KR101381192B1 - 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하수도의 우수 관제 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중앙 우수 관제 센터에서 지능형 양방향의 실시간 제어 (Real Time Control: RTC) 기능을 가지는 현장 제어반들 및 센서 유닛 및 제어 유닛들 간의 양방향 실시간 통신을 수행하여 우수관로를 흐르는 우수를 관제하고, 수문을 제어하여 초기 고농도의 유출수는 우수 저류조로 이송하고, 저 농도의 유출수는 하천으로 방류하도록 관리하며, 공간질의기법을 이용한 우수관거 모델링을 통해 강우에 의한 지역별 관거를 통해 역류하는 물의 량을 계산하여 수문 사전 예측 제어 및 갑작스런 우수 증가에 따른 수문 긴급 제어를 수행하여 유출수를 바로 하천으로 방류하도록 제어하는 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 하수도의 우수 관제 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중앙 우수 관제 센터에서 양방향의 실시간 제어 허브(Real Time Control Hub: RTCH) 기능을 가지는 현장 제어반들, 센서 유닛 및 제어 유닛들 간의 양방향 실시간 통신을 수행하여 우수관로를 흐르는 우수를 관제하고, 수문을 제어하여 초기 고농도의 유출수는 우수 저류조로 이송하고, 저 농도의 유출수는 하천으로 방류하도록 관리하며, 공간질의기법을 이용한 우수관거 모델링을 통해 강우유출 해석을 수행하여 역류하는 물의 량(이하 "내침량"이라 함)을 계산하여 침수방지설비의 사전 예측 제어하고, 갑작스런 우수 증가에 따른 수문 및 펌프설비와 같은 침수방지 시설의 긴급 제어를 수행하여 강우유출수의 우수저류시설로의 조기 유입 및 하천 직방류를 제어하는 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 분류식 하수구에서는 강우 시 내린 우수는 분류식 하수구인 우수관을 통해 토구로 흘러가게 되며, 토구를 통해 하천으로 방출된다. 분류식 하수도란 우수가 흐르는 우수관과 하수가 흐르는 하수관이 분리되어 있는 하수도이다.
그러나 강우 초기에는 각종 비점오염원에 의해 우수 내에 오염부하가 증가한다. 이러한 초기 우수의 오염부하가 그대로 하천으로 유입되어 하천의 수질을 악화시킬 수 있는 문제점이 있었다.
이러한 강우 초기의 각종 비점 오염원에서 발생하는 오염된 초기 빗물을 효율적으로 처리하기 위한 방법으로는 초기 우수를 저류시설에 모아두었다가 하수처리장으로 보내어 수처리하고, 비점 오염원이 제거되는 초기 강우 이후의 깨끗한 우수는 바로 하천으로 방류하는 방식이 주로 사용된다.
그러나 초기 우수를 보관하려면 향후 발행 가능한 강우사상으로부터 초기우수의 발생가능성을 예측하기 위한 우수관거 시뮬레이션을 수행하여 강우유출수를 예측하고 관거 내부로 흐르게 되는 강우 유출 수량을 계산하여 관거통수능을 판단하고, 판단된 정보에 대응하는 공간과 시설을 확보해야 하며, 이러한 많은 시설들에 인원들을 투입하여 상시 유지 관리하여야 한다.
이러한 하천의 수질 악화를 방지하고 경제적인 부담을 줄이기 위해 최근에는 강우, 하수량, 수문수위를 원격으로 통합 관리하고, 부속시설을 GIS로 관리를 수행하며, 실시간 유량, 수위 등을 모니터링하고, 초기우수에 대한 수문제어를 수행하기 위한 다양한 방안들이 연구되어지고 있는 추세에 있다.
상술한 바와 같이 일반적인 우수 관제 시스템은 많은 공간과 시설을 확보해야 하고 상기 공간과 시설들을 유지 관리하기 위한 많은 인원을 투입해야 하므로 많은 경제적인 부담이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 종래 우수 관제 시스템의 의사결정 기법인 우수관거 시뮬레이션을 수행하기 위해 관의 형태(원형, 박스형, 사다리꼴형 등), 관 길이, 관경사, 관과 관사이의 맨홀 깊이, 맨홀상부 지표면의 높이, 맨홀 바닥의 깊이 등의 우수관거 정보와, 하수관 상부인 지표면의 토지이용 형태(녹지, 인공시설물 등), 지표면 경사와 같은 수문유출해석에 필요한 지리정보들을 필요로 하고, 상기 우수관거 정보와 지리정보들 사이의 연관성을 맺기 위해 관리자가 일일이 텍스트 중심의 정보 연계를 수행하여야 하므로 우수관거 정보 및 지리정보 중 하나 이상의 정보가 변경되면 새롭게 정보 연계를 수행하여 연계정보를 생성하여야 하므로 연계정보에 많은 시간과 많은 인력을 필요로 하는 문제점이 있었다. 또한, 이는 시설 관리 및 유지 비용을 상승시키는 요인이 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 중앙 우수 관제 센터에서 지능형 양방향 RTCH 기능을 가지는 현장 제어반들, 센서 유닛 및 제어 유닛들 간의 양방향 실시간 통신을 수행하여 우수관로에 흐르는 우수를 관제하고, 수문을 제어하여 초기 고농도의 더러운 우수는 우수 저류조로 이송하고, 저 농도의 깨끗한 우수는 하천으로 방류하도록 관리하는 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 기상 정보를 이용한 홍수발생상황에 대한 사전 예측 및 갑작스런 우수 증가에 따른 수문 긴급 제어를 수행하여 대량의 우수는 바로 하천으로 방류하고 저류조의 기능을 상실하지 않도록 제어하는 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 공간질의 기법에 의한 우수관거 정보 및 지리정보의 연계정보를 자동 생성하여 우수관거 모델링을 수행하여 예상 강우에 따른 우수관거의 유출량을 예측하고, 예측된 유출량에 의해 우수저류시설, 수문 및 펌프설비 등과 같은 도시침수 방지시설을 관리하는 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시간 제어 기반의 우수 관리 시스템은: 우수관로로 유입되는 강우량, 하천과 우수관로가 만나는 토구에 설치되어 우수관로를 통해 하천으로 방류되는 우수의 수위 및 오염도를 실시간 모니터링하고 모니터링되는 우수의 수위 및 오염도를 포함하는 우수 모니터링 정보를 생성하여 주기적으로 전송하며, 우수 저류조를 포함하여 오염도가 미리 설정된 기준치보다 높고 강우 유출수 수질이 건기 유출수 수질로 회복하는 시점까지의 초기 우수를 상기 우수 저류조에 저장하고, 상기 측정되는 오염도가 제2기준치 보다 낮아지는 초기 우수 이후의 우수를 토구로 흘리는 다수의 현장 우수 관리부; 및 상기 각 현장 우수 관리부로부터 우수 모니터링 정보를 수신받아 표시하여 상기 각 현장 우수 관리부가 설치된 토구의 우수관로를 통해 방류되는 우수를 상기 우수의 수위와 오염도에 의해 원격지에서 실시간 관제하고, 상기 현장 우수 관리부가 설치된 지역별 우수관거와 관련된 우수관거 정보, 상기 우수관거가 설치된 표면의 지리정보를 저장 관리하며, 상기 우수관거 정보 및 지리정보의 새로운 정보의 생성 및 기존 정보의 갱신 시 우수관거 정보와 지리정보에 대해 연관정보를 생성하고, 지역별 강우정보 획득 시 지역별 강우정보와 지역별 우수관거 정보, 지리정보 및 연관정보에 의해 우수관거 모델링을 수행하여 지역별 우수관거의 내침량을 계산하고, 내침량에 의한 사전 우수관거 관제를 수행하는 중앙 우수 관제 서버부를 포함하되, 상기 중앙 우수 관제 서버부는, 상기 각 현장 우수 관리부로부터 우수 모니터링 정보를 수신받아 표시하여 상기 각 현장 우수 관리부가 설치된 토구의 우수관로를 통해 방류되는 우수를 상기 우수의 수위와 오염도에 의해 원격지에서 실시간 관제하는 현장 관리부; 강우정보를 포함하는 기상정보를 제공하는 기상청 서버에 접속하여 기상정보를 수집하는 기상정보 수집부; 상기 현장 우수 관리부가 설치된 지역별 우수관거와 관련된 우수관거 정보, 상기 우수관거가 설치된 표면의 지리정보를 저장 관리하며, 상기 우수관거 정보 및 지리정보의 새로운 정보의 생성 및 기존 정보의 갱신 시 우수관거 정보와 지리정보에 대해 연관정보를 생성하고, 지역별 강우정보 획득 시 지역별 강우정보와 지역별 우수관거 정보, 지리정보 및 연관정보에 의해 우수관거 모델링을 수행하여 지역별 우수관거의 내침량을 계산하는 우수관거 모델링부; 및 상기 획득된 강우정보를 분석하여 폭우정보가 있는지를 판단하고, 폭우정보가 있으면 상기 계산된 내침량이 미리 설정된 기준치 이상이면 사전에 상기 현장 우수 관리부를 제어하여 우수가 토구를 통해 하천으로 방출되도록 사전제어를 수행하는 사전 제어 유추부를 포함하며, 상기 우수관거 모델링부는, 지리적 위치 정보를 포함하는 지역별 우수관거 정보, 지리정보, 우수관거 정보와 지리정보의 연관정보를 저장하는 저장부; 상기 지역별 우수관거 정보들 중 임의의 우수관거 정보 및 상기 지리정보 중 적어도 하나 이상에 대해 갱신 또는 새로운 정보가 생성에 의한 정보 갱신 이벤트가 발생하면 상기 우수관거 정보 및 지리정보를 공간 질의 기법에 적용하여 연관정보를 생성 및 갱신하는 위상정보 생성부; 입력수단, 강우정보 수집부 및 상기 사전 제어 유추부 중 적어도 하나 이상으로부터 강우정보를 획득하여 출력하는 강우정보 획득부; 상기 우수관거 정보, 지리정보 및 연관정보들에 의해 지역별로 관거 통수능을 계산하여 연관정보의 해당 관거정보에 매핑하여 저장하는 관거 통수능 계산부; 및 상기 우수관거 정보, 지리정보 및 관거 통수능 정보를 포함하는 연관정보 및 강우정보에 의해 지역별 관거의 내침량을 계산하는 내침량 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 현장 우수 관리부는, 상기 토구로 이어지는 우수관로 상에 설치되는 상기 우수 저류조; 상기 우수 저류조 입구에 구성되어 우수관로를 흐르는 우수가 상기 우수 저류조에 저장되거나 토구측으로 흐르도록 개폐되는 우수 저류조 수문; 상기 토구 입구에 설치되어 토구로 흐르는 우수가 하천으로 방류하거나 차단하는 토구 수문; 상기 우수관로의 수위 및 오염도를 측정하여 출력하는 우수관로 센서 유닛, 우수 저류조에 저장되는 우수의 수위 및 오염도를 측정하여 출력하는 우수 저류조 센서 유닛; 상기 우수 저류조 수문 및 토구 수문을 제어하는 수문 제어 유닛을 포함하는 우수 수문 제어부; 및 상기 센서 유닛 및 제어 유닛과 연결되어 상기 우수관로를 흐르는 우수 및 우수 저류조에 저장되는 우수의 수위 및 오염도를 모니터링하고 상기 우수 모니터링 정보를 상기 중앙 우수 관제 서버부로 실시간 제공하며, 상기 중앙 우수 관제 서버부로부터 제어신호를 수신받고 상기 제어신호에 따라 상기 제어 유닛을 제어하는 현장 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 현장 제어부는, 상기 센서 유닛을 통해 갑작스런 우수량의 증가에 따른 긴급 조치 여부를 판단하고, 긴급 조치 판단 시 우수 저류조의 수문이 열려 있으면 상기 제어 유닛을 제어하여 우수 저류조 수문을 닫고, 토구 수문을 개방하고, 우수 저류조 수문이 닫혀 있으면 토구 수문만을 개방하는 긴급 조치를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 현장 우수 관리부는, 상기 토구로 이어지는 우수관로 상에 설치되는 상기 우수 저류조; 상기 우수 저류조 입구에 구성되어 우수관로를 흐르는 우수가 상기 우수 저류조에 저장되거나 토구측으로 흐르도록 개폐되는 우수 저류조 수문; 상기 토구 입구에 설치되어 토구로 흐르는 우수가 하천으로 방류하거나 차단하는 토구 수문; 상기 우수관로의 수위 및 오염도를 측정하여 출력하는 우수관로 센서 유닛, 우수 저류조에 저장되는 우수의 수위 및 오염도를 측정하여 출력하는 우수 저류조 센서 유닛; 상기 우수 저류조 수문 및 토구 수문을 제어하는 수문 제어 유닛을 포함하는 우수 수문 제어부; 및 상기 센서 유닛 및 제어 유닛과 연결되어 상기 우수관로를 흐르는 우수 및 우수 저류조에 저장되는 우수의 수위 및 오염도를 모니터링하고 상기 우수 모니터링 정보를 상기 중앙 우수 관제 서버부로 실시간 제공하며, 상기 중앙 우수 관제 서버부로부터 제어신호를 수신받고 상기 제어신호에 따라 상기 제어 유닛을 제어하는 현장 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 현장 제어부는, 상기 센서 유닛을 통해 갑작스런 우수량의 증가에 따른 긴급 조치 여부를 판단하고, 긴급 조치 판단 시 우수 저류조의 수문이 열려 있으면 상기 제어 유닛을 제어하여 우수 저류조 수문을 닫고, 토구 수문을 개방하고, 우수 저류조 수문이 닫혀 있으면 토구 수문만을 개방하는 긴급 조치를 수행하는 것을 특징으로 한다.
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상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시간 제어 기반의 우수 관리 방법은: 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템에 있어서, 중앙 우수 관제 서버부가 원격지에서 하천과 우수관로가 만나는 다수의 토구들 각각에 설치된 현장 우수 관리부를 통해 우수관로를 흘러 하천으로 방류되는 우수의 수위 및 우수의 오염도 정보를 포함하는 우수 모니터링 정보를 수신받아 해당 우수관로에서 토구를 통해 방류되는 우수를 실시간 모니터링하는 모니터링 과정과, 중앙 우수 관제 서버부가 오염도가 미리 설정된 기준치보다 높은 강우 유출수 수질이 건기 유출수 수질로 회복하는 시점까지의 초기 우수의 검출 시 우수 저류조로 초기 우수가 저장될 수 있도록 현장 우수 관리부의 우수 저류조 수문 및 토구 수문을 제어하고, 초기 우수 이후의 우수는 바로 토구를 통해 하천으로 방류되도록 우수 저류조 수문을 닫고, 토구 수문을 개방하고, 상기 현장 우수 관리부가 설치된 지역별 우수관거와 관련된 우수관거 정보, 상기 우수관거가 설치된 표면의 지리정보를 저장 관리하며, 상기 우수관거 정보 및 지리정보의 새로운 정보의 생성 및 기존 정보의 갱신 시 우수관거 정보와 지리정보에 대해 연관정보를 생성하고, 지역별 강우정보 획득 시 지역별 강우정보와 지역별 우수관거 정보, 지리정보 및 연관정보에 의해 우수관거 모델링을 수행하여 지역별 우수관거의 내침량을 계산하고, 내침량에 의한 사전 우수관거 관제를 수행하는 우수 관제 과정을 포함하되, 상기 우수 관제 과정은, 상기 각 현장 우수 관리부로부터 우수 모니터링 정보를 수신받아 표시하여 상기 각 현장 우수 관리부가 설치된 토구의 우수관로를 통해 방류되는 우수를 상기 우수의 수위와 오염도에 의해 원격지에서 실시간 관제하는 실시간 관제 단계; 강우정보를 포함하는 기상정보를 제공하는 기상청 서버에 접속하여 기상정보를 수집하는 기상정보 수집 단계; 지역별 강우정보 획득 시 지역별 강우정보와 지역별 우수관거 정보우수관거 정보 및 연관정보에 의해 우수관거 모델링을 수행하여 지역별 우수관거의 내침량을 계산하는 우수관거 모델링 단계; 및 상기 획득된 강우정보를 분석하여 폭우정보가 있는지를 판단하고, 폭우정보가 있으면 상기 계산된 내침량이 미리 설정된 기준치 이상이면 사전에 상기 현장 우수 관리부를 제어하여 우수가 토구를 통해 하천으로 방출되도록 사전제어를 수행하는 사전 제어 유추 단계를 포함하고, 상기 우수관거 모델링 단계는, 위상정보 생성부가 저장되어 있는 지역별 우수관거 정보들 중 임의의 우수관거 정보 및 지리정보 중 적어도 하나 이상에 대해 갱신 또는 새로운 정보가 생성에 의한 정보 갱신 이벤트가 발생하면 상기 우수관거 정보 및 지리정보를 공간 질의 기법에 적용하여 연관정보를 생성 및 갱신하는 위상정보 생성 단계; 강우정보 획득부가 상기 강우정보 수집 단계 및 상기 사전 제어 유추 단계 중 적어도 하나 이상의 단계로부터 강우정보를 획득하거나 입력부를 통해 강우정보를 획득하여 출력하는 강우정보 획득 단계; 관거 통수능 계산부가 상기 우수관거 정보, 지리정보 및 연관정보들에 의해 지역별로 관거 통수능을 계산하여 연관정보의 해당 관거정보에 매핑하여 저장하는 관거 통수능 계산 단계; 및 내침량 계산부가 상기 우수관거 정보, 지리정보 및 관거 통수능 정보를 포함하는 연관정보 및 강우정보에 의해 지역별 관거의 내침량을 계산하는 내침량 계산 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명은 중앙 우수 관제 센터와 다수의 현장 제어반들을 RTCH로 구성함으로써 중앙 우수 관제 센터는 다수의 현장 제어반들과 실시간 통신에 의한 각 현장 제어반이 설치된 우수관로의 상황을 실시간 관제할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 원격지에 있는 중앙 우수 관제 센터와, 우수관로와 하천이 만나는 토구에 구비되는 현장 제어반을 코드분할다중접속(CDMA), 롱 텀 에볼루션(LTE) 등과 같은 이동통신망을 통해 연결하므로 현장 제어반의 설치가 용이한 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 현장 제어반과 연결되는 다수의 센서를 통해 우수의 수위 및 저류조의 수위, 우수의 오염도 등을 측정하여 중앙 우수 관제 센터로 실시간 전송하므로, 관리자는 원격지에서 우수관로를 흐르는 우수를 실시간 관제할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 원격지의 우수 관제 센터에서 무선으로 연결되는 현장제어반을 통해 우수 저류조의 수문을 원격으로 제어함으로써 우수 저류조를 관제하는 인원을 최소화하여 유지보수 비용을 최소화할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 현장제어반에서 폭우로 인한 갑작스런 강우량 증가 시 이를 자체적으로 판단하여 긴급 처리한 후 우수 중앙 관제 센터로 통지하여 관리자에 의해 관리를 받도록 함으로써 폭우로 인한 우수의 넘침 및 우수관로 및 토구의 파손을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 중앙 우수 관제 센터의 중앙 우수 관제 서버가 기상청 등에서 제공하는 기상정보를 활용하여 폭우 등과 같이 단시간 내의 많은 강우가 발생할지를 예측하고, 많은 강우량이 예측되는 경우, 즉 우수관로 및 우수 저류조를 통한 우수의 처리가 불가능한 강우량이 예측되는 경우, 현장제어반을 사전에 미리 제어하여 많은 강우량에 사전 대비토록 제어하도록 함으로써 우수의 넘침으로 인한 피해를 사전에 방지하도록 할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 도구의 수문 제어를 수위에 근거하여 제어하되, 오염도가 측정되는 일정 시간 이후에는 오염도를 고려하여 수문을 제어하도록 함으로써 보다 정확한 수문 제어를 수행할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 공간질의기법을 이용하여 우수관거 정보와 지리정보를 연관 짓는 연계정보를 자동 생성하고, 자동 생성된 연계정보와 예측된 강우정보(강우량)에 의해 우수관거 모델링을 수행하여 일정 구역별 우수관거를 통한 내침량을 예측하여 우수를 관제하므로, 적은 비용과 인력으로 변화되는 우수관거 정보 및 지리정보에 대해 연계정보를 생성할 수 있고, 생성된 연계정보에 의해 보다 빠르게 계산된 내침량에 의해 우수를 제어할 수 있으므로, 강우에 의한 피해를 최소화시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템의 중앙 우수 관제 서버부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템의 현장 제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템의 RTC 유닛의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 방법을 나타낸 절차도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 현장 제어반에서 수문 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 현장 제어반에서의 긴급 수문 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 현장 제어반에서의 긴급 수문 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따른 중앙 우수 관리 서버부에서의 기상정보를 이용한 수문 사전 예측 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 현장 우수 관리부의 우수 저류조의 용량 결정방법을 설명하기 위한 유량 곡성 및 오염곡선을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 중앙 우수 관리 서버부 및 현장 제어부의 우수관거 모델링부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 공간질의기법을 이용한 우수관거 정보 및 지리정보의 연관정보 생성 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템의 중앙 우수 관제 서버부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템의 현장 제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템의 RTC 유닛의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 방법을 나타낸 절차도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 현장 제어반에서 수문 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 현장 제어반에서의 긴급 수문 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 현장 제어반에서의 긴급 수문 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따른 중앙 우수 관리 서버부에서의 기상정보를 이용한 수문 사전 예측 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 현장 우수 관리부의 우수 저류조의 용량 결정방법을 설명하기 위한 유량 곡성 및 오염곡선을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 중앙 우수 관리 서버부 및 현장 제어부의 우수관거 모델링부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 공간질의기법을 이용한 우수관거 정보 및 지리정보의 연관정보 생성 개념을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템의 구성 및 동작을 설명하고, 상기 시스템에서의 우수 관리 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 양방향 실시간 제어 기반의 우수 관리 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 현장 우수 관리부의 우수 저류조의 용량 결정방법을 설명하기 위한 유량 곡성 및 오염곡선을 나타낸 그래프이다.
본 발명에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템은 중앙 우수 관제 서버부(100)와 현장 우수 관제부(200)를 포함하고, 부가적으로 기상청 서버(10)를 더 포함한다.
상기 기상청 서버(10)와 중앙 우수 관제 서버부(100) 및 현장 우수 관제부(200)는 원거리 유무선 데이터 통신망(20)을 통해 연결되어 데이터 통신을 수행한다. 상기 원거리 유무선 데이터 통신망(20)은 인터넷망과 CDMA 이동통신망 또는/ 및 LTE 망 등과 같은 이동통신망이 결합된 망이다. 기상청 서버(10)와 중앙 우수 관제 서버부(100)는 인터넷망을 통해 연결되는 것이 바람직하고, 중앙 우수 관제 서버부(100)와 현장 우수 관제부(200)는 인터넷망을 통해 연결될 수도 있고, 이동통신망 및 인터넷망을 통해 연결될 수도 있을 것이다. 그러나 중앙 우수 관제 서버부(100)와 현장 우수 관제부(200)는 현장 우수 관제부(200)의 현장 제어부(210)의 설치를 용이하게 하기 위해 이동통신망을 통해 연결되는 것이 바람직할 것이다. 이를 위해 현장 우수 관제부(200)는 이동통신 전화번호를 가진다.
중앙 우수 관제 서버부(100)는 중앙 우수 관제 센터에 구비되어 분류식 우수관로와 하천이 만나는 다수의 토구에 설치되는 현장 우수 관제부(200)들과 무선데이터 통신을 수행하여 상기 각 토구의 우수 상태 및 현장 우수 관제부(200)의 상태 정보를 파악하여 관리자에게 보여주고, 관리자의 제어를 받아 임의의 현장 우수 관제부(200)를 제어하여 우수를 관리한다.
현장 우수 관제부(200)는 현장 제어반인 현장 제어부(210)와, 우수 저류조(234), 저류조 수문(231), 토구 수문(232) 및 우수 펌프(232)를 포함하는 우수 수문 제어부(230)와, 우수관로에 설치되어 우수관로를 흐르는 우수의 수위, 강우량 및 오염도를 측정하는 측정 RTC 유닛(250: 또는 "측정 유닛"이라 함)과, 상기 저류조 수문(231), 토구 수문(232) 및 우수 펌프(232)와 연결되어 각각을 제어하는 제어 RTC 유닛(240:또는 "제어 유닛"이라 함)을 포함한다. 상기 현장 제어부(210)와 측정 RTC 유닛(250) 및 제어 RTC 유닛(240)은 근거리 유무선 통신망(220)을 통해 연결될 수 있을 것이다. 상기 근거리 무선 통신망(220)은 와이파이망, 블루투스, 지그비(Zigbee) 및 광대역망(Ultra Wide Band: UWB) 중 하나에 의해 구성되는 PAN(Personal Area Network) 망 등이 될 수 있을 것이다.
상기 우수 저류조(234)의 용량은 도면 10에 나타낸 그래프에서 보이는 바와 같이 조사된 유량-수질자료를 통하여 유량곡선과 오염곡선을 도출하고 수질이 건기상태로 회복되는 시점, 즉 강우초기에 평시 수계의 수질보다 악화되었다가 다시 강우 유출수 수질이 건기 유출수 수질로 회복하는 시점까지의 유량으로 결정하는 것이 바람직하다.
측정 RTC 유닛(250)은 우수가 흐르는 우수관로 등에 설치되어 수위 및 오염도를 측정하고, 우수 저류조(234) 내부에 설치되어 우수 저류조(234)에 저장되는 우수의 수위를 측정하여 현장 제어부(210)로 출력한다.
제어 RTC 유닛(240)은 저류조 수문(231) 및 토구 수문(232)을 열고 닫는 모터 및 우수 펌프(232)와 각각 연결되고, 현장 제어부(210)의 제어를 받아 해당 수문을 열고 닫거나 우수 펌프(233)를 제어한다.
그러나 상기 측정 RTC 유닛(250) 및 제어 RTC 유닛(240)을 구성하지 않고, 현장 제어부(210)와 우수의 수위 및 오염도, 전류조의 수위를 측정하는 각각의 센서들을 직접 연결하고, 우수 펌프(233)와도 직접 연결하여 수위 및 오염도를 측정하고 우수 펌프(233)를 제어하도록 구성할 수도 있을 것이다.
기상청 서버(10)는 일정 주기로 중앙 우수 관제 서버부(100)로 강우 시간 및 강우량 등과 같은 강우정보를 제공한다. 기상청 서버(10)는 스스로 일정 기간 단위로 강우정보를 제공하도록 구성될 수도 있고, 중앙 우수 관제 서버부(100)로부터 강우정보 요청 시 강우정보를 제공하도록 구성될 수도 있을 것이다.
기상청 서버(10)를 통해 강우정보를 제공받는 경우, 중앙 우수 관제 서버부(100)는 제공받은 강우정보, 및 미리 저장되어 있는 일정 지역별 우수관거 정보 및 지리정보와, 상기 저류조의 용량정보를 포함하는 우수관거 정보 및 지리정보에 의해 획득된 연계정보에 의한 우수관거 모델링을 통한 내침량을 분석하여 현장 우수 관제부(200)의 사전 제어 여부를 판단한다. 사전 제어 여부는 상기 우수관거 모델링을 통한 내침량을 분석한 결과 임의의 토구와 연결되는 우수관로를 통해 처리할 수 있는 우수량, 즉 강우량을 초과하는 우수가 발생될 것으로 예측되면 토구 수문(232)을 개방할 것을 요청하는 사전 제어 신호를 현장 우수 관제부(200)의 현장 제어부(210)로 전송한다. 그러면 이때, 현장 제어부(210)는 토구 수문(232)을 직접 제어 또는 제어 RTC 유닛(240)을 제어하여 토구 수문(232)을 개방한다.
그리고 중앙 우수 관제 서버부(100)는 최대 강우강도를 이용하여 홍수량을 산정하고 도시 유역에 대하여 수질과 수문 현상을 모의할 수 있는 환경 모델링을 수행한다.
상기 환경 모델링 방법으로는 합리식 모형 모델링 방식과 부정류 해석 모형 모델링 방식을 적용한다.
합리식 모형 모델링은 도시 우수 유출량을 산출하는 대표적인 모형으로서 최대강우강도를 이용하여 홍수량을 산정하는 방법으로 하기 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Q : 첨두유량(m3/s)
C : 유출계수
I : 강우강도(mm/hr)
A : 유역면적(ha)
그리고 부정류 해석 모델링(Storm Water Management Model: SWMM)은 주로 도시 유역에 대하여 수질과 수문 현상을 모의할 수 있는 모델로서, 단일 호우 사상은 물론 연속적인 모의도 가능하다. SWMM은 다양한 토지이용현황을 고려하여 지표에 떨어지는 강우량을 시간의 변화에 따라 예측할 수 있고, 이를 기초로 한 유출량을 예측할 수 있다. 더불어 유출량뿐만 아니라 오염물의 이동현상의 규명과 단일 강우사상 뿐만 아니라 장기간에 걸친 예측도 가능하다. 1회 강우를 대상으로 할 경우에는 시간 간격을 짧게 하여 우수관거 내 하수의 유량을 산정할 수 있다. 장기간에 걸친 예측이 필요할 경우에는 장기간에 걸쳐 수집된 강우량 자료를 기초로 CSO(Combine Sewer Overflow)의 유량 및 부하량을 규명할 수 있다.
상술한 바와 같이 우수 관리에 도시 유출수의 모델링 및 수질 모의 모델링을 수행함으로써 비에 의한 얼마만큼의 유량이 하천으로 유출되는지를 유추할 수 있고, 이를 표시하여 줌으로써 관리자가 우수 관리를 보다 효율적으로 할 수 있도록 도와줄 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 지능형 양방향 실시간 제어 기반의 우수 관리 시스템의 중앙 우수 관제 서버부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 중앙 우수 관제 서버부(100)는 중앙 관제 제어부(110), 원거리 통신부(120), 이동통신부(130), 표시부(140) 및 입력부(150)를 포함한다.
원거리 통신부(120)는 원거리 유무선 데이터 통신망(20)에 접속하여 원거리 유무선 데이터 통신망에 접속한 기상청 서버(10) 및 현장 우수 관제부(200)와 데이터 통신을 수행한다.
이동통신부(130)는 원거리 유무선 데이터 통신망(20) 중 이동통신망을 통해 기상청 서버(10) 및 현장 우수 관제부(200)와 데이터 통신을 수행한다.
표시부(140)는 제어부(110)의 제어를 받아 각 현장 우수 관제부(200)의 우수 유입 및 방출 상황 정보, 현재 강우정보에 대한 우수관거 모델링에 의해 구해진 지역별 내침량 정보 및 우수의 하천 유출 모델링 결과 정보들을 표시한다.
중앙 관제 제어부(110)는 본 발명의 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템의 전반적인 동작을 제어한다.
구체적으로, 중앙 관제 제어부(110)는 기상 정보 수집부(111), 사전 제어 유추부(112), 현장 비상조치 대응부(113), 현장 모니터링부(114), 현장 관리부(115), 우수 관제 보고서 생성부(116) 및 우수 유출 모델링부(117)를 포함한다.
기상 정보 수집부(111)는 원거리 통신부(120) 및 이동통신부(130) 중 하나를 통해 기상청 서버(10)와 연결하여 기상청 서버(10)로부터 실시간 강우정보를 포함하는 기상정보를 수집한다.
사전 제어 유추부(112)는 후술할 우수관거 모델링부(118)로부터 예측된 지역별 내침량 정보에 근거하여 현장 우수 관제부(200)가 설치된 지역별로 강우량과 해당 지역의 내침량을 비교하여 기상정보의 강우량을 안전하게 처리할 수 있을 지를 판단하고, 강우량이 해당 현장 우수 관제부(200)가 설치된 지역의 우수관거의 처리 강우량을 초과하면 사전 제어 모드를 설정하고, 사전 제어 신호를 생성하여 원거리 통신부(120) 또는 이동통신부(130)를 통해 해당 현장 우수 관제부(200)로 제공한다. 이때, 해당 현장 우수 관제부(200)는 사전 제어 신호를 수신받고, 포함된 명령에 따라 수문을 제어한다. 상기 사전 제어 신호에는 현장 우수 관제부(200)의 현장 제어부(210)는 저류조 수문(231)은 닫고, 토구 수문(232)은 개방하도록 하는 수문 제어 명령이 포함된다. 이는 우수관로로 유입되는 우수를 그대로 하천으로 방류하도록 한다.
현장 비상조치 대응부(113)는 원거리 통신부(120) 및 이동통신부(130)를 통해 현장 제어부(210)로부터 토구 수문 긴급 개방 통지 신호의 수신 시 표시부(140)에 토구 수문 긴급 개방 통지 신호를 송신한 현장 우수 관제부(200)의 우수 상황을 현장 모니터링부(114)로부터 입력받아 표시한다. 이때, 현장 비상조치 대응부(113)는 이동통신부(130)를 통해 미리 등록되어 있는 관리자의 이동통신단말기 번호로 수문을 긴급 개방한 토구 및 현장 우수 관제부(200)의 정보를 포함하는 메시지를 발송하도록 구성될 수도 있다.
현장 모니터링부(114)는 원거리 통신부(120) 및/또는 이동통신부(130)를 통해 현장 우수 관제부(200)의 현장 제어부(210)와 데이터 통신을 수행하여 우수 저류조(234) 및 우수관로의 우수의 수위 및 수질 정보를 수신하여 저장하거나 우수 관제 보고서 생성부(116)를 통해 표시부(140)에 표시한다.
현장 관리부(115)는 입력부(150)를 통해 관리자로부터 입력되는 수문 개폐 명령 및 펌프 구동 및 정지 명령 등과 같은 현장 관리 명령을 포함하는 제어신호를 생성하고, 원거리 통신부(120) 및 이동통신부(130)를 통해 제어할 현장 우수 관리부(200)의 현장 제어부(210)로 전송한다.
우수 유출 모델링부(117)는 우수관로를 통해 흐르는 우수의 유속과 우수관로의 단면적에 의한 유량을 계산하고, 유량으로부터 강우강도를 예측하거나, 상기 기상정보 수집부(111)를 통해 수집된 기상정보로부터 강우강도 정보를 획득하여 하천의 홍수량을 산정하고 도시 유역에 대하여 수질과 수문 현상을 모의하는 환경 모델링을 수행하고 그 결과를 우수 관제 보고서 생성부(116)로 출력한다. 상술한 바와 같이 상기 모델링 방법으로는 합리식 모형 모델링 방식과 부정류 해석 모형 모델링 방식이 적용될 수 있다.
우수관거 모델링부(118)는 공간질의기법에 의해 지역별 우수관거 정보와 지리정보의 연관정보(또는 "위상정보"라고도 한다)를 자동 생성하고, 생성된 연관정보 및 실시간 획득되는 강우정보에 의해 우수관거 모델링을 수행하여 지역별 우수관거의 내침량을 계산하여 사전 제어 유추부(112) 및 우수 관제 보고서 생성부(116)로 제공한다.
공간정보의 질의기법은 지리정보시스템(GIS)에서 X,Y 좌표값을 기준으로 동일 좌표에 위치하고 있는 시설물 및 지형정보를 추출하는 기법이다. 예를 들어 하수관거의 맨홀 지리정보(레이어라 표현하기도 함)와 지표면 지리정보가 구축되어 있을 경우, 맨홀이 위치한 곳의 지형정보를 연계시켜야 할 필요가 발생한다. 이때 공간정보의 질의기법에 의해 맨홀의 위치를 X, Y 좌표로 검색하고, 해당 좌표에 위치하고 있는 지표면 지리정보를 검색하여 해당 지표면의 경사 및 면적정보를 추출하는 것이다. 이렇게 추출된 지표면의 경사 및 면적정보는 본 발명에 따라 맨홀 정보와 자동 연결한다.
우수 관제 보고서 생성부(116)는 입력부(150)를 통해 관리자로부터 입력되는 명령에 따라 기상정보 수집부(111)를 통해 수집된 기상정보, 우수관거 모델링부(118)로부터 입력된 지역별 우수관거의 내침량 정보 및 현장 모니터링부(114)를 통해 모니터링되는 현장 관제 정보 및 현장 관리 명령에 따른 현장 수문 및 펌프 구동 상태 및 우수 유출 모델링 정보를 관리자가 보기 좋은 형태로 구성하여 표시부(140)에 표시한다.
도 3은 본 발명에 따른 지능형 양방향 실시간 제어 기반의 우수 관리 시스템의 현장 제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
이하 도 3을 참조하면, 현장 제어반이라고도 불리는 본 발명의 현장 제어부(210)는 토구로 방류되는 우수를 모니터링하기 위한 센서 및 우수 저류조(234)를 모니터링하기 위한 센서 및 우수 저류조(234) 및 토구를 촬영하여 모니터링하기 위한 카메라를 유선으로 연결하여 제어하고, 수문(231, 232) 및 우수 펌프(233)를 직접 제어하는 경우, 현장 제어기(211), 입력부(213), 영상처리부(214), 표시부(215), 원거리 통신부(215) 및 이동통신부(218) 중 하나, 및 인터페이스부(219)를 포함하여 구성되고, 상기 각종 센서, 카메라(244), 수문(231, 232) 및 우수 펌프(233)를 무선으로 제어하는 경우, 현장 제어기(211), 입력부(213), 표시부(215), 원거리 통신부(216) 및 이동통신부(218) 중 적어도 하나, 및 근거리 통신부(217)를 포함하여 구성된다.
제어기(211)는 우수관로 및 우수 저류조를 실시간 모니터링하고 중앙 우수 관제 서버부(100)의 제어에 의해 수문 및 우수 저류조(234)의 우수 펌프(233)의 제어를 수행한다. 특히 제어기(211)는 우수관로 및 우수 저류조(234)에 긴급 상황이 발생하면 긴급 비상조치를 필요로 하는지를 판단하고, 긴급 비상조치 판단 시 자체적으로 수문 제어를 수행하는 비상조치 판단부(2111) 및 지역별 우수관거 정보와 지리정보의 연관정보(또는 "위상정보"라고도 한다)를 자동 생성하고, 생성된 연관정보 및 실시간 획득되는 강우정보에 의해 우수관거 모델링을 수행하여 지역별 우수관거의 내침량을 계산하여 중앙 우수 관제 서버부(100)로 제공하는 우수관거 모델링부(2112)를 포함한다.
입력부(213)는 관리자의 현장 방문에 의한 입력을 받기 위한 키 및 스위치 등을 구비하고, 상기 키 및 스위치의 조작에 따른 신호를 제어기(211)로 출력한다.
영상처리부(214)는 카메라와 직접 연결되어 카메라로부터 촬영된 영상을 영상처리 하여 표시부(215)에 표시하거나 제어기(211)로 출력하여 저장되도록 하고, 제어기(211)로부터 영상데이터를 입력받아 표시부(215)로 출력하여 표시되도록 한다.
표시부(215)는 터치스크린으로서 상기 영상처리부(214)로부터 출력되는 영상데이터를 표시하고, 제어기(211)로부터 출력되는 사용자 인터페이스 수단을 표시하며, 우수 관제와 관련된 다양한 정보들을 표시한다.
원거리 통신부(216)는 원거리 유무선 데이터 통신망(20)의 인터넷망에 연결되어 중앙 우수 관제 서버부(100)와 데이터 통신을 수행한다.
근거리 통신부(217)는 도 1과 같이 측정 RTC 유닛(250) 및 제어 RTC 유닛(240)을 통해 우수관로를 흐르는 우수 및 우수 저류조(234)의 우수 수위를 센싱하거나 우수 펌프(233) 및 수문(231, 232)을 제어하는 경우, 측정 RTC 유닛(250) 및 제어 RTC 유닛(240)들과 데이터 통신을 수행한다. 상기 근거리 통신부(217)는 무선통신부가 될 수 있으며, 무선통신부인 경우, 블루투스 통신 프로토콜 또는 지그비(Zigbee: 또는 "직비"라고 함), 와이파이, 및 UWB 통신 프로토콜 중 하나에 의해 통신을 수행하는 통신부일 수 있을 것이다. 그리고 상기 근거리 통신부(217)는 유선통신부가 될 수도 있고, 유선통신부와 무선통신부를 모두 포함할 수도 있을 것이다. 유선통신부로는 RS-485 통신, RS-232통신 등이 적용될 수 있을 것이다.
이동통신부(218)는 원거리 유무선 데이터 통신망(220)의 이동통신망에 무선으로 접속하여 중앙 우수 관제 서버부(100)와 데이터 통신을 수행한다.
인터페이스부(219)는 아날로그 입출력, 디지털 입출력 포트를 구비하고, 상기 수문(231, 232) 및 우수 펌프(240) 등의 모터 등과 직접 연결되어 제어기(211)의 제어를 받아 수문 및 우수 펌프로 디지털 또는 아날로그 제어신호를 출력한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템의 RTC 유닛의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 RTC 유닛(240, 250)은 제어부(241), 근거리 통신부(246)를 공통 구성요소로 구성되고, 측정 유닛으로 적용되는 경우, 우수관로의 수위 또는 우수 저류조(234)의 수위 및 수문의 개방 정도를 센싱하는 센서들을 포함하는 센서부(242) 및 카메라(244)와 연결되어 카메라(244)를 통해 입력되는 화상을 처리하는 영상처리부(243)를 포함하며, 제어 유닛으로 적용되는 경우, 수문(231, 232) 및 우수 펌프(233)를 제어하는 디지털 또는 아날로그 제어 신호를 출력하는 인터페이스부(247)를 포함하여 구성될 수 있을 것이다.
센서부(242)는 우수관로를 흐르는 우수의 유량을 측정하는 유량 센서, 우수의 오염도, 즉 BOD나 SS를 측정하는 BOD 또는 SS 센서, 우수 저류조(234)의 수위를 측정하는 수위 센서, 수문(231, 232)의 개방정도 및 닫힘 여부를 센싱하는 접점센서, 초음파, 적외선 센서 등을 선택적으로 구비하고, 센싱된 센싱값을 RTC 제어부(241)로 출력한다.
표시부(245)는 제어부(241)의 제어를 받아 동작상태 등을 표시한다.
근거리 통신부(246)는 상기 현장 제어부(210)의 근거리 통신부(217)에 대응하는 통신방식이 적용된 현장 제어부(210)와 데이터 통신을 수행한다.
도 11은 본 발명에 따른 중앙 우수 관리 서버부 및 현장 제어부의 우수관거 모델링부의 구성을 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 공간질의기법을 이용한 우수관거 정보 및 지리정보의 연관정보 생성 개념을 설명하기 위한 도면이다. 이하 도 11 및 도 12를 참조하여 중앙 우수 관제 서버부(100)의 우수관거 모델링부(118) 및 현장 제어부(210)의 우수관거 모델링부(2112)의 구성 및 동작을 설명한다.
우수관거 모델링부는 저장부(1110), 위상정보 생성부(1120), 강우 정보 획득부(1130), 관거 통수능 계산부(1140), 내침량 계산부(1150) 및 내침량 보고부(1160)를 포함한다.
저장부(1110)는 지리적 위치 정보를 포함하는 지역별 우수관거 정보를 저장하는 우수관거 정보 저장부(1111), 지리정보를 저장하는 지리정보 저장부(1112) 및 상기 우수관거 정보와 지리정보의 연관정보를 저장하는 위상정보 저장부(1113)를 포함한다. 구체적으로, 우수관거 정보 저장부(111)는 관의 형태(원형, 박스형, 사다리꼴형 등), 관 길이, 관 경사, 관과 관사이의 맨홀의 깊이, 맨홀상부 지표면의 높이, 맨홀 바닥의 깊이, 관의 시점과 종점의 지리적 위치(좌표)정보, 맨홀의 위치정보를 저장한다. 그리고 지리 정보 저장부(1112)는 도 10과 같이 표면의 지도, 좌표별 지표의 높이, 지표면의 토지 이용 형태(녹지, 도로, 인공시설물 등), 표면 경사 등의 지리 정보를 지리 정보 시스템(Geographic Information System: GIS) 공간 데이터로 저장한다. 그리고 위상정보 저장부(1113)는 상기 우수관거 정보들과 지리 정보들과의 연관정보, 예를 들어, 관과 관사이의 연결성, 관과 관사이의 연결지점인 맨홀의 정보, 맨홀로 유입되는 지표면의 면적, 토지이용특성, 경사 등의 상호 유기적 연결 관계 정보를 저장한다. 상술한 바와 같이 우수관거 정보와 지리 정보의 연관(연결) 관계를 정의하는 것을 위상구조를 정립한다고 표현한다. 즉 상기 위상정보 저장부(1113)는 모델링의 위상구조를 정립한 상기 우수관거 정보와 지리 정보의 연관정보를 저장한다.
위상정보 생성부(1120)는 우수관거 정보 저장부(1111)에 새로운 우수관거 정보가 저장되거나 기존 정보가 갱신되는 경우, 지리정보 저장부(1112)에 새로운 지리정보가 저장되거나 기존 지리정보가 갱신되는 경우 발생되는 정보 갱신 이벤트의 입력 시 상기 우수관거 정보 저장부(1111)에 저장된 우수관거 정보와 지리정보 저장부(1112)에 저장된 지리정보에 공간질의 기법을 적용하여 연관정보를 생성하고, 생성된 연관정보를 위상정보 저장부(1113)에 저장하거나 갱신 저장한다.
도 12를 예를 들어 설명하면, 도 12의 관(1)은 상부 노드점의 xy좌표와 하부노드점의 xy좌표로 정의 된다. 따라서 해당 관(1)의 하부노드점이 다른 관(3)의 상부노드점과 동일한 지점에 위치한다면 해당 관(1)은 상류부 관(관거)으로 정의된다. 즉, 관(1)의 하부노드점(맨홀(4))은 관번호(3)의 상부노드점(맨홀(4))로 일치하므로 물의 흐름방향은 관(1)에서 관(3)으로 흘러가게 되고 이들의 상하류 정의는 관(1)에서 관(3)으로 정의될 수 있다.
또한, 맨홀(4)의 xy좌표는 지표면#1과 지표면#2의 면적내에 포함된다. 따라서 지표면#1과 지표면#2로 흐르던 강우유출수는 맨홀(4)로 유입됨을 알 수 있다. 같은 방식으로 지표면#3의 강우유출수는 맨홀(5)로 유입됨을 알 수 있다. 같은 방식으로 지표면#3의 강우 유출수는 맨홀(5)로 유입되고, 이는 맨홀(4)로 유입된 강우유출수가 관(3)을 통해 흘러 내려오다가 합류됨을 의미한다.
이러한 상호 연계성은 공간정보 질의 방법 중 Select by point 또는 Select by line의 명령을 통해 검색가능하고, 관(1)부터 순차적으로 검색하여 관 속성정보를 저장하고 있는 테이블에 필드를 추가한 후 검색정보를 저장하면 공간질의기법을 사용한 위상구조 정립 과정을 수행한다.
강우정보 획득부(1130)는 우수관거 모델링부가 중앙 우수 관제 서버부(100)에 구성되는 경우 중앙 우수 관제 서버부(100)의 입력부(150) 또는 사전 제어 유추부(112), 또는 우수관거 모델링부가 현장 제어부(210)에 구성되는 경우, 입력부(213) 또는 원거리 통신부(216)를 통한 중앙 우수 관제 서버부(100)로부터 내침량 보고 이벤트의 발생 시 강우정보를 획득하여 내침량 계산부(1150)로 제공한다. 상기 강우정보는 기상청 서버(10) 및 측정 유닛(250-1)들에 의해 측정되는 강우량(수위, 유량 등) 정보 중 적어도 하나 이상이 될 수 있을 것이다.
관거 통수능 계산부(1140)는 내침량 보고 이벤트의 발생 시 우수관거 정보 저장부(1111)에 저장된 우수관거 정보, 지리정보 저장부(1112)에 저장된 지리정보 및 위상정보 저장부(1113)에 저장된 연관정보들에 의해 지역별로 관거 통수능을 계산하여 위상정보 저장부(1113)의 연관정보의 해당 관거에 맵핑하여 저장한다. 상기 위상 정보 생성부(1120) 내부에 구성될 수도 있으며, 정보 갱신 이벤트의 발생 시 갱신될 수 있도록 구성될 수도 있을 것이다.
내침량 계산부(1150)는 상기 저장부(1110)에 저장된 우수관거 정보, 지리정보 및 관거 통수능 정보를 포함하는 연관정보 및 강우 정보 획득부(1130)로부터 입력되는 강우정보에 의해 지역별 관거의 내침량을 계산한다. 상기 우수관거 모델링부가 현장 제어부(210)에 구성된 경우 해당 관거에 대한 내침량만을 계산할 것이다.
내침량 보고부(1160)는 우수관거 모델링부가 중앙 우수 관제 서버부(100)에 구성되는 경우 상기 계산된 내침량을 사전 제어 유추부(112)로 제공하고, 우수관거 모델링부가 현장 제어부(210)에 구성되는 경우 비상 조치 판단부(2111)로 제공한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 방법을 나타낸 절차도이다. 이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
우선, 현장 우수 관리부(200)의 현장 제어부(210)는 설치 후, 현장의 우수관로 및 우수 저류조(234)의 수위, 수문(231, 232) 및 우수 펌프의 구동 여부의 모니터링을 개시한다(S511).
모니터링이 개시되면 현장 제어부(210)는 일정 시간 주기로(S513) 모니터링되고 있는 우수 모니터링 정보를 중앙 관리 서버부(100)로 제공한다(S515).
그러면 중앙 관리 서버부(100)의 현장 모니터링부(114)는 우수 관제 모니터링 정보를 저장하고 우수 관제 보고서 생성부(116)를 통해 표시부(140)에 표시하고(S517), 수문 제어 판단 루틴을 수행한다(S518). 상기 수문 제어 판단 과정은 하기 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
현장 모니터링부(114)에 의한 우수 관제 모니터링이 개시되고 수문 제어 판단 루틴이 실행되기 시작하면 기상 정보 수집부(111)는 일정 시간 간격으로(S519) 기상청 서버(10)에 접속하여 기상청 정보를 요청한다(S521).
기상청 서버(10)로부터 상기 기상정보 요청에 응답하여 기상정보가 수신되면(S522) 사전 제어 유추부(112)는 우수관거 모델링부(118)로부터 입력되는 지역별 우수관거의 내침량 정보에 의한 수문 사전 제어 판단 루틴을 수행한다(S523). 상기 수문 사전 제어 판단 방법은 후술할 도 9를 참조하여 설명한다.
상기 수문 사전 제어 판단 루틴이 수행되면, 사전 제어 유추부(112)는 상기 수문 사전 제어 판단 과정에서 임의의 관거에 대한 내침량이 기준치(해당 관거의 최대 강우 처리량)를 초과하여 수문 사전 제어 이벤트가 발생되는지를 검사하고(S525), 사전 제어 이벤트가 발생되면 수문을 제어하기 위한 사전 제어 신호를 생성한(S529) 후, 현장 제어부(210)로 전송한다(S531). 그러면 현장 제어부(210)는 상기 사전 제어신호에 따른 수문 제어를 수행한다(S532). 상기 사전 제어신호는 우수 저류조 수문(231)은 닫고, 토구 수문(232)은 개방하도록 하는 제어신호일 것이다. 그리고 상기 사전 제어 신호는 만약을 대비해 우수 저류조(234)를 사전에 비워놓기 위한 우수 펌프 구동 제어 신호일 수 있을 것이다.
상기 중앙 관리 서버부(100)는 상기 내침량에 따른 사전 제어 판단뿐만 아니라 현장 비상조치 대응부(113)를 통해 상기 일반적인 우수 모니터링 과정 및 수문 제어 중 현장 제어부(210)로부터 비상조치 제어 이벤트가 발생되는지를 검사하고(S527), 비상조치 제어 이벤트의 발생 시 비상조치 제어 신호를 생성하여 현장 제어부(210)로 전송한다(S535).
그러면 현장 제어부(210)는 비상조치 제어 신호에 따른 수문 제어 동작을 수행할 것이다(S537).
그리고 현장 제어부(210)는 우수 모니터링이 개시되면(S517), 비상조치 상황이 발생하는지를 판단하고 비상조치를 수행하는 비상조치 루틴을 수행한다(S539). 상기 비상조치 방법은 도 7 및 도 8을 참조하여 후술한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 현장 제어반에서 수문 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
우선, 현장 제어부(210)의 제어기(211)는 우수관로를 흐르는 우수의 수위가 0보다 큰지, 즉 비가 내려 우수가 흐르는지를 검사한다(S611).
우수가 우수관로로 흐르고 있는 것으로 판단되면 현장 제어부(210)의 제어기(211)는 직접, 또는 우수 저류조 수문(231)과 연결되어 우수 저류조 수문(231)의 개폐를 제어하는 제어 RTC 유닛(240-1)을 통해 우수 저류조 수문(231)을 개방하고 토구 수문(232)을 닫는다(S612). 그럼 우수관로를 흐르는 우수는 우수 저류조(234)에 저장될 것이다.
우수가 우수 저류조(234)에 저장되기 시작하면 일정 시간이 초과되는지를 검사하고(S613), 일정 시간을 초과하지 않으면 제어기(211)는 수위-유량 관계식을 이용하여 유량을 계산한다(S614).
유량이 계산되기 시작하면 제어기(211)는 누적 유량을 계산하고(S615), 계산된 누적 유량이 우수 저류조(234)의 우수 저장 용량을 초과하는지를 검사한다(S617).
계산된 누적 용량이 우수 저류조(234)의 우수 저장 용량을 초과하지 않으면 제어기(211)는 상술한 S613 내지 S617을 반복 수행하고, 누적 유량이 우수 저류조(234)의 우수 저장 용량을 초과하면 우수 저류조 수문(231)을 닫고 토구 수문(232)을 오픈하여 우수관로를 흐르는 우수가 하천으로 방출되도록 하며, 우수 펌프(233)를 구동하여 우수 저류조(234) 내에 저장된 우수를 토구로 배출한다(S619). 이때, 토구로 배출되는 우수는 깨끗해야 하므로 우수 저류조 내부에 우수 정류 시설을 구비하는 것이 바람직할 것이다. 또는 우수 저류조(234)에 저장된 우수는 토구로 바로 방류하지 않고, 별도의 정류시설로 방류되도록 구성되는 것이 바람직할 것이다.
우수 저류조(234)에 저장된 우수가 토구로 방류되기 시작하면 제어기(211)는 저류조의 수위가 한계 수위 아래로 내려가는지를 검사한다(S621).
제어기(211)는 한계 수위 아래로 우수 저류조(234)의 수위가 내려가면 수질, 즉 생물화학적 산소 요구량(BOD)을 계산하고(S623), 계산된 생물화학적 산소 요구랑(BOD)의 수치가 기준치 이상인지를 판단한다(S625). 상기 한계 수위는 비점 오염원이 가라 앉아 있을 수 있는 수위로 정의되는 것이 바람직하다. 즉 상기 우수 저류조(234)의 한계 수위 아래의 우수에는 비점오염원이 많은 것으로 간주하는 것이다.
판단결과, BOD가 기준치 이상이면 제어기(211)는 우수 저류조(234)에 저장된 우수의 방류를 중단한다(S627). 기준치 이하의 BOD를 가지는 우수를 토구로 방출하지 않기 위한 것이다. 상기 기준치는 40ppm이 될 수 있을 것이다.
그리고 상기 우수의 우수 저류조(234)에 저장 중에도 일정 시간이 초과되어(S613), 우수의 수질을 측정할 수 있으면, 수질, 즉 BOD를 계산한 후(S629), 계산된 BOD가 일정 기준치 이하인지를 판단하여(S631), 기준치 이하이면, 우수 저류조 수문(231)을 닫고, 토구 수문(232)을 개방하여 우수관로를 흐르는 우수를 토구를 통해 하천으로 방류한다(S633).
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 현장 제어반에서의 긴급 수문 제어 방법을 나타낸 흐름도로서 선 조치 후 보고에 따른 제어를 받는 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 현장 제어부(210)의 제어기(211)의 비상조치 판단부(212)는 우수관로를 흐르는 우수의 수위가 0이상인지, 즉 우수가 흐르고 있는지를 판단한다(S711).
판단결과, 우수가 흐르고 있는 것으로 판단되면 비상조치 판단부(2111)는 일정 시간 이내에 측정된 수위가 폭우 기준 수위 이상인지를 판단한다(S713, S715). 즉, 일정 시간 당 임의 면적의 우수관로를 흐르는 우수량이 미리 정해진 폭우 기준 우수량을 초과하는지를 판단하는 것이다. 또한, 상기 비상조치 판단부(2111)는 우수량이 폭우 기준 우수량을 초과하는지의 여부뿐만 아니라 상술한 우수관거 정보, 지리정보 및 공간질의기법을 이용하여 획득된 연관정보에 의해 우수관거 모델링부(2112)에서 계산된 내침량이 기준치를 초과하는지의 여부를 판단하도록 구성될 수도 있을 것이다.
판단결과, 전자의 경우와 같이 측정된 우수량이 폭우 기준 우수량을 초과하거나 후자의 경우와 같이 내침량이 기준치를 초과하면 비상조치 판단부(2111)는 긴급 조치 모드를 설정하고(S717), 저류조 수문(231)이 닫혀 있으면 토구 수문(232)만을 개방하고, 저류조 수문(231) 열려 있으면 우수 저류조 수문(231)은 닫고, 토구 수문(232)은 개방하여 우수관로를 흐르는 우수를 토구를 통해 하천으로 방류한다(S719).
우수가 하천으로 방류되기 시작하면 비상조치 판단부(212)는 중앙 우수 관제 서버부(100)로 토구 수문을 긴급 개방했음을 알리는 토구 수문 긴급 개방 통지 신호를 전송한다(S721).
이에 응답하여 중앙 우수 관제 서버부(100)로부터 비상조치 제어 신호가 수신되는지를 검사하고(S723), 비상조치 제어 신호가 수신되면 비상조치 제어 신호에 따라 수문을 제어한다(S725).
상기 도 7에서는 선 조치 후보고의 예를 설명하였다. 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 현장 제어반에서의 긴급 수문 제어 방법을 나타낸 흐름도로서, 선 보고 후 관리자의 응답이 없을 경우 긴급 조치를 수행하는 방법을 설명한다.
도 8을 참조하면, 우선, 도 7의 S711 내지 S717과 동일하게 긴급 조치 모드인지를 판단하고 긴급 조치 모드를 설정한다(S811 내지 S817).
긴급 조치 모드가 설정되면, 비상조치 판단부(212)는 중앙 우수 관제 서버부(100)로 토구 수문 긴급 개방 통지 신호를 전송한다(S819).
상기 토구 수문 긴급 개방 통지 신호의 전송 후, 비상조치 판단부(212)는 중앙 우수 관제 서버부(100)로부터 긴급 조치 제어 신호가 수신되는지를 검사한다(S821).
긴급 조치 제어 신호가 수신되면 비상조치 판단부(212)는 상기 비상조치 제어신호에 따라 수문을 제어하고(S825), 비상조치 제어 신호가 일정 시간 내에 수신되지 않으면 토구 수문(S232)을 긴급 개방하고 우수관로의 우수를 토구를 통해 하천으로 방류한다(S823).
도 9는 본 발명에 따른 중앙 우수 관리 서버부에서의 기상정보를 이용한 수문 사전 예측 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 중앙 우수 관제 서버부(100)의 기상 정보 수집부(111)는 도 5의 S521에서와 같이 기상정보를 요청한 후 기상청 서버(10) 및 현장 제어부(210)로부터 강우정보가 수신되는지를 검사한다(S911). 도 5의 S522에서와 같이 강우정보가 수신되면 기상정보 수집부(111)는 수신된 강우정보를 사전 제어 유추부(112)로 제공한다.
강우정보를 입력받은 사전 제어 유추부(112)는 입력된 강우정보를 분석하여 폭우가 예측되는지를 판단하고(S913), 폭우가 예측되면 내침량 보고 이벤트를 발생시킨다(S915).
사전 제어 유추부(112)는 상기 내침량 보고 이벤트에 의해 우수관거 모델링부(118)로부터 지역별 우수관거의 내침량 정보를 입력받고 입력된 내침량 값이 내침량 기준치보다 큰지를 판단하여(S917) 큰 경우 사전 제어 이벤트를 발생한다(S919).
그러면 도 5의 S525 내지 S531을 통해 사전 제어 신호를 현장 제어부(210)로 제공한다.
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 기상청 서버 100:중앙 우수 관제 서버부
110: 중앙 관제 제어부 111: 기상 정보 수집부
112: 사전 제어 유추부 113: 현장 비상조치 대응부
114: 현장 모니터링부 115: 현장 관리부
116: 우수 관제 보고서 생성부 117: 우수 유출 모델링부
118: 우수관거 모델링부
120: 원거리 통신부 130: 이동통신부
140: 표시부 150: 입력부
200: 현장 우수 관제부 210: 현장 제어부
211: 현장 제어기 2111: 비상조치 판단부
2112: 우수관거 모델링부
213: 입력부 214: 영상 처리부
215: 표시부 216: 원거리 통신부
217: 근거리 통신부 218: 이동통신부
219: 인터페이스부 220: 근거리 유무선 통신망
230: 우수 수문 제어부 231: 저류조 수문
232: 토구 수문 233: 우수 펌프
234: 우수 저류조 240: 제어 RTC 유닛
250: 측정 RTC 유닛
241: RTC 제어부 242: 센서부
243: 영상처리부 244: 카메라
245: 표시부 246: 근거리 통신부
247: 인터페이스부
110: 중앙 관제 제어부 111: 기상 정보 수집부
112: 사전 제어 유추부 113: 현장 비상조치 대응부
114: 현장 모니터링부 115: 현장 관리부
116: 우수 관제 보고서 생성부 117: 우수 유출 모델링부
118: 우수관거 모델링부
120: 원거리 통신부 130: 이동통신부
140: 표시부 150: 입력부
200: 현장 우수 관제부 210: 현장 제어부
211: 현장 제어기 2111: 비상조치 판단부
2112: 우수관거 모델링부
213: 입력부 214: 영상 처리부
215: 표시부 216: 원거리 통신부
217: 근거리 통신부 218: 이동통신부
219: 인터페이스부 220: 근거리 유무선 통신망
230: 우수 수문 제어부 231: 저류조 수문
232: 토구 수문 233: 우수 펌프
234: 우수 저류조 240: 제어 RTC 유닛
250: 측정 RTC 유닛
241: RTC 제어부 242: 센서부
243: 영상처리부 244: 카메라
245: 표시부 246: 근거리 통신부
247: 인터페이스부
Claims (11)
- 우수관로로 유입되는 강우량, 하천과 우수관로가 만나는 토구에 설치되어 우수관로를 통해 하천으로 방류되는 우수의 수위 및 오염도를 실시간 모니터링하고 모니터링되는 우수의 수위 및 오염도를 포함하는 우수 모니터링 정보를 생성하여 주기적으로 전송하며, 우수 저류조를 포함하여 오염도가 미리 설정된 기준치보다 높고 강우 유출수 수질이 건기 유출수 수질로 회복하는 시점까지의 초기 우수를 상기 우수 저류조에 저장하고, 상기 측정되는 오염도가 제2기준치 보다 낮아지는 초기 우수 이후의 우수를 토구로 흘리는 다수의 현장 우수 관리부; 및
상기 각 현장 우수 관리부로부터 우수 모니터링 정보를 수신받아 표시하여 상기 각 현장 우수 관리부가 설치된 토구의 우수관로를 통해 방류되는 우수를 상기 우수의 수위와 오염도에 의해 원격지에서 실시간 관제하고, 상기 현장 우수 관리부가 설치된 지역별 우수관거와 관련된 우수관거 정보, 상기 우수관거가 설치된 표면의 지리정보를 저장 관리하며, 상기 우수관거 정보 및 지리정보의 새로운 정보의 생성 및 기존 정보의 갱신 시 우수관거 정보와 지리정보에 대해 연관정보를 생성하고, 지역별 강우정보 획득 시 지역별 강우정보와 지역별 우수관거 정보, 지리정보 및 연관정보에 의해 우수관거 모델링을 수행하여 지역별 우수관거의 내침량을 계산하고, 내침량에 의한 사전 우수관거 관제를 수행하는 중앙 우수 관제 서버부를 포함하되,
상기 중앙 우수 관제 서버부는,
상기 각 현장 우수 관리부로부터 우수 모니터링 정보를 수신받아 표시하여 상기 각 현장 우수 관리부가 설치된 토구의 우수관로를 통해 방류되는 우수를 상기 우수의 수위와 오염도에 의해 원격지에서 실시간 관제하는 현장 관리부;
강우정보를 포함하는 기상정보를 제공하는 기상청 서버에 접속하여 기상정보를 수집하는 기상정보 수집부;
상기 현장 우수 관리부가 설치된 지역별 우수관거와 관련된 우수관거 정보, 상기 우수관거가 설치된 표면의 지리정보를 저장 관리하며, 상기 우수관거 정보 및 지리정보의 새로운 정보의 생성 및 기존 정보의 갱신 시 우수관거 정보와 지리정보에 대해 연관정보를 생성하고, 지역별 강우정보 획득 시 지역별 강우정보와 지역별 우수관거 정보, 지리정보 및 연관정보에 의해 우수관거 모델링을 수행하여 지역별 우수관거의 내침량을 계산하는 우수관거 모델링부; 및
상기 획득된 강우정보를 분석하여 폭우정보가 있는지를 판단하고, 폭우정보가 있으면 상기 계산된 내침량이 미리 설정된 기준치 이상이면 사전에 상기 현장 우수 관리부를 제어하여 우수가 토구를 통해 하천으로 방출되도록 사전제어를 수행하는 사전 제어 유추부를 포함하며,
상기 우수관거 모델링부는,
지리적 위치 정보를 포함하는 지역별 우수관거 정보, 지리정보, 우수관거 정보와 지리정보의 연관정보를 저장하는 저장부;
상기 지역별 우수관거 정보들 중 임의의 우수관거 정보 및 상기 지리정보 중 적어도 하나 이상에 대해 갱신 또는 새로운 정보가 생성에 의한 정보 갱신 이벤트가 발생하면 상기 우수관거 정보 및 지리정보를 공간 질의 기법에 적용하여 연관정보를 생성 및 갱신하는 위상정보 생성부;
입력수단, 강우정보 수집부 및 상기 사전 제어 유추부 중 적어도 하나 이상으로부터 강우정보를 획득하여 출력하는 강우정보 획득부;
상기 우수관거 정보, 지리정보 및 연관정보들에 의해 지역별로 관거 통수능을 계산하여 연관정보의 해당 관거정보에 매핑하여 저장하는 관거 통수능 계산부; 및
상기 우수관거 정보, 지리정보 및 관거 통수능 정보를 포함하는 연관정보 및 강우정보에 의해 지역별 관거의 내침량을 계산하는 내침량 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 현장 우수 관리부는,
상기 토구로 이어지는 우수관로 상에 설치되는 상기 우수 저류조;
상기 우수 저류조 입구에 구성되어 우수관로를 흐르는 우수가 상기 우수 저류조에 저장되거나 토구측으로 흐르도록 개폐되는 우수 저류조 수문;
상기 토구 입구에 설치되어 토구로 흐르는 우수가 하천으로 방류하거나 차단하는 토구 수문;
상기 우수관로의 수위 및 오염도를 측정하여 출력하는 우수관로 센서 유닛,
우수 저류조에 저장되는 우수의 수위 및 오염도를 측정하여 출력하는 우수 저류조 센서 유닛;
상기 우수 저류조 수문 및 토구 수문을 제어하는 수문 제어 유닛을 포함하는 우수 수문 제어부; 및
상기 센서 유닛 및 제어 유닛과 연결되어 상기 우수관로를 흐르는 우수 및 우수 저류조에 저장되는 우수의 수위 및 오염도를 모니터링하고 상기 우수 모니터링 정보를 상기 중앙 우수 관제 서버부로 실시간 제공하며, 상기 중앙 우수 관제 서버부로부터 제어신호를 수신받고 상기 제어신호에 따라 상기 제어 유닛을 제어하는 현장 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 현장 제어부는,
상기 센서 유닛을 통해 갑작스런 우수량의 증가에 따른 긴급 조치 여부를 판단하고, 긴급 조치 판단 시 우수 저류조의 수문이 열려 있으면 상기 제어 유닛을 제어하여 우수 저류조 수문을 닫고, 토구 수문을 개방하고, 우수 저류조 수문이 닫혀 있으면 토구 수문만을 개방하는 긴급 조치를 수행하는 것을 특징으로 하는 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 중앙 우수 관제 서버부는,
상기 우수관로 및 토구를 통해 하천으로 방류되는 우수의 유속과 우수관로의 단면적에 의한 유량을 계산하고, 상기 기상정보 수집부를 통해 수집된 기상정보로부터 강우정보를 획득하여 하천의 홍수량을 산정하고 도시 유역에 대하여 수질과 수문 현상을 모의하는 환경 모델링을 수행하고 표시하는 우수 유출 모델링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 현장 제어부는,
상기 긴급 조치 후, 상기 중앙 우수 관제 서버부로 토구 수문을 긴급하게 개방했음을 통지하고,
상기 통지에 대한 상기 중앙 우수 관제 서버부로부터의 긴급 처리 제어 신호의 수신 시 상기 긴급 처리 제어 신호에 따라 수문을 제어하는 것을 특징으로 하는 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 시스템.
- 삭제
- 실시간 제어 기반의 지능형 우수 관리 시스템에 있어서,
중앙 우수 관제 서버부가 원격지에서 하천과 우수관로가 만나는 다수의 토구들 각각에 설치된 현장 우수 관리부를 통해 우수관로를 흘러 하천으로 방류되는 우수의 수위 및 우수의 오염도 정보를 포함하는 우수 모니터링 정보를 수신받아 해당 우수관로에서 토구를 통해 방류되는 우수를 실시간 모니터링하는 모니터링 과정과,
중앙 우수 관제 서버부가 오염도가 미리 설정된 기준치보다 높은 강우 유출수 수질이 건기 유출수 수질로 회복하는 시점까지의 초기 우수의 검출 시 우수 저류조로 초기 우수가 저장될 수 있도록 현장 우수 관리부의 우수 저류조 수문 및 토구 수문을 제어하고, 초기 우수 이후의 우수는 바로 토구를 통해 하천으로 방류되도록 우수 저류조 수문을 닫고, 토구 수문을 개방하고, 상기 현장 우수 관리부가 설치된 지역별 우수관거와 관련된 우수관거 정보, 상기 우수관거가 설치된 표면의 지리정보를 저장 관리하며, 상기 우수관거 정보 및 지리정보의 새로운 정보의 생성 및 기존 정보의 갱신 시 우수관거 정보와 지리정보에 대해 연관정보를 생성하고, 지역별 강우정보 획득 시 지역별 강우정보와 지역별 우수관거 정보, 지리정보 및 연관정보에 의해 우수관거 모델링을 수행하여 지역별 우수관거의 내침량을 계산하고, 내침량에 의한 사전 우수관거 관제를 수행하는 우수 관제 과정을 포함하되,
상기 우수 관제 과정은,
상기 각 현장 우수 관리부로부터 우수 모니터링 정보를 수신받아 표시하여 상기 각 현장 우수 관리부가 설치된 토구의 우수관로를 통해 방류되는 우수를 상기 우수의 수위와 오염도에 의해 원격지에서 실시간 관제하는 실시간 관제 단계;
강우정보를 포함하는 기상정보를 제공하는 기상청 서버에 접속하여 기상정보를 수집하는 기상정보 수집 단계;
지역별 강우정보 획득 시 지역별 강우정보와 지역별 우수관거 정보우수관거 정보 및 연관정보에 의해 우수관거 모델링을 수행하여 지역별 우수관거의 내침량을 계산하는 우수관거 모델링 단계; 및
상기 획득된 강우정보를 분석하여 폭우정보가 있는지를 판단하고, 폭우정보가 있으면 상기 계산된 내침량이 미리 설정된 기준치 이상이면 사전에 상기 현장 우수 관리부를 제어하여 우수가 토구를 통해 하천으로 방출되도록 사전제어를 수행하는 사전 제어 유추 단계를 포함하고,
상기 우수관거 모델링 단계는,
위상정보 생성부가 저장되어 있는 지역별 우수관거 정보들 중 임의의 우수관거 정보 및 지리정보 중 적어도 하나 이상에 대해 갱신 또는 새로운 정보가 생성에 의한 정보 갱신 이벤트가 발생하면 상기 우수관거 정보 및 지리정보를 공간 질의 기법에 적용하여 연관정보를 생성 및 갱신하는 위상정보 생성 단계;
강우정보 획득부가 상기 강우정보 수집 단계 및 상기 사전 제어 유추 단계 중 적어도 하나 이상의 단계로부터 강우정보를 획득하거나 입력부를 통해 강우정보를 획득하여 출력하는 강우정보 획득 단계;
관거 통수능 계산부가 상기 우수관거 정보, 지리정보 및 연관정보들에 의해 지역별로 관거 통수능을 계산하여 연관정보의 해당 관거정보에 매핑하여 저장하는 관거 통수능 계산 단계; 및
내침량 계산부가 상기 우수관거 정보, 지리정보 및 관거 통수능 정보를 포함하는 연관정보 및 강우정보에 의해 지역별 관거의 내침량을 계산하는 내침량 계산 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 제어 기반의 지능형 우수관리 방법. - 삭제
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