KR101283828B1 - 상수관망 진단 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상수관망 진단 시스템에 관한 것으로, 수리, 수질 및 시설 진단 결과를 기반으로 산정된 수도관망에 대한 자동 분석 결과를 이용하여 관망 정비의 우선 순위 의사 결정을 지원할 수 있도록 하는 상수관망 진단 시스템을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상수관망 진단 시스템은, 관망도에 대한 오류 검증과 보정 기능을 통해 도형정보와 속성정보를 자동 수정하고 관망진단을 위한 관망모델을 자동으로 생성하는 관망모델 자동 생성 모듈; 상기 관망모델 자동 생성 모듈에 의해 생성된 관망모델에 대해 수압, 유속 및 누수량 정보를 고려해 관망을 해석하기 위한 관망 해석 모듈; 상기 관망 해석 모듈을 통해 해석된 관망 내의 관 상태를 소정의 평가 인자를 이용해 자동으로 평가하기 위한 관 상태 평가 모듈; 상기 관망 해석 모듈을 통해 해석된 관망의 구역별 누수량 및 수질 정보를 포함하는 수리/수질 정보를 분석하기 위한 수리/수질 진단 모듈; 및 상기 관 상태 평가 모듈 및 상기 수리/수질 진단 모듈로부터 수집된 데이터를 이용하여 관 개량 우선순위를 결정하기 위한 시설 개선 의사 결정 모듈;을 포함하여 구성된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상수관망 진단 시스템은, 관망도에 대한 오류 검증과 보정 기능을 통해 도형정보와 속성정보를 자동 수정하고 관망진단을 위한 관망모델을 자동으로 생성하는 관망모델 자동 생성 모듈; 상기 관망모델 자동 생성 모듈에 의해 생성된 관망모델에 대해 수압, 유속 및 누수량 정보를 고려해 관망을 해석하기 위한 관망 해석 모듈; 상기 관망 해석 모듈을 통해 해석된 관망 내의 관 상태를 소정의 평가 인자를 이용해 자동으로 평가하기 위한 관 상태 평가 모듈; 상기 관망 해석 모듈을 통해 해석된 관망의 구역별 누수량 및 수질 정보를 포함하는 수리/수질 정보를 분석하기 위한 수리/수질 진단 모듈; 및 상기 관 상태 평가 모듈 및 상기 수리/수질 진단 모듈로부터 수집된 데이터를 이용하여 관 개량 우선순위를 결정하기 위한 시설 개선 의사 결정 모듈;을 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 상수관망 진단 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수리, 수질 및 시설 진단 결과를 기반으로 산정된 수도관망에 대한 자동 분석 결과를 이용하여 관망 정비의 우선 순위 의사 결정을 지원할 수 있도록 하는 상수관망 진단 시스템에 관한 것이다.
상수도망은 필수적인 도시 기반 시설이며 상수도관을 그 기본 골격으로 한다. 하지만 주로 지하에 매설되어 있는 상수도관의 특성상, 파손 상태나 노후도 등의 정확한 파악이 쉽지 않다는 문제점이 있었다.
외부적인 요인이나 노후 등의 이유로 인해 수도관이 파손되는 경우 누수 등이 발생됨으로써 경제적인 손실을 가져오게 될 뿐만 아니라, 파손 부위로 오염물질이 침투할 수 있으며, 노후관에 의해 녹물이 발생되는 등의 크고 작은 많은 문제점을 유발한다.
그렇지만 수도관의 파손이 수도관의 노후도와 반드시 비례하는 것은 아니며, 따라서 수도관을 노후된 순서에 따라 차례대로, 일괄적으로 교체하는 것은 경제성이나 효율성 측면에서 바람직하다고 보기 어렵다.
따라서, 상수도관의 교체 우선순위 산정 등에 적용하기 위하여 다양한 평가 인자를 이용해 상수도관의 상태를 객관적, 과학적으로 파악할 수 있도록 하기 위한, 새로운 상수관망의 진단 및 평가 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수리, 수질 및 시설 진단 결과를 기반으로 산정된 수도관망에 대한 자동 분석 결과를 이용하여 관망 정비의 우선 순위 의사 결정을 지원할 수 있도록 하는 상수관망 진단 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 관망도에 대한 오류 검증과 보정 기능을 통해 도형정보와 속성정보를 자동 수정하고 관망 진단을 위한 관망모델을 자동으로 생성하는 관망모델 자동 생성 모듈; 상기 관망모델 자동 생성 모듈에 의해 생성된 관망모델에 대해 수압, 유속 및 누수량 정보를 고려해 관망을 해석하기 위한 관망 해석 모듈; 상기 관망 해석 모듈을 통해 해석된 관망 내의 관 상태를 소정의 평가 인자를 이용해 자동으로 평가하기 위한 관 상태 평가 모듈; 상기 관망 해석 모듈을 통해 해석된 관망의 구역별 누수량 및 수질 정보를 포함하는 수리/수질 정보를 분석하기 위한 수리/수질 진단 모듈; 및 상기 관 상태 평가 모듈 및 상기 수리/수질 진단 모듈로부터 수집된 데이터를 포함하는 관망 정보를 이용하여 관 개량 우선순위를 결정하기 위한 시설 개선 의사 결정 모듈;을 포함하는 상수관망 진단 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 관망모델 자동 생성 모듈에 적용되는 오류 검증을 위한 누수량 정보는 관망 해석 시 자동 배분되는 파열 누수량 및 배경 누수량 정보, 또는 수압 및 누수계수를 이용한 누수량 정보를 포함할 수 있으며, 상기 관망모델 자동 생성 모듈은 GIS(Geographic Information System) 상의 관로 정보를 포함하는 시설 정보의 오류 탐색 기능을 구비하는 것이 좋다.
이때, 상기 누수계수는 관노후도 정보, 파손 정도 정보 및 토양특성 정보에 기반하여 산정되는 것이 바람직할 수 있으며, 상기 관 상태 평가 모듈을 통해 관 상태를 평가하기 위해 적용되는 평가 인자로는, 관경, 매설년수, 수질 부식성, 토양 부식성, 토양종류, 매설 깊이, 도로 형태, 최대 수압, 파손 건수, 밸브/급수전 밀도, 전기방식 여부 정보 가운데 적어도 하나 이상의 평가 인자가 포함될 수 있다.
상기 관 상태 평가 모듈은, 상기의 평가 인자를 이용하여 관종별 점수 평가 및 관의 잔존 수명 예측 또는 손익 분기를 계산하고, 이를 통해 관의 최적 교체 시기를 산정하는 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상수관망 진단 시스템에 구비되는 상기 수리/수질 진단 모듈은, 관로 정보, 수용가 정보 또는 유량이나 수압 측정 데이터를 이용하여 감압 밸브에 대한 제어 기능 수행을 위한 수리 진단 모듈; 및 수질 변동성 및 수질 안정성 평가 기능을 수행하기 위한 수질 진단 모듈을 구비할 수 있다.
이때, 상기 수리 진단 모듈은 관망 모델 내의 다수의 감압 밸브에 대해 각각의 제어 방식을 파악하고, 이에 대응되도록 누수저감량 추정 및 최적 감압 밸브 구경을 결정하는 등의 기능을 수행할 수 있으며, 상기 수질 진단 모듈은 상기 수리 진단 모듈의 유량 및 수압 데이터 등을 기반으로 산정된 체류 시간 데이터를 이용하여 관로 내 잔류 염소 또는 소독 부산물의 거동 예측 기능 등을 수행할 수 있다.
한편, 상기 시설 개선 의사 결정 모듈은 상기 관 상태 평가 모듈 및 상기 수리/수질 진단 모듈로부터 수집된 데이터를 포함하는 관망 정보를 이용하여 면적(面的) 개량 우선 순위 및 선적(線的) 개량 우선 순위를 산정하고, 이를 상수도 관망도 상에 표출하는 기능을 수행할 수 있는데, 상기 면적 개량 우선 순위 및 선적 개량 우선 순위의 산정 시 수질 민원 발생 빈도 데이터 등을 반영할 수 있도록 구성되는 것이 좋다.
상기한 바와 같은 본 발명의 상수관망 진단 시스템에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 관 개량의 우선순위를 과학적이고 합리적인 기준에 의해 경제적, 효율적으로 자동 산출할 수 있게 됨으로써, 한정된 비용의 집행으로 최대의 효과를 달성할 수 있도록 한다.
(2) 관망 모델의 자동 생성이나 관망 해석, 관 상태 평가나 수리/수질 진단 등의 과정에 있어 주요 인자에 가중치를 두는, 보다 실제적인 정량적 평가 기준을 적용함으로써, 한층 정밀하고 합리적인 관망 진단이 가능할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상수관망 진단 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 설명도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상수관망 진단 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다. .
도 3은 도 1 및 도 2에 적용되는 관 상태 평가 모듈의 관 상태 평가를 위한 시설 진단 프로세스를 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 적용되는 수리/수질 진단 모듈의 수리 진단 프로세스를 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상수관망 진단 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다. .
도 3은 도 1 및 도 2에 적용되는 관 상태 평가 모듈의 관 상태 평가를 위한 시설 진단 프로세스를 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 적용되는 수리/수질 진단 모듈의 수리 진단 프로세스를 나타낸 순서도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.
이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "～사이에"와 "바로 ～사이에" 또는 "～에 인접하는"과 "～에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상수관망 진단 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 설명도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상수관망 진단 시스템은 관망 모델 자동 생성 모듈(110), 관망 해석 모듈(120), 관 상태 평가 모듈(130), 수리/수질 진단 모듈(140) 및 시설 개선 의사 결정 모듈(150) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
관망모델 자동 생성 모듈(110)은, 관망도에 대한 오류 검증과 보정기능을 통해 도형정보와 속성정보를 자동 수정하고 관망 진단을 위해 관망모델을 자동으로 생성하는 기능을 수행한다. 즉, GIS 등에 기반하여 수리, 수질 및 시설 진단을 위한 관망모델를 작성함으로써 누수 이력이나 민원 등의 각종 관망 운영 및 정비 관련 정보의 표출을 가능할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 내부적인 오류 검증 기능을 통해 실측치와 최대한 유사한 데이터의 산출이 가능할 수 있게 함으로써, 관망 해석 모듈(120)이 상기 관망모듈 자동 생성 모듈(110)에 의해 생성된 관망도에 따른 수압, 유속 또는 누수량 등의 정보를 고려해 관망을 정확히 해석할 수 있도록 기능한다.
이때 본 발명의 실시예에 따른 상수관망 진단 시스템의 관망 해석 모듈(120)은 관망모델 자동 생성 모듈(110)로부터 생성된 관망도를 이용하여 관망 해석을 수행할 수 있는데, 관로정보, 수용가정보, 누수이력, 누수계수 및 수압 등의 자료를 이용하여 누수량을 포함한 관망 해석을 구현할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하자면, 누수량 산정의 경우 통상 누수량 자동 배분 방식을 통해 이루어지게 되는데, 누수량 자동 배분 방식에는 배경 및 파열 누수량 정보를 이용하는 방식이나 누수계수를 이용한 방식 등이 있다.
먼저, 배경 및 파열 누수량 정보를 이용한 누수량 자동 배분 방식의 경우, BABE 이론을 적용하여 야간 최소 유량을 기준으로 사용량 및 배경/파열 누수량을 산정한 다음, 파열 누수량에 대해 FAVAD 공식에 의거한 시간별 변화량을 산정한다. 이 경우 파열 누수량 배분은 관로 정보 및 파열 누수 이력 정보 등을 이용하여 선택적 배분이 이루어지도록 적용될 수 있으며, 사용량 패턴은, 시간대 별 공급량에서 시간대 별 배경/파열 누수량을 제외함으로써 얻어진 사용량 정보를 이용하여 생성 가능할 것이다. 이때 사용되는 배경 누수량의 산정 계수는 다음의 <표 1>과 같이 정의될 수 있다.
다음, 수압 및 누수계수를 이용한 누수량 정보에 따른 누수량 자동 배분 방식은, 현재 시점의 무수율을 설정한 후 총 누수량을 수압에 따라 각 관로 및 절점에 배분하는 방식으로 다음의 <수학식 1>에 의해 구현될 수 있다.
여기서, Cij: 누수계수, Wtot .: 초기 총 누수량(또는 무수량), Di: i절점의 demand, wij: i와 j지점의 연결관에서 발생되는 누수량, wi: i절점의 누수량(=0.5×wij), Qinflow: 절점의 유입량, Qdis .: 절점의 유출량, n: 유입과 유출의 균형이 완성된 계산 횟수를 의미한다.
이때, 상기 누수계수(Cij)는 관노후도나 파손 정도 또는 토양특성 등에 따라 결정되는 값인데, 조사방법 및 누수와의 관계에 대한 정립이 복잡하기 때문에 Wtot와 모델로부터 산정된 누수량의 합(∑wi)과의 비교를 통하여 결정할 수 있으며, 누수계수 값이 클수록 잠재적 누수 발생량이 증가함을 나타낸다.
관 상태 평가 모듈(130)은 관 제원, 매설운영환경, 유지관리, 현장 직접조사 정보 및 관체 분석 자료 등의 평가 인자를 이용해 자동으로 관의 상태를 예측하고, 평가하는 기능을 수행한다.
이때, 관 상태 평가 모듈(130)은 관 상태를 예측하기 위한 모델로, 관종별 점수평가 모델, 물리적 모델, 파손이력-손익분기분석 모델 등을 포함하며, 관종별 점수평가 모델은 관경, 매설년수, 수질 부식성, 토양 부식성, 토양종류, 매설깊이, 도로 형태, 최대수압, 파손 건수, 밸브/급수전 밀도, 전기방식 여부 등의 정보를 이용하여 관종별로 평가 인자에 해당하는 조건 값과 가중치를 곱하고, 이를 합산한 후 노후도 보정계수를 적용하여 각 관종별 노후도 점수를 산출함으로써 노후도 상태 등급을 부여하여 상태등급에 따른 개량방안을 도출하는 등의 방식으로 구성된다.
이와 같은 관 상태 평가 모듈(130)을 통해 관종별 점수 평가를 수행하기 위한 관종별 평가 항목과 조건값은, 가령 다음의 <표 2>와 같이 주어질 수 있다.
또한, 관 상태 평가 모듈(130)의 관종별 점수 평가를 위한 관종별 점수 평가의 평가 인자별 가중치는, 가령, 다음의 <표 3> 등과 같이 주어질 수 있다.
주) 가중치의 합은 최대 0.8 이상이 되도록 함
관 상태 평가 모듈(130)의 관종별 점수 평가의 관종별 평가 항목 조건값, 가중치 및 매설 년수에 따른 관상태 보정 계수를 고려한 최종 노후도 점수는, 예를 들어, 다음의 <수학식 2>와 같이 산정할 수 있다.
여기서, 
= 관종별 평가항목의 조건값, 
= 관종별 평가항목의 가중치, 
= 매설년수 별 관상태 보정계수이다.
여기서, 상기 매설년수 별 관상태 보정계수는, 예를 들면, 다음의 <표 4>와 같이 주어질 수 있다.
관 상태 평가의 물리적 모델은 상수도관에 전달되는 하중과 응력을 자동 산정하고, 탑재된 부식 속도 및 잔존 강도 예측 모델을 통하여 잔존 두께 및 잔존 강도 등을 예측함은 물론, 내외압으로 인한 응력에 대한 안전계수(Safety Factor, SF)를 도출함으로써, 안전계수에 따라 현재의 구조적 안전성(파손위험성)을 예측 및 판단하여 개량우선순위 또는 개량방안 등을 결정하는 기능을 포함하고 있으며, 상기 부식 속도 및 잔존 강도 예측 모델을 이용하여 매설년수 경과에 따른 안전계수의 변화를 예측하여 파손에 이르는 시기를 추정함으로써 물리적인 잔존 수명 예측을 통한 관의 잔존 수명이나 관의 물리적 최적 교체 시기 산정을 위한 기능 등을 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 관 상태 평가 모듈(130)의 관 상태 평가를 위한 물리적 모델에 의한 파손 위험성 예측 과정을 정리하면 다음의 <표 5>와 같다.
즉, <표 5>를 참조하면, 상수도관의 파손 위험성 예측은 관 제원 정보, 운영 환경 정보 및 매설 환경 정보 등이 종합적으로 고려된 상태에서 하중 산정 및 응력 평가를 통해 관의 잔존 두께나 잔존 강도 등을 추정하고, 이를 바탕으로 안전도 및 우선순위 등을 고려함으로써 개량시기를 결정하도록 이루어짐을 알 수 있다.
다시 말해, 관 상태 평가 모듈(130)의 관 상태 평가는 관 상태의 예측을 통해 물리적 또는 경제적 개량 시기 도출이나 개량 우선순위 설정 등을 지원하는 기능을 수행하기 위한 구성요소로서, 관종별 점수평가에 따른 노후도 점수, 물리적 모델에 의한 안전계수, 관의 교체 비용이나 보수/보강 비용을 고려한 경제적인 관점에서의 개량 교체시기와 개량방안을 제시하게 된다.
한편, 보다 정확한 관 상태 정보의 수집 등을 위하여 현장조사 및 관체분석 자료를 토대로 상수도관의 상태에 따른 정확하고 객관적인 개량방안을 제시할 수 있음은 당연하며, 이 경우 상기 관 상태 평가 모듈(130)의 입력 데이터가 별도의 센서 등을 통한 자동 입력 이외에 관리자 등의 직접 입력 등을 통해 수집 가능함은 당업자에 있어 자명할 것이다.
수리/수질 진단 모듈(140)은, 관로 정보, 수용가 정보 또는 유량이나 수압 측정 데이터를 이용하여 감압 밸브에 대한 제어 기능 수행을 위한 수리 진단 모듈과 수질 변동성 및 수질 안정성 평가 기능을 수행하기 위한 수질 진단 모듈 등으로 구성될 수 있는데, 상기 관망 해석 모듈(120)을 통해 해석된 관망의 구역별 누수량 및 수질 정보를 포함하는 수리/수질 정보를 분석하는 기능 등을 수행한다.
여기서 상기 수리 진단 모듈은, 관망도(GIS) 내에 계획중인 또는 운영중인 감압 밸브에 대해 제어 방식(고정 유출식, 시간 제어식, 유량 비례 제어식 등)을 구분하여 파악하고, 이에 따른 누수저감량 추정 및 최적 감압밸브 구경을 결정하는 기능을 수행할 수 있다. 그리고 상기 수질 진단 모듈은, 상기 수리 진단 모듈의 유량 및 수압 데이터 등을 기반으로 산정된 체류 시간 데이터 등을 이용하여 관로 내 잔류 염소 또는 소독 부산물 등의 거동 예측과 같은 기능들을 수행하게 된다.
상기 수질 진단 모듈에 의해 평가되는 수질 변동성은 정수장 수질 대비 관로 지점 수질의 악화 정도를 나타내며, 수질 안정성은 각 구간 마다의 수질 기준 대비 오염물질 등의 항목 별 농도를 의미한다. 즉, 수질 변동성은 송수관, 배수지 및 급수관과 배수관 등의 각각의 관로 지점에서의 잔류 염소, 탁도 및 기타 부산물 등의 평가항목에 대한 객관적인 평가를 통해 측정될 수 있으며, 수질 안정성은 미생물 등의 평가항목에 대한 분석 결과를 점수화 또는 등급화 등의 방법으로 평가된다.
이때, 수질 변동성이나 수질 안정성의 측정을 위한 평가항목의 종류나 세부 기준 및 구체적인 평가 방법 등이 상황이나 환경 등에 따라 조금씩 달라질 수 있음은 당연하다. 아울러, 상기 수질 진단 모듈에 입력되는 유량이나 수압 등과 같은 각종 데이터의 수집을 위해 통상의 어떠한 센서가 적용되어도 무방함은 당업자에 있어 자명할 것이다.
시설 개선 의사 결정 모듈(150)은, 상기 관 상태 평가 모듈(130) 및 상기 수리/수질 진단 모듈(140)로부터 수집된 데이터를 이용하여 관 개량 우선순위를 결정하는 기능을 수행한다. 즉, 시설 개선 의사 결정 모듈(150)은 상기 관 상태 평가 모듈(130) 또는 상기 수리/수질 진단 모듈(140)로부터 수집된 데이터를 이용하여 면적(面的) 개량 우선 순위 및 선적(線的) 개량 우선 순위를 산정하고, 이를 상수도 관망도(GIS) 상에 표출하게 되는데, 면적 개량 우선 순위는 무수수량, 관 상태 간접 평가, 불량 관종, 누수 사고 빈도, 수질 기준 위반율이나 수질 민원 빈도 등의 평가 항목에 대해 유수율 기준으로 가중치를 부여하여 산정한 관망 개량 우선 순위를 의미한다. 그리고 선적 개량 우선 순위는, 진단 구역의 평가 대상 관로를 시설적, 수리적, 수질적, 수량적 또는 경제적 등의 기준에 의해 평가하고 이를 종합함으로써, ‘계속 사용’이나 ‘개량’ 등의 항목으로 결과 제시 가능한 평가 기준을 의미한다. 상기 선적 개량 우선 순위에서 시설적 평가는 시설 진단 결과에 따른 평가이고, 수리적 평가 및 수질적 평가는 수리 진단 및 수질안정성 진단에 따른 평가이며, 수량적 평가는 누수율 진단에 따른 평가이고, 상기 경제적 평가는 시설진단에서 시행되는 손익분기점 분석결과에 따른 평가를 의미한다. 이러한 평가 결과는 취합되어 종합적인 평가 결과가 산출됨으로써 해당 관로의 '계속 사용'이나 '개량' 등의 결과가 산출되어, 관로의 개량 우선 순위가 산정되게 되는 것이다.
즉, 면적 개량 우선 순위란, 관망도 상에서 주요 배수구역이나 블록 등과 같이 공간적으로 분리되어 나타나는, 면적으로 표현되는 진단 구역에 대한 개량 우선 순위를 의미하며, 선적 개량 우선 순위란, 관망을 구축하면서 개별 관로들에 대해 매설년도, 관종 및 관경 등을 기준으로 분할하여 그룹핑한 진단 구간에 대한 개량 우선 순위를 의미한다. 이러한 진단 구역이나 진단 구간은 관망 모델 생성시 설정될 수 있으며, 진단 결과를 표현하는 단위로 사용 가능할 수 있다.
여기서, 상기 시설 개선 의사 결정 모듈(150)에 의해 면적 개량 우선 순위 및 선적 개량 우선 순위가 산정되는 과정에, 상수도 관망도(GIS) 등을 통해 관리되는 수질 민원 발생 빈도 데이터 등이 반영되어도 좋다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 GIS를 이용한 상수관망 진단 및 평가 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GIS를 이용한 상수관망 진단 및 평가 과정은 관망 모델 작성 과정(S210), 관망 수리해석 및 진단 과정(S220), 수리/수질 진단 평가 과정(S230), 관 상태 평가 및 예측 과정(S240) 및 시설 개선 종합 의견 제시 과정(S250) 등으로 이루어짐을 알 수 있다.
즉, 누수량 자동 배분 방식의 적용을 통해 오류가 보정된 관망 모델의 작성(S210) 및 이에 대한 수리해석 과정(S220)을 통해 생성된 데이터와, 수리/수질 진단 평가 과정(S230)을 통해 생성된 다양한 정보 및 관 상태 평가 및 예측 과정(S240)을 통해 생성된 경제적인 관점에서의 관 교체 가능 시기 정보 등을 이용하여 시설 개선 종합 의견 제시 과정(S250)에 의해 최종적인 개별 블록 등을 기본으로 하는 면적 개량 우선 순위 및 개별 관로 등을 기본으로 하는 선적 개량 우선 순위가 산정되어 상수도 관망도 상에 표출된다.
이때, 최종적인 면적 개량 우선 순위 및 선적 개량 우선 순위 산정 과정에 상수도 관망도(GIS) 등을 통해 관리되는 누수 이력이나 민원 등의 각종 관망 운영 및 정비 관련 정보가 반영될 수 있음은 전술한 바 있다.
도 3은 도 1 및 도 2에 적용되는 관 상태 평가 모듈의 관 상태 평가를 위한 시설 진단 프로세스를 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 적용되는 관 상태 평가를 위한 시설 진단 프로세스는 대상 지역 선정 및 관로 정보 수집 과정(S310), 진단 구역/구간 분할 과정(S320), 관 상태 평가 과정(S330) 및 관 상태 등급 제시 과정(S340) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
다시 말해, 관 상태 평가 모듈(130)이 관종별 점수평가에 따른 노후도 점수 또는 상수도관의 하중이나 응력, 잔존 두께 및 강도 등을 계산하여 안전계수를 산정하거나, 관의 잔존 수명이나 관의 최적 교체 시기 산정을 위한 손익 분기 등을 산출하기 위해 필요로 하는 관제원, 운영, 매설환경, 유지관리 정보 등의 인자의 수집을 위해서는, 대상 지역의 선정에 따른 관로 정보 수집(S310)이 이루어진 후 진단 구역 및 구간을 분할(S320)한 상태에서 관 상태의 평가(S330)가 수행됨을 알 수 있다.
여기서, 관 상태 평가(S330)는 관종별 점수 평가, 물리적 파손 위험성 예측 및 파손이력-손익분기분석 모델 등과 같은 간접 평가뿐만 아니라, 매설 환경 조사, 토양 부식성 평가, 관체 분석 및 안전 계수 산정 등과 같은 직접 평가 과정을 통해서도 이루어질 수 있다. 상기 관 상태 평가 과정(S330)을 통해 획득된 데이터를 이용해 종합적인 관 상태에 대한 등급의 제시(S340)가 이루어질 수 있음은 도면에 도시된 바와 같다.
도 4는 도 1 및 도 2에 적용되는 수리/수질 진단 모듈의 수리 진단 프로세스를 나타낸 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상수관망 진단 시스템에 적용되는 수리/수질 진단 모듈의 수리 진단 프로세스는, 자료 입력(S410), 현재 상태 정보 파악(S420), 수압 제어 분석(S430), 결과 평가(S440) 및 감압 밸브 최적 규격 제시(S450) 등의 과정으로 이루어짐을 알 수 있다.
즉, 자료 입력 과정(S410)을 통해 구역 시설 정보, 지형 정보, 대수용가 현황 및 유량, 수압 등의 자료가 입력된 상태에서, 센서 등의 동작에 의해 시간별 유량, 수압 및 손실수두 등의 현재 상태 정보가 파악(S420)되면, 고정 유출, 시간 제어 또는 유량 비례 제어 등의 작동 방식에 대응되도록 각각의 감압 밸브들에 대한 수압 제어 기준 등이 분석(S430)되어 제시된다. 이어서, 감압 밸브 설치 조건에 따른 결과의 산정 및 평가(S440)가 수행되면, 이에 따라 감압 밸브의 최적 규격이 제시(S450)되어 상수도 관망도 등에 표출이 이루어지게 되는 것이다.
이와 같은 수압 제어 기준이나 감압 밸브의 최적 규격 산출을 위해서는 정확한 수압 독립 유량과 수압 종속 유량(누수량)의 산정이 이루어져야 하는데, 수압 독립 유량의 산정을 위해서는 앞서 누수량 자동 배분 방식의 설명을 위해 언급했던 BABE 이론 등이 적용될 수 있다.
BABE 이론이 적용된 수압 독립 유량 산정 방식은 아래의 <표 6>에 예시하였다.
이때, [수압 종속 유량(누수량) = 야간 최소 유량 - 수압 독립 유량]이므로, 상기와 같은 방식 등에 의해 수압 독립 유량이 산정되면 정확한 수압 종속 유량 또한 산정 가능하다.
즉, 상기한 바와 같은 다양한 기능 모듈들의 다양한 프로세스를 통해 산출된 데이터들이 시설 개선 의사 결정 모듈(150)에 의해 종합됨으로써, 효율성 및 경제성 등이 합리적으로 고려된 관 개량 우선순위의 결정이 이루어지게 되는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
110: 관망 모델 자동 생성 모듈 120: 관망 해석 모듈
130: 관 상태 평가 모듈 140: 수리/수질 진단 모듈
150: 시설 개선 의사 결정 모듈
130: 관 상태 평가 모듈 140: 수리/수질 진단 모듈
150: 시설 개선 의사 결정 모듈
Claims (10)
- 관망도에 대해 수압, 유속 및 누수량 정보를 이용한 오류 검증과 보정 기능을 통해 도형정보와 속성정보를 자동 수정하고 관망진단을 위한 관망모델을 자동으로 생성하는 관망모델 자동 생성 모듈(110); 상기 관망모델 자동 생성 모듈(110)에 의해 생성된 관망모델에 대해 수압, 유속 및 누수량 정보를 고려해 관망을 해석하기 위한 관망 해석 모듈(120); 상기 관망 해석 모듈(120)을 통해 해석된 관망 내의 관 상태를 소정의 평가 인자를 이용해 자동으로 평가하기 위한 관 상태 평가 모듈(130); 상기 관망 해석 모듈(120)을 통해 해석된 관망의 구역별 누수량 및 수질 정보를 포함하는 수리/수질 정보를 분석하기 위한 수리/수질 진단 모듈(140); 및 상기 관 상태 평가 모듈(130) 및 상기 수리/수질 진단 모듈(140)로부터 수집된 데이터를 이용하여 관 개량 우선순위를 결정하기 위한 시설 개선 의사 결정 모듈(150);을 포함하되,
상기 관망모델 자동 생성 모듈(110)에 적용되는 오류 검증을 위한 누수량 정보는 관망 해석 시 자동 배분되는 파열 누수량 및 배경 누수량 정보, 또는 수압 및 누수계수를 이용한 누수량 정보를 포함하며, 상기 관망모델 자동 생성 모듈(110)은 GIS 상의 관로 정보를 포함하는 시설정보의 오류 탐색 기능을 구비하고, 상기 누수계수는 관노후도 정보, 파손정도 정보 및 토양특성 정보에 기반하여 산정되며,
상기 시설 개선 의사 결정 모듈(150)은 상기 관 상태 평가 모듈(130) 또는 수리/수질 진단 모듈(140)로부터 수집되는 데이터 중 무수수량, 관 상태 간접평가, 불량 관종, 누수 사고 빈도, 수질 기준 위반율 중 어느 하나 이상의 항목을 유수율 기준으로 부여된 가중치에 따라 평가하여 구역 단위의 면적(面的) 개량 우선 순위를 산정하고,
관로의 시설 진단에 따른 시설적 평가, 수리 진단에 따른 수리적 평가, 수질안전성 진단에 따른 수질적 평가, 누수량 진단에 따른 수량적 평가 중 어느 하나 이상의 평가를 종합하여 구간 단위의 선적(線的) 개량 우선 순위를 산정하며,
상기 산정된 면적 개량 우선 순위 및 선적 개량 우선 순위를 상수도 관망도 상에 표출하는 것을 특징으로 하는 상수관망 진단 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 관 상태 평가 모듈을 통해 관 상태를 평가하기 위해 적용되는 평가 인자는, 관경, 매설년수, 수질 부식성, 토양 부식성, 토양종류, 매설 깊이, 도로 형태, 최대 수압, 파손 건수, 밸브/급수전 밀도, 전기방식 여부 정보 가운데 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 상수관망 진단 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 관 상태 평가 모듈은, 상기의 평가 인자를 이용하여 관종별 점수 평가 및 관의 잔존 수명 예측 또는 손익 분기를 계산하고, 이를 통해 관의 최적 교체 시기를 산정하는 것을 특징으로 하는 상수관망 진단 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 수리/수질 진단 모듈은, 관로 정보, 수용가 정보 또는 유량이나 수압 측정 데이터를 이용하여 감압 밸브에 대한 제어 기능 수행을 위한 수리 진단 모듈; 및
수질 변동성 및 수질 안정성 평가 기능을 수행하기 위한 수질 진단 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 상수관망 진단 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 수리 진단 모듈은 관망 모델 내의 다수의 감압 밸브에 대해 각각의 제어 방식을 파악하고, 이에 대응되도록 누수저감량 추정 및 최적 감압 밸브 구경을 결정하는 것을 특징으로 하는 상수관망 진단 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 수질 진단 모듈은 상기 수리 진단 모듈의 유량 및 수압 데이터를 기반으로 산정된 체류 시간 데이터를 이용하여 관로 내 잔류 염소 또는 소독 부산물의 거동 예측 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 상수관망 진단 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 시설 개선 의사 결정 모듈은, 상기 면적 개량 우선 순위 및 선적 개량 우선 순위의 산정 시 수질 민원 발생 빈도 데이터를 반영하는 것을 특징으로 하는 상수관망 진단 시스템.
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