KR101435183B1

KR101435183B1 - 유동 ｉｐ 네트워크를 지원하는 ｐｌｃ 기반의 원방감시 제어시스템

Info

Publication number: KR101435183B1
Application number: KR1020140076042A
Authority: KR
Inventors: 윤회중
Original assignee: 주식회사 일산이엔씨
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2014-08-29

Abstract

본 발명은, 상수도 시설물, 하수도 시설물, 물관리 시설물에 각각 설치되며, 상기 상수도 시설물, 상기 하수도 시설물, 상기 물관리 시설물을 각각 감시 계측하여 상수도 계측 정보, 하수도 계측 정보, 물관리 관련 정보를 얻기 위한 원격감시제어 단말장치; 전력을 공급하는 각각의 변대주 상에 위치하며, 상기 원격감시제어 단말장치에 연결되어, 상기 상수도 계측 정보, 상기 하수도 계측 정보, 상기 물관리 관련 정보를 전력선 통신(PLC)을 통해 수신하는 데이터 수집장치; 및 상기 데이터 수집장치에 연결되며, 상기 데이터 수집장치로부터 전송된 상기 상수도 계측 정보, 상기 하수도 계측 정보, 상기 물관리 관련 정보를 수신하여 이를 분석한 후, 분석된 정보를 이용해 상기 상수도 시설물, 상기 하수도 시설물, 상기 물관리 시설물을 원방으로 관리, 제어하는 종합감시 제어부를 포함하며, 상기 원격감시제어 단말장치는, 이상감시모듈, 제어모듈, 계측모듈, PLC 모뎀 및 프로세서부를 포함하고; 상기 이상감시모듈은, 상수도 시설물에 설치되는 제1이상감지모듈, 저수장치에 설치되는 제2이상감지모듈, 및 취수장치에 설치되는 제3이상감지모듈을 포함하고; 상기 제1이상감지모듈은, 제1 압력센서, 제2 압력센서 및 유량계(160)를 포함하고, 상기 제2이상감지모듈은, 저수측 제어부, 수위레벨센서, 침입감지센서, 개폐감지센서 및 수질검사센서를 포함하고, 상기 제3이상감지모듈은, 취수측 제어부, 수위레벨센서, 침입감지센서 및 이상감지센서를 포함하고; 상기 제1이상감지모듈에 의해 송신되는 데이터에 의한 제어를 행하는 상기 제어모듈은, 메인 컨트롤러, 필드 컨트롤러, 전동기, 감속기, 경보발생부를 포함하고; 상기 전동기는 상기 감압밸브의 일측 면에 설치되며, 상기 메인 컨트롤러의 제어신호에 따라 회전력을 발생시키고, 발생된 회전력으로 상기 감압밸브를 조정하고; 상기 감속기는 상기 전동기와 상기 감압밸브 사이에 설치되어, 상기 전동기의 회전을 기어비로 감속시키고; 상기 감압밸브는 상기 상수도 시설물을 이루는 관체에 설치되고, 상기 유량계는 상기 감압밸브의 일측 면에 설치되고, 상기 제1 압력센서는 상기 감압밸브와 상기 유량계 사이에 설치되고, 상기 메인 컨트롤러와 케이블로 연결되고, 상기 제2 압력센서는 상기 감압밸브의 타측에 설치되고 상기 메인 컨트롤러와 케이블로 연결되고; 상기 종합감시 제어부는, 상기 데이터 수집장치로부터 전송된 데이터를 전력선 통신(PLC)을 통해 수신하는 PLC 모뎀; 전용회선을 이용하며, 원격제어장치와 전용회선 모뎀사이에 RS-232 또는 RS-422 방식으로 외부의 시설물 관리자와 유선통신을 구현하는 유선통신모듈과, 지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 중 어느 하나 이상을 사용하여 외부의 시설물 관리자와 무선통신을 구현하는 무선통신모듈과, 유동 IP 네트워크 환경에서 외부의 시설물 관리자와 인터넷을 수행하는 인터넷모듈을 포함하는 통신부; 및 상기 PLC 모뎀 및 상기 통신부를 제어하는 CPU를 포함하며, 상기 인터넷모듈은, 외부의 시설물 관리자와 인터넷을 수행하는 중앙제어장치; 인터넷 망을 통해 외부로부터 전송되는 데이터를 수신하고, 수신된 통신 데이터의 포트(port) 번호에 따라 통신 데이터의 목적지 유동 IP 주소를 사설 고정 IP 주소로 변경한 후, 상기 포트번호와 상기 사설 고정 IP 주소를 상기 중앙제어장치로 전송하는 네트워크관리모듈; 버스(bus) 구조 방식의 근거리통신망(LAN)으로, 상기 중앙제어장치가 데이터를 송수신 할 수 있도록 해주는 이더넷(ethernet); IP 주소를 상호 변환하여 개별 주소가 할당되지 않은 노드에서도 인터넷에 접속할 수 있는 NAT 기능과, TCP/IP 환경의 통신망에서 IP 주소의 일률적 관리 서비스를 제공하는 동적 호스트 설정 통신 규약(DHCP) 기능을 통해, 복수개의 상기 중앙제어장치 간에 내부 데이터 통신을 중계하는 IP 공유기; 및 외부의 인터넷 망을 통해 데이터 통신을 수행할 수 있도록 해주는 인터넷 모뎀을 포함하고; 상기 감압밸브, 상기 유량계, 상기 제1 압력센서(170a) 또는 상기 제2 압력센서 측으로 흐르는 유량의 우회시키는 우회관과, 상기 우회관과 상기 관체의 연결부위에 설치되고 상기 우회관의 개폐를 행하는 상기 우회밸브를 포함하고, 상기 메인 컨트롤러의 연산작동에 의해 상기 감압밸브, 상기 유량계, 상기 제1 압력센서 또는 상기 제2 압력센서의 고장여부를 판단토록 하는 오작동감지부; 및 상기 감압밸브, 상기 유량계, 상기 제1 압력센서 또는 상기 제2 압력센서의 교체작업을 행할 때에 상기 메인 컨트롤러로부터 상기 우회밸브에 개방신호가 송신되도록 상기 감압밸브, 상기 유량계, 상기 제1 압력센서 또는 상기 제2 압력센서의 교체작업을 감지하여 상기 메인 컨트롤러에 작업신호를 송신하는 하중감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유동 ＩＰ 네트워크를 지원하는 ＰＬＣ 기반의 원방감시 제어시스템{REMOTE MONITORING AND CONTROL SYSTEM BASED PLC WITH SUPPORTING CURRENT IP NETWORK}

본 발명은 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수도 시설물, 하수도 시설물, 물관리 시설물에 각각 원격감시제어 단말장치를 설치하고, 이들을 감시 계측하여 얻은 상수도 계측 정보, 하수도 계측 정보, 물관리 관련 정보를 데이터 수집장치에서 모은 후 이를 전력선통신(PLC)으로 종합감시제어부로 전송하면, 종합감시 제어부는 이를 분석한 후, 분석된 정보를 외부의 시설물 관리자에게 유선, 무선, 인터넷 통신으로 전송함으로써, 상기 상수도 시설물, 상기 하수도 시설물, 상기 물관리 시설물을 원방으로 관리, 제어할 수 있는, 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 PLC(Power Line Communication)는 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 홈네트워크 까지 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.

또한 인터넷 서비스와 네트워크 구축뿐만 아니라 전력선 기반 지능형 가전제품의 원격제어와 계량기 등의 원격검침, 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.

하지만, 종래에는 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.

대한민국 등록특허 제10-0676748호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 수도 시설물, 하수도 시설물, 물관리 시설물에 각각 원격감시제어 단말장치를 설치하고, 이들을 감시 계측하여 얻은 상수도 계측 정보, 하수도 계측 정보, 물관리 관련 정보를 데이터 수집장치에서 모은 후 이를 전력선통신(PLC)으로 종합감시제어부로 전송하면, 종합감시 제어부는 이를 분석한 후, 분석된 정보를 외부의 시설물 관리자에게 유선, 무선, 인터넷 통신으로 전송함으로써, 상기 상수도 시설물, 상기 하수도 시설물, 상기 물관리 시설물을 원방으로 관리, 제어할 수 있는, 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 상기 우회관은, 상기 유량계의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 상기 관체에 설치되는 제1우회파이프; 상기 제1압력감지센서의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 상기 관체에 설치되는 제2우회파이프; 상기 감압밸브의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 상기 관체에 설치되는 제3우회파이프; 상기 제2압력센서의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 상기 관체에 설치되는 제4우회파이프를 포함하고; 상기 우회밸브는, 상기 제1우회파이프의 입구 측에 설치되는 제1밸브; 상기 제1우회파이프의 출구 측에 설치되는 제2밸브; 상기 제2우회파이프의 입구 측에 설치되는 제3밸브; 상기 제2우회파이프의 출구 측에 설치되는 제4밸브; 상기 제3우회파이프의 입구 측에 설치되는 제5밸브; 상기 제3우회파이프의 출구 측에 설치되는 제6밸브; 상기 제4우회파이프의 입구 측에 설치되는 제7밸브; 및 상기 제4우회파이프의 출구 측에 설치되는 제8밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 하중감지부는, 상기 감압밸브, 상기 유량계, 상기 제1 압력센서 또는 상기 제2 압력센서의 입구 측 또는 출구 측에 구비되는 제1연결플레이트; 상기 제1연결플레이트와 대향되어 체결부재에 의해 결합되도록 상기 관체에 구비되는 제2연결플레이트; 및 상기 제1연결플레이트와 상기 제2연결플레이트 사이에 개재되고, 상기 제1연결플레이트와 상기 제2연결플레이트에 의해 제공되는 하중에 발생되는 하중신호를 상기 메인 컨트롤러에 송신하는 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상수도 시설물, 하수도 시설물, 물관리 시설물의 상태, 이상상태 등을 원방으로 실시간 감시하고 제어할 수 있는 기술적 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 구성 중 원격감시제어 단말장치의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 상수도 시설물에 설치되는 제어모듈 및 이상감지모듈이 도시된 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 오작동감지부가 도시된 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 하중감지부가 도시된 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 저수장치에 설치되는 이상감시모듈이 도시된 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 취수장치에 설치되는 이상감시모듈이 도시된 블록도이다.
도 8은 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 취수장치에 설치되는 이상감지모듈이 도시된 구성도이다.
도 9는 도 1의 구성 중 종합감시 제어부의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 10은 도 10의 구성 중 인터넷 모듈의 구성을 상세히 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 구성 중 원격감시제어 단말장치의 구성을 상세히 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 상수도 시설물에 설치되는 제어모듈 및 이상감지모듈이 도시된 구성도이다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 오작동감지부가 도시된 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 하중감지부가 도시된 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 저수장치에 설치되는 이상감시모듈이 도시된 블록도이다.

또한, 도 7은 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 취수장치에 설치되는 이상감시모듈이 도시된 블록도이고, 도 8은 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템의 취수장치에 설치되는 이상감지모듈이 도시된 구성도이고, 도 9는 도 1의 구성 중 종합감시 제어부의 구성을 상세히 나타낸 것이고, 도 10은 도 10의 구성 중 인터넷 모듈의 구성을 상세히 나타낸 것이다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템(1000)은, 원격감시제어 단말장치(RTU, 500), 데이터수집장치(DCU, 700) 및 종합감시 제어부(800)를 포함하여 구성된다.

원격감시제어 단말장치(500)는 복수개의 RTU(Remote Terminal Unit)를 포함하며, 이들 각각은 상수도 시설물을 구성하는 가압장, 배수지, 유량계, 압력계, 유속계에 설치되거나, 또는 하수도 시설물을 구성하는 침수지, 중계 펌프장마다 설치되거나, 또는 저수지, 취수장치가 구비되는 하천, 담수호, 다목적댐(이하 '물관리 시설물') 중에서 하나 이상에 설치되어, 이들을 감시, 계측함으로 상수도 계측 정보, 하수도 계측 정보, 물관리 관련 정보 등을 획득한다.

여기서, 상수도 계측 정보는 가압장, 배수지, 유량계, 압력계, 유속계에 설치되는 작동펌프의 온/오프 상태, 속도, 유량 등을 포함하고, 하수도 계측 정보는 침수지, 중계 펌프장에 설치되는 작동펌프의 온/오프 상태, 속도, 유량 등을 포함하며, 물관리 관련 정보는 저수지, 하천, 담수호, 다목적댐의 수문 상태, 수위, 펌프 동작상태 등을 포함한다.

원격감시제어 단말장치(500)는 이상감시모듈(511), 제어모듈(520), 계측모듈(530), PLC 모뎀(550) 및 프로세서부(540)를 포함하여 구성된다.

이상감시모듈(510)은 상수도 시설물, 하수도 시설물, 물관리 시설물의 이상상태를 감시한다.

제어모듈(520)은 상수도 시설물, 하수도 시설물, 물관리 시설물에 이상상태가 발생한 경우 이를 제어한다.

계측모듈(530)은 상수도 시설물, 하수도 시설물, 물관리 시설물의 상태를 감시하고 계측하여 상수도 계측 정보, 하수도 계측 정보, 물관리 관련 정보를 생성한다.

이 경우 물관리 시설물의 상태를 감시하기 위한 센서로, 이를테면 수위 센서, 온도 센서, 풍속 센서, 강우량 센서 등을 사용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예의 이상감시모듈(510)은, 상수도 시설물에 설치되는 제1이상감지모듈(510a)과, 저수장치에 설치되는 제2이상감지모듈(510b)과, 취수장치에 설치되는 제2이상감지모듈(510c)을 포함한다.

제1이상감지모듈(510a)은, 제1 압력센서(170a), 제2 압력센서(170b) 및 유량계(160)를 포함하고, 제2이상감지모듈(510b)은, 저수측 제어부(512), 수위레벨센서(514), 침입감지센서(516), 개폐감지센서(517) 및 수질검사센서(518)를 포함하고, 제3이상감지모듈(510c)은, 취수측 제어부(240), 수위레벨센서(231), 침입감지센서(232) 및 이상감지센서(233)를 포함한다.

여기서, 제1이상감지모듈(510a)에 의해 송신되는 데이터에 의한 제어를 행하는 제어모듈(112)은, 메인 컨트롤러(110), 필드 컨트롤러(120), 전동기(130), 감속기(140), 경보발생부(80)를 포함한다.

전동기(130)는 감압밸브(150)의 일측 면에 설치되며, 메인 컨트롤러(110)의 제어신호에 따라 소정의 회전력을 발생시키고, 발생된 회전력으로 감압밸브(150)를 조정한다.

감속기(140)는 전동기(130)와 감압밸브(150) 사이에 설치되어, 전동기(130)의 회전을 기어비로 감속시켜 감압밸브(150)가 천천히 구동되도록 한다.

감압밸브(150)는 관체(1)와 관체(1) 사이에 설치되어, 관체(1) 내부를 흐르는 유량의 압력을 조절한다.

유량계(160)는 감압밸브(150)의 일측 면에 설치되어, 감압밸브(150)로 흘러들어가는 유량을 사용자가 확인할 수 있도록 해준다.

제1 압력센서(170a)는 감압밸브(150)와 유량계(160) 사이에 설치되고, 메인 컨트롤러(110)와 케이블로 연결되어 감압밸브(150)로 유입되는 유량의 압력을 측정한다.

제2 압력센서(170b)는 감압밸브(150)의 타측 면에 설치되며, 메인 컨트롤러(110)와 케이블로 연결되어, 상기 감압밸브(150)에서 토출되어지는 유량의 압력을 측정한다.

또한, 본 실시예는, 감압밸브(150), 유량계(160), 제1 압력센서(170a) 또는 제2 압력센서(170b) 측으로 흐르는 유량의 우회시키는 우회관(30)과, 우회관(30)과 관체(1)의 연결부위에 설치되고 우회관(30)의 개폐를 행하는 우회밸브(50)를 포함하고, 메인 컨트롤러(110)에 연산작동에 의해 감압밸브(150), 유량계(160), 제1 압력센서(170a) 또는 제2 압력센서(170b)의 고장여부를 판단토록 하는 오작동감지부(10)를 더 포함한다.

또한, 본 실시예는, 감압밸브(150), 유량계(160), 제1 압력센서(170a) 또는 제2 압력센서(170b)의 교체작업을 행할 때에 메인 컨트롤러(110)로부터 우회밸브(50)에 개방신호가 송신되도록 감압밸브(150), 유량계(160), 제1 압력센서(170a) 또는 제2 압력센서(170b)의 교체작업을 감지하여 메인 컨트롤러(110)에 작업신호를 송신하는 하중감지부(70)를 더 포함한다.

따라서 관체(1)를 따라 유량이 이동되는 작업이 설정 기간 동안 지속되면 메인 컨트롤러(110)에서 우회밸브(50)에 개방신호를 송신하고, 감압밸브(150), 유량계(160), 제1 압력센서(170a) 또는 제2 압력센서(170b)로부터 송신되는 데이터를 판단하여 감압밸브(150), 유량계(160), 제1 압력센서(170a) 또는 제2 압력센서(170b)의 고장여부를 판단하게 된다.

이때, 메인 컨트롤러(110)에 입력된 설정치 또는 설정범위를 벗어나는 데이터가 수신되면 메인 컨트롤러(110)로부터 고장신호가 경보발생부(80)에 송신되므로 작업자는 감압밸브(150), 유량계(160), 제1 압력센서(170a) 또는 제2 압력센서(170b)의 고장여부를 인지할 수 있어 원활한 교체작업을 행할 수 있게 된다.

우회관(30)은, 유량계(160)의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 관체(1)에 설치되는 제1우회파이프(32)와, 제1압력감지센서의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 관체(1)에 설치되는 제2우회파이프(34)와, 감압밸브(150)의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 관체(1)에 설치되는 제3우회파이프(36)와, 제2압력센서의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 관체(1)에 설치되는 제4우회파이프(38)를 포함한다.

또한, 우회밸브(50)는, 제1우회파이프(32)의 입구 측에 설치되는 제1밸브(51)와, 제1우회파이프(32)의 출구 측에 설치되는 제2밸브(52)와, 제2우회파이프(34)의 입구 측에 설치되는 제3밸브(53)와, 제2우회파이프(34)의 출구 측에 설치되는 제4밸브(54)와, 제3우회파이프(36)의 입구 측에 설치되는 제5밸브(55)와, 제3우회파이프(36)의 출구 측에 설치되는 제6밸브(56)와, 제4우회파이프(38)의 입구 측에 설치되는 제7밸브(57)와, 제4우회파이프(38)의 출구 측에 설치되는 제8밸브(58)를 포함한다.

따라서 메인 컨트롤러(110)로부터 개방신호가 입력되면 제1밸브(51) 및 제2밸브(52)가 개방되어 유량계(160) 측으로 공급되는 유량은 제1우회파이프(32)를 따라 우회하게 되므로 유량계(160)에 유량이 공급되기 않게 된다.

이때, 유량계(160)에서 송신되는 유량신호를 0에 가까운 신호가 메인 컨트롤러(110)에 수신되어야 하는데, 메인 컨트롤러(110)에 입력되는 유량신호가 설정치 이상으로 높게 나타나면 메인 컨트롤러(110)에서 송신되는 고장신호가 경보발생부(80)에 수신되어 작업자가 확인할 수 있게 된다.

제1 압력센서(170a), 감압밸브(150) 또는 제2 압력센서(170b)도 상기한 바와 같은 작동에 의해 고장여부를 메인 컨트롤러(110)에서 확인할 수 있게 된다.

또한, 하중감지부(70)는, 감압밸브(150), 유량계(160), 제1 압력센서(170a) 또는 제2 압력센서(170b)의 입구 측 또는 출구 측에 구비되는 제1연결플레이트(72)와, 제1연결플레이트(72)와 대향되어 체결부재에 의해 결합되도록 관체(1)에 구비되는 제2연결플레이트(74)와, 제1연결플레이트(72)와 제2연결플레이트(74) 사이에 개재되고, 제1연결플레이트(72)와 제2연결플레이트(74)에 의해 제공되는 하중에 발생되는 하중신호를 메인 컨트롤러(110)에 송신하는 로드셀(76)을 포함한다.

감압밸브(150), 유량계(160), 제1 압력센서(170a) 또는 제2 압력센서(170b)의 교체작업이 진행되는 작업자는 제1연결플레이트(72) 및 제2연결플레이트(74)에 결합된 체결부재를 해체하게 되는데, 이때, 제1연결플레이트(72) 및 제2연결플레이트(74)에 의해 로드셀(76)에 가해지던 하중이 설정치 이하로 낮아지게 된다.

따라서 메인 컨트롤러(110)에 송신되는 하중신호를 설정치 이하로 낮아지게 되고, 이때, 메인 컨트롤러(110)에서 우회밸브(50)에 개방신호를 송신하게 되므로 작업자가 관체(1)로 흐르는 유량을 차단하지 않고 교체작업을 행하는 경우에 관체(1)로부터 유량이 유실되는 안전사고를 방지할 수 있게 된다.

전원공급부(180)는 메인 컨트롤러(110)와 케이블로 연결되며, 외부에 별도로 설치되어 메인 컨트롤러(110)에게 전원을 공급해 주며, 전원공급부(180)가 방전될 경우를 대비하여 발전기(미도시)를 유량계(51)의 관체(1) 내부에 설치하고, 발전기로부터 전류를 공급 받아 충전이 이루어지도록 함이 바람직하다.

저수장치는 상수도 시설물의 저수부문에 설치하는 장치로서, 저수부문을 구성하는 물탱크(10)의 현재수위 측정, 상기 저수부문에 대한 외부인의 침입 여부를 감지, 물탱크(10)의 도어나 뚜껑의 개폐 여부를 감지 및 상기 물탱크(10) 내의 수질 오염 여부를 검사하여 그 결과를 감지신호로 외부에 무선 송신하며, 또한 외부로부터 수신한 제어신호에 따라 상기 물탱크(10)의 설정수위를 변경한다.

저수장치에 설치되는 센서부(130)는 수위레벨센서(131), 침입감지센서(132), 개폐감지센서(133) 및 수질검사센서(134)를 포함하여 구성된다.

취수장치는 상수도 시설물의 취수부문에 설치하는 장치로서, 저수측 모니터링 장치에서 송신된 물탱크(10)의 현재수위에 대한 감지신호를 수신하여 그 수신된 감지신호에 따라 펌프구동용 모터(20)의 작동을 제어하며, 또한 상기 펌프구동용 모터(20)의 이상 여부와 취수부문에 대한 외부인의 침입 여부를 체크하여 그 결과를 체크신호로 외부에 무선 송신한다.

취수장치에 설치되는 센서부(230)는 수위레벨센서(231), 침입감지센서(232) 및 이상감지센서(233)를 포함하여 구성된다.

취수측 계측장치(200)의 수위레벨센서(231)는, 지하관정(250)의 내벽에 복수 개가 수직방향으로 일정한 간격을 유지하며 설치되고 빛을 조사하는 복수 개의 발광부(231a)와, 발광부(231a)에 대향되도록 지하관정(250)의 내벽에 복수 개가 설치되고 발광부(231a)로부터 조사되는 빛의 양을 감지하는 수광부(231b)를 포함한다.

발광부(231a)는 지하관정(250)의 내벽 일측에 수직방향으로 다수 개가 일정한 간격을 유지하며 설치되고, 수광부(231b)는 지하관정(250)의 내벽 타측에 수직방향으로 다수 개가 일정한 간격을 유지하며 설치된다.

따라서 지하수가 충진되어 물속에 발광부(231a) 및 수광부(231b)가 잠기면 수광부(231b)에 입사되는 빛이 양이 감소되므로 수광부(231b)로부터 송신되는 빛의 감지량에 따라 지하관정(250)에 담수되는 물의 수위를 취수측 제어부(240)에 의해 판단할 수 있게 된다.

취수측 계측장치(200)의 침입감지센서(232)는, 지하관정(250)의 도어(252)와 지하관정(250) 사이에 배치되도록 지하관정(250)의 상단에 설치되는 접촉스위치를 포함하므로 침입자가 도어(252)를 개방하면 접촉스위치가 개방되면서 취수측 제어부(240)에 침입신호를 송신하게 된다.

또한, 취수장치의 이상감지센서(233)는, 지하관정(250)으로부터 지상으로 연장되는 흡입관(20a)에 설치되는 제1압력계(233a)와, 흡입관(20a)에 설치되는 펌프의 토출관(20b)에 설치되는 제2압력계(233b)를 더 포함한다.

따라서 제1압력계(233a)에 의해 감지되는 흡입관(20a) 내부의 압력과, 제2압력계(233b)에 의해 감지되는 토출관(20b) 내부의 압력 사이의 차이가 설정치를 초과하면 취수측 제어부(240)에 의해 이상신호가 송신된다.

지하관정(250)으로부터 하천 또는 저수지 하부로 연장되도록 설치되고 복수 개의 유입홀부(282)가 형성되는 취수관(280)에는, 유입홀부(282)에 대향되도록 통과홀부(262)가 구비되는 회전관(260)이 회전 가능하도록 삽입되고, 회전관(260)에는 도어(252)를 개방하면 유입홀부(282)와 통과홀부(262)를 이격시키는 취수차단부(270)가 구비된다.

따라서 이상감지센서(233)로부터 이상신호가 송신되면 작업자는 도어(252)를 개방하여 수리작업 또는 교체작업을 행하게 되는데, 이때, 취수차단부(270)의 작동에 의해 회전관(260)이 회전되면서 유입홀부(282)와 통과홀부(262)가 이격되어 취수관(280)에 의한 취수작동이 중단된다.

이후에, 펌프의 구동을 지속하여 지하관정(250) 내부의 물을 모두 배출시키면 작업자가 지하관정(250) 내부로 투입되어 흡입관(20a) 교체작업 등과 같은 수리작업을 행할 수 있게 된다.

취수차단부(270)는, 회전관(260)에 설치되는 핸들(272)과, 핸들(272)에 구비되는 힌지축(274)에 연결되고, 복수 개의 브래킷(278)에 의해 도어(252) 측으로 안내되며, 복수 개의 힌지부(276a)가 구비되는 작동바(276)를 포함한다.

작동바(276)는 다수 개의 브래킷(278)에 의해 지하관정(250) 내벽에 슬라이딩 가능하게 배치되고, 작동바(276)의 상부에 다수 개의 힌지부(276a)가 구비되어 도어(252)의 회전운동이 작동바(276)의 직선운동으로 전달되면서 회전관(260)을 회전시킬 수 있게 된다.

따라서 작업자가 도어(252)를 개방하는 작업이 이루어지면 회전관(260)이 회전되면서 취수작동이 중단되고, 펌프의 구동에 의한 지하관정(250)의 배수작동이 설정시간 동안 지속되어 안전사고를 예방할 수 있게 된다.

본 실시예의 PLC 모뎀(550)은 생성된 상수도 계측 정보, 하수도 계측 정보, 물관리 관련 정보를 수신하고, 데이터수집장치(700)로 전송한다.

프로세서부(540)는 이상감시모듈(510), 제어모듈(520), 계측모듈(530) 및 PLC 모뎀(550)을 제어한다.

다음으로, 데이터수집장치(DCU, 700)는 전력을 공급하는 각각의 변대주 상에 위치하며, 원격감시제어 단말장치(RTU, 500)에 연결되어 원격감시제어 단말장치(RTU, 500)에서 계측한 상수도 계측 정보, 하수도 계측 정보, 물관리 관련 정보를 수신한 후 이들 정보를 전력선 통신(Power Line Communication, PLC)을 통해 종합감시 제어부(800)로 전송한다.

다음으로, 종합감시 제어부(800)는 데이터수집장치(DCU, 700)에 연결되며, 데이터수집장치(DCU, 700)로부터 전송된 상수도 계측 정보, 하수도 계측 정보, 물관리 관련 정보를 수신하여 이를 분석한 후, 분석된 정보를 외부의 시설물 관리자에게 유선, 무선, 인터넷 통신으로 전송함으로써, 상수도 시설물, 하수도 시설물, 물관리 시설물을 원방(remote)으로 관리, 제어한다.

본 실시예의 종합감시 제어부(800)는 PLC 모뎀(550), I/O 모듈(820), RAM(830), 통신부(850) 및 CPU(840)를 포함하여 구성된다.

PLC 모뎀(550)은 데이터수집장치(700)로부터 전송된 데이터를 전력선 통신(PLC)을 통해 수신한다.

I/O 모듈(820)은 PLC 모뎀(550)을 통해 수신된 데이터를 CPU(840)로 보낸다.

저장부(830)는 데이터를 일시적으로 저장하는 기능을 수행하며, 저장장치로 플래시 메모리, 램(RAM), 롬(ROM) 등을 사용할 수 있다.

통신부(850)는 유선통신모듈(860), 무선통신모듈(870) 및 인터넷모듈(880)을 포함하여 구성된다.

유선통신모듈(860)은 통신사에서 제공하는 전용회선(이를테면, 한국통신에서 제공하는 전용회선 등)을 이용하여 원격제어장치와 전용회선 모뎀사이에 RS-232 또는 RS-422 방식으로 통신할 수 있도록 해주며, 이를 통해 종합 관리자는 상수도 시설물, 하수도 시설물, 물관리 시설물 등을 관리하는 관리자에게 시설물 이상 정보 등을 유선으로 제공한다.

무선통신모듈(870)은 외부의 시설물 관리자와 무선통신을 수행하기 위한 것으로, 이를테면 지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 등을 사용할 수 있다.

인터넷모듈(880)은 외부의 시설물 관리자와 유동 IP 네트워크 환경에서 인터넷을 수행하기 위한 것으로, 중앙제어장치(882), 네트워크관리모듈(884), 이더넷(ethernet, 886), IP 공유기(887) 및 인터넷 모뎀(888)을 포함하여 구성된다.

중앙제어장치(882)는 네트워크관리모듈(884)로부터 사설 고정 IP 주소 및 포트 번호를 할당받아 외부의 시설물 관리자가 소지한 PC, 스마트 폰, PDA 등과 인터넷을 수행한다.

네트워크관리모듈(884)은 중앙제어장치(882)에 탑재되는 소프트웨어 모듈로서, 유동 IP 주소와 사설 고정 IP 주소를 이용한 데이터 통신을 중계, 제어하는 역할을 한다.

즉 네트워크관리모듈(884)은 인터넷 망을 통해 외부로부터 전송되는 데이터를 수신하고, 수신된 통신 데이터의 포트(port) 번호에 따라 통신 데이터의 목적지 유동 IP 주소를 사설 고정 IP 주소로 변경하여 이를 중앙제어장치(882)로 전송한다.

이더넷(ethernet, 886)은 버스(bus) 구조 방식의 근거리통신망(LAN)으로, 중앙제어장치(882)가 이를 통해 데이터를 송수신 할 수 있도록 해준다.

IP 공유기(887)는 IP 주소를 상호 변환하여 개별 주소가 할당되지 않은 노드에서도 인터넷에 접속할 수 있는 NAT 기능과, TCP/IP 환경의 통신망에서 IP 주소의 일률적 관리 서비스를 제공하는 동적 호스트 설정 통신 규약(DHCP) 기능을 통해, 복수개의 중앙제어장치(882) 간 또는 중앙제어장치(882)와 프린터 등의 장치 간에 내부 데이터 통신을 중계한다.

인터넷 모뎀(888)은 외부의 인터넷 망을 통해 데이터 통신을 수행할 수 있도록 하며, 이를테면 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) 모뎀 등을 사용할 수 있다.

CPU(840)는 상기 PLC 모뎀(550), I/O 모듈(820), RAM(830), 통신부(850)를 제어한다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

500 : 원격감시제어 단말장치
510 : 감시모듈 520 : 제어모듈 530 : 계측모듈
550 : PLC 모뎀 540 : 프로세서부
700 : 데이터 수집장치
800 : 종합감시 제어부
850 : 통신부
860 : 유선통신모듈 870 : 무선통신모듈
880 : 인터넷모듈
882 : 중앙제어장치
884 : 네트워크 관리모듈
886 : 이더넷
887 : IP 공유기
888 : 인터넷 모뎀

Claims

상수도 시설물, 하수도 시설물, 물관리 시설물에 각각 설치되며, 상기 상수도 시설물, 상기 하수도 시설물, 상기 물관리 시설물을 각각 감시 계측하여 상수도 계측 정보, 하수도 계측 정보, 물관리 관련 정보를 얻기 위한 원격감시제어 단말장치;
전력을 공급하는 각각의 변대주 상에 위치하며, 상기 원격감시제어 단말장치에 연결되어, 상기 상수도 계측 정보, 상기 하수도 계측 정보, 상기 물관리 관련 정보를 전력선 통신(PLC)을 통해 수신하는 데이터 수집장치; 및
상기 데이터 수집장치에 연결되며, 상기 데이터 수집장치로부터 전송된 상기 상수도 계측 정보, 상기 하수도 계측 정보, 상기 물관리 관련 정보를 수신하여 이를 분석한 후, 분석된 정보를 이용해 상기 상수도 시설물, 상기 하수도 시설물, 상기 물관리 시설물을 원방으로 관리, 제어하는 종합감시 제어부를 포함하며,
상기 원격감시제어 단말장치는,
이상감시모듈, 제어모듈, 계측모듈, PLC 모뎀 및 프로세서부를 포함하고;
상기 이상감시모듈은, 상수도 시설물에 설치되는 제1이상감지모듈, 저수장치에 설치되는 제2이상감지모듈, 및 취수장치에 설치되는 제3이상감지모듈을 포함하고;
상기 제1이상감지모듈은, 제1 압력센서, 제2 압력센서 및 유량계(160)를 포함하고, 상기 제2이상감지모듈은, 저수측 제어부, 수위레벨센서, 침입감지센서, 개폐감지센서 및 수질검사센서를 포함하고, 상기 제3이상감지모듈은, 취수측 제어부, 수위레벨센서, 침입감지센서 및 이상감지센서를 포함하고;
상기 제1이상감지모듈에 의해 송신되는 데이터에 의한 제어를 행하는 상기 제어모듈은, 메인 컨트롤러, 필드 컨트롤러, 전동기, 감속기, 경보발생부를 포함하고;
상기 전동기는 상기 감압밸브의 일측 면에 설치되며, 상기 메인 컨트롤러의 제어신호에 따라 회전력을 발생시키고, 발생된 회전력으로 상기 감압밸브를 조정하고;
상기 감속기는 상기 전동기와 상기 감압밸브 사이에 설치되어, 상기 전동기의 회전을 기어비로 감속시키고;
상기 감압밸브는 상기 상수도 시설물을 이루는 관체에 설치되고, 상기 유량계는 상기 감압밸브의 일측 면에 설치되고, 상기 제1 압력센서는 상기 감압밸브와 상기 유량계 사이에 설치되고, 상기 메인 컨트롤러와 케이블로 연결되고, 상기 제2 압력센서는 상기 감압밸브의 타측에 설치되고 상기 메인 컨트롤러와 케이블로 연결되고;
상기 종합감시 제어부는,
상기 데이터 수집장치로부터 전송된 데이터를 전력선 통신(PLC)을 통해 수신하는 PLC 모뎀;
전용회선을 이용하며, 원격제어장치와 전용회선 모뎀사이에 RS-232 또는 RS-422 방식으로 외부의 시설물 관리자와 유선통신을 구현하는 유선통신모듈과,
지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 중 어느 하나 이상을 사용하여 외부의 시설물 관리자와 무선통신을 구현하는 무선통신모듈과,
유동 IP 네트워크 환경에서 외부의 시설물 관리자와 인터넷을 수행하는 인터넷모듈을 포함하는 통신부; 및
상기 PLC 모뎀 및 상기 통신부를 제어하는 CPU를 포함하며,
상기 인터넷모듈은,
외부의 시설물 관리자와 인터넷을 수행하는 중앙제어장치;
인터넷 망을 통해 외부로부터 전송되는 데이터를 수신하고, 수신된 통신 데이터의 포트(port) 번호에 따라 통신 데이터의 목적지 유동 IP 주소를 사설 고정 IP 주소로 변경한 후, 상기 포트번호와 상기 사설 고정 IP 주소를 상기 중앙제어장치로 전송하는 네트워크관리모듈;
버스(bus) 구조 방식의 근거리통신망(LAN)으로, 상기 중앙제어장치가 데이터를 송수신 할 수 있도록 해주는 이더넷(ethernet);
IP 주소를 상호 변환하여 개별 주소가 할당되지 않은 노드에서도 인터넷에 접속할 수 있는 NAT 기능과, TCP/IP 환경의 통신망에서 IP 주소의 일률적 관리 서비스를 제공하는 동적 호스트 설정 통신 규약(DHCP) 기능을 통해, 복수개의 상기 중앙제어장치 간에 내부 데이터 통신을 중계하는 IP 공유기; 및
외부의 인터넷 망을 통해 데이터 통신을 수행할 수 있도록 해주는 인터넷 모뎀을 포함하고;
상기 감압밸브, 상기 유량계, 상기 제1 압력센서(170a) 또는 상기 제2 압력센서 측으로 흐르는 유량의 우회시키는 우회관과, 상기 우회관과 상기 관체의 연결부위에 설치되고 상기 우회관의 개폐를 행하는 상기 우회밸브를 포함하고, 상기 메인 컨트롤러의 연산작동에 의해 상기 감압밸브, 상기 유량계, 상기 제1 압력센서 또는 상기 제2 압력센서의 고장여부를 판단토록 하는 오작동감지부; 및
상기 감압밸브, 상기 유량계, 상기 제1 압력센서 또는 상기 제2 압력센서의 교체작업을 행할 때에 상기 메인 컨트롤러로부터 상기 우회밸브에 개방신호가 송신되도록 상기 감압밸브, 상기 유량계, 상기 제1 압력센서 또는 상기 제2 압력센서의 교체작업을 감지하여 상기 메인 컨트롤러에 작업신호를 송신하는 하중감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 IP 네트워크를 지원하는 PLC 기반의 원방감시 제어시스템.
제1항에 있어서, 상기 우회관은,
상기 유량계의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 상기 관체에 설치되는 제1우회파이프;
상기 제1압력감지센서의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 상기 관체에 설치되는 제2우회파이프;
상기 감압밸브의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 상기 관체에 설치되는 제3우회파이프;
상기 제2압력센서의 입구 측과 출구 측이 연결되어 통하도록 상기 관체에 설치되는 제4우회파이프를 포함하고;
상기 우회밸브는,
상기 제1우회파이프의 입구 측에 설치되는 제1밸브;
상기 제1우회파이프의 출구 측에 설치되는 제2밸브;
상기 제2우회파이프의 입구 측에 설치되는 제3밸브;
상기 제2우회파이프의 출구 측에 설치되는 제4밸브;
상기 제3우회파이프의 입구 측에 설치되는 제5밸브;
상기 제3우회파이프의 출구 측에 설치되는 제6밸브;
상기 제4우회파이프의 입구 측에 설치되는 제7밸브; 및
상기 제4우회파이프의 출구 측에 설치되는 제8밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 ＩＰ 네트워크를 지원하는 ＰＬＣ 기반의 원방감시 제어시스템.
제2항에 있어서, 상기 하중감지부는,
상기 감압밸브, 상기 유량계, 상기 제1 압력센서 또는 상기 제2 압력센서의 입구 측 또는 출구 측에 구비되는 제1연결플레이트;
상기 제1연결플레이트와 대향되어 체결부재에 의해 결합되도록 상기 관체에 구비되는 제2연결플레이트; 및
상기 제1연결플레이트와 상기 제2연결플레이트 사이에 개재되고, 상기 제1연결플레이트와 상기 제2연결플레이트에 의해 제공되는 하중에 발생되는 하중신호를 상기 메인 컨트롤러에 송신하는 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 ＩＰ 네트워크를 지원하는 ＰＬＣ 기반의 원방감시 제어시스템.