 모의가 가능하다.
우수저류지 설비의 감시 및 제어효과를 기반으로 우수의 저류유형 분석 및 정량적 통계분석이 가능하다.
우수량과 수질의 실시간 원격 감시제어 기능으로 수질의 안전성과 용수공급의 안정성을 확보할 수 있다.
다섯째로 물의 재이용 관련하여 다음과 같은 효과가 있다.
재이용 설비의 감시 및 제어를 통하여 수질의 안전성과 용수공급의 안정성을 확보할 수 있다.
재이용 수량의 통계분석 및 수요량 산정이 가능하여, 체계적인 용수공급 방안을 마련할 수 있다.
생태연못 및 실개천의 유량 및 수질 감시활동으로 동ㆍ식물의 서식, 주변 환경과의 조화 등 자연형 생태기능 유지에 기여한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

  1. 상하수도 시설물을 감시하고 제어하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템으로서,
    상하수도 시설물에 부착된 복수의 센서를 포함하고, 상기 센서의 출력을 수신하여 상기 시설물의 상태 정보를 출력하는 모니터링부;
    상기 모니터링부로부터 상기 시설물의 상태정보를 수신하고, 상기 상태정보로부터 미래 상하수도 정보를 예측하여 그에 대응하여 상시 상하수도 시설물을 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 상하수도 시설물을 구동하는 구동부를 포함하고,
    상기 제어부가 상기 상태정보중 상수 공급량으로부터 오수 발생량을 예측하고, 상기 제어부가 상기 오수 발생량으로부터 하수 처리장의 예측 유입량을 판단하며, 상기 제어부가 상기 상태정보중 하수처리장 실제 유입량과 상기 예측 유입량을 비교한후, 상기 제어부가 상기 하수처리장 실제 유입량과 상기 예측 유입량의 비교결과 오차의 범위를 벗어난 경우, 그에 대응하는 원인을 분석하여 해당 조치를 취하는 것을 특징으로 하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    정보를 표시하기 위한 표시부 및 경보를 출력하기 위한 알람부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 상태정보가 각 상하수도 시설물의 해당 위치별로 미리 설정한 기준값을 벗어난 경우 상기 표시부에 해당 시설물의 위치를 표시하고, 상기 알람부를 통해 경보를 출력하는 것을 특징으로 하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상수사용량 예측, 상수관망 해석, 하수발생량 예측, 우수 유출량 예측, CSOs 발생량 예측, 오염부하량 예측 중 적어도 하나의 예측을 하여 상기 상하수도 시설물을 제어하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상태정보에는 상수 및 하수의 유량, 유속, 수압, 수질중 적어도 하나의 정보가 포함되는 상하수도시설 컴팩트 통합관리시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 상하수도 시설물을 감시하고 제어하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법으로서,
    상하수도 시설물에 부착된 복수의 센서의 출력을 모니터링부가 취합하여 상기 상하수도 시설물의 상태정보를 출력하는 단계;
    제어부가 상기 상태정보중 상수 공급량으로부터 오수 발생량을 예측하는 단계;
    상기 제어부가 상기 오수 발생량으로부터 하수 처리장의 예측 유입량을 판단하는 단계;
    상기 제어부가 상기 상태정보중 하수처리장 실제 유입량과 상기 예측 유입량을 비교하는 단계;
    상기 제어부가 상기 하수처리장 실제 유입량과 상기 예측 유입량의 비교결과 오차의 범위를 벗어난 경우, 그에 대응하는 원인을 분석하여 해당 조치를 취하는 단계를 포함하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 해당 조치를 취하는 단계는,
    하수처리장 실제 유입량과 상기 예측 유입량중 어느것이 더 큰가 비교하는 단계;
    하수처리장 실제 유입량이 더 큰 경우, 유입수와 침입수를 분석하여 누수량을 파악하는 단계;
    상기 예측 유입량이 더 큰경우, 하수관 유출량을 파악하여 누수량을 판단하는 단계를 포함하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 조치를 취하는 단계는,
    표시부에 해당 시설물의 위치를 표시하고, 알람부를 통해 경보를 출력하는 단계를 더 포함하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법.
  10. 상하수도 및 우수 시설물을 감시하고 제어하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법으로서,
    제어부가 상수 사용량 및 강우시의 우수 정보를 모니터링부로부터 수신하는 단계;
    상기 제어부가 상기 상수 사용량으로부터 오수 발생량을 예측하고, 상기 우수 정보로부터 우수 발생량을 예측하는 단계;
    상기 제어부가 상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합을 하수 처리장 용량과 비교하는 단계;
    상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합이 하수 처리장 용량 이하인 경우, 상기 제어부가 상기 오수 및 우수를 하수처리장으로 유입되도록 제어하는 단계;
    상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합이 하수 처리장 용량 보다 큰 경우 상기 제어부가 상기 오수를 상기 하수처리장으로 유입되도록 제어하고, 상기 우수는 하천으로 방류하도록 제어하는 단계를 포함하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합이 하수 처리장 용량 보다 큰 경우 상기 제어부는 상기 하수 처리장 용량을 초과하지 않는 범위의 우수를 상기 하수 처리장으로 유입하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법.
  12. 상하수도 및 우수 시설물을 감시하고 제어하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법으로서,
    제어부가 상수 사용량 및 강우시의 우수 정보를 모니터링부로부터 수신하는 단계;
    상기 제어부가 상기 상수 사용량으로부터 오수 발생량을 예측하고, 상기 우수 정보로부터 우수 발생량을 예측하는 단계;
    상기 제어부가 상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합을 하수 처리장 용량과 비교하는 단계;
    상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합이 하수 처리장 용량 이하인 경우, 상기 제어부가 상기 오수 및 우수를 하수처리장으로 유입되도록 제어하는 단계;
    상기 예측된 우수 발생량과 오수 발생량의 합이 하수 처리장 용량 보다 큰 경우 상기 제어부가 상기 오수를 상기 하수처리장으로 유입되도록 제어하고, 상기 우수는 재이용하도록 제어하는 단계;
    상기 하수처리장에서 처리된 오수 및 우수도 재이용 하도록 제어하는 단계를 포함하는 상하수도시설 컴팩트 통합관리 방법.
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