KR101479513B1 - 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치 - Google Patents
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Abstract
상관관계분석을 이용하여 수집된 데이터 간의 연관성을 추출하고, 수집된 데이터를 물질 수지(Mass Balance)에 대입하여 방류수질을 예측하여 보다 안정적으로 하·폐수처리장을 운영할 수 있도록 도모해주는 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치에 관한 것으로서, 하·폐수처리장의 유입 단에 설치된 수질 측정용 계측기를 통해 수집된 실시간 데이터를 전송 가능한 형식의 계측 데이터로 변환하여 전송하는 원격 단말 장치; 상기 원격 단말 장치로부터 전송된 계측 데이터를 일정 단위 시간별로 데이터베이스에 저장하는 데이터베이스 서버; 상기 데이터베이스에 저장된 실시간 계측 데이터를 물질 수지에 자동으로 대입하여 방류수질을 예측하고, 상관관계분석을 이용하여 수집된 데이터 간의 연관성을 추출하여 운전 제어 데이터를 생성하며, 네트워크를 통해 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터의 전송을 제어하는 웹 서버; 및 상기 네트워크를 통해 상기 웹 서버와 접속하여 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 수신하고, 관리자의 조작 명령으로 발생하는 원격 제어 데이터를 상기 네트워크를 통해 웹 서버로 전송하는 모바일기기로, 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치를 구현한다.
Description
본 발명은 상관관계분석(correlation analysis)을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어에 관한 것으로, 특히 상관관계분석을 이용하여 수집된 데이터 간의 연관성을 추출하고, 수집된 데이터를 물질 수지(Mass Balance)에 대입하여 방류수질을 예측하여 보다 안정적으로 하·폐수처리장을 운영할 수 있도록 도모해주는 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 생활에서 발생하는 오수나 산업 활동 과정에서 배출되는 폐수들은 인체에 해로운 유기물 혹은 중금속을 포함하고 있으며, 이를 그대로 하천에 방류할 경우 심각한 환경문제는 물론 국민의 건강에 해롭다. 따라서 이러한 유기물 혹은 중금속을 정화처리 하여서 수질을 관리하기 위해 하수처리 시설과 같은 다양한 환경 기초시설들이 설치되어 운영되고 있다.
하수처리 시설은 하수종말처리시설, 마을 하수처리시설, 폐수종말처리시설, 축산 폐수 공동처리시설 등 다양한 형태의 시설들을 포함한다.
하수처리시설에는 처리 설비를 통합적으로 관리하기 위한 통합관리시스템이 통합운영실에 설치되어 운영된다. 이러한 통합관리시스템은 관리자가 각 하수처리 시설에 설치된 측정장치를 통해 측정되는 다양한 데이터를 물질 수지에 수동으로 입력하는 방법으로 방류수질을 예측하게 된다.
아울러 통합운영실에 설치된 운영 PC(POS/PES)를 통해 예측 데이터를 확인하거나, 전체적인 통합 운영 데이터를 확인하게 된다. 여기서 통합운영실에서 전체적인 하수처리시설을 운영하는 도중에 경보가 발생하게 되면, 미리 등록된 관리자의 휴대 전화로 간단한 경보 메시지(SMS; Short Message Service)가 전송된다. 따라서 관리자는 원격에 위치해서도 하수처리시설로부터 발생한 경보 메시지를 수신할 수 있으며, 이를 통해 하수처리시설에서 발생하는 경보 상황을 확인할 수 있게 된다. 여기서 경보 메시지는 발생한 경보를 구체적으로 확인할 수 있는 메시지는 아니고 단순히 특정 설비의 오류나 방류수질 상황 등만을 간단히 확인할 수 있는 메시지이다.
한편, 하수 및 폐수 처리장의 통합 관리를 위한 종래의 기술이 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 등록특허 등록번호 10-0434862호(2004.05.27. 등록)와 <특허문헌 2> 대한민국 등록특허 등록번호 10-1027649호(2011.03.31. 등록) 및 <특허문헌 3> 대한민국 등록특허 등록번호 10-1322339호(2013.10.21. 등록)에 개시되었다.
<특허문헌 1>에 개시된 종래기술은 하수처리장의 처리데이터를 중앙의 통합관리국에서 통합하고 그 통합된 데이터를 이용하여 개별 하수처리장에 작업지시를 원격으로 전송할 수 있도록 한 하수처리 통합 감시/제어 시스템을 제공한다.
<특허문헌 2>에 개시된 종래기술은 수질관리를 위한 각 처리장의 처리 상태를 실시간으로 용이하게 파악하여 통합적으로 관리할 수 있는 수질관리를 위한 통합관리시스템을 제공한다.
<특허문헌 3>에 개시된 종래기술은 환경기초시설 어느 곳에서나 운영할 수 있도록 유비쿼터스 센서 네트워크망을 형성시킬 수 있고, 메인통합 서버모듈을 통한 정적인 중앙제어방식이 아닌 시설 감시용 애플리케이션 모듈을 통한 동적인 다이렉트 현장감시 제어방식으로 구현시킨 환경기초시설용 다이렉트 동적 감시 관리장치 및 방법을 제공한다.
그러나 상기와 같은 일반적인 하수/폐수처리장의 통합관리 시스템 및 종래기술들은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 관리자가 각 하수처리 시설에 설치된 측정장치를 통해 측정되는 다양한 데이터를 물질 수지에 수동으로 입력하여 방류수질을 예측하게 되므로, 관리자의 수동 입력에 따른 불편함이 있으며, 방류수질을 예측하는 데 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.
둘째, 방류수질 예측 데이터나 기타 운영 상황을 통합 운영실에 설치된 운영 PC(POS/PES)를 통해서만 확인할 수 있는 불편함이 있다.
셋째, 전체적인 하수처리시설을 운영하는 도중에 경보가 발생하게 되면, 미리 등록된 관리자의 휴대 전화로 간단한 경보 메시지만 전송되므로, 원격에 위치한 관리자가 경보 상황을 구체적으로 확인하는 것이 불가능하고, 이로 인해 경보 발생시 실시간으로 대처할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 일반적인 하수/폐수처리장의 통합관리 시스템 및 종래기술들에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 상관관계분석을 이용하여 수집된 데이터 간의 연관성을 추출하고, 수집된 데이터를 물질 수지(Mass Balance)에 대입하여 방류수질을 예측하여 보다 안정적으로 하·폐수처리장을 운영할 수 있도록 도모해주는 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 근래에 대두되고 있는 모바일기기(Smart Phone/Pad)를 하·폐수처리장에 적용하여 원격에서도 용이하게 하·폐수처리장을 실시간 통합관리할 수 있도록 한 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다양한 계측기로부터 수집된 실시간 데이터를 이용하여 방류수질을 예측하고 문제가 예측될 경우 관리자에게 경고하여, 비상상황 발생시 효과적으로 대응할 수 있도록 한 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 모바일기기를 이용하여 현장에서 시설물 보수 이력을 확인할 수 있고, 다른 시스템과의 연계가 가능하도록 하여 원활한 업무 협조가 이루어질 수 있도록 한 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치는 하·폐수처리장의 유입 단에 설치된 수질 측정용 계측기를 통해 수집된 실시간 데이터를 전송 가능한 형식의 계측 데이터로 변환하여 전송하는 원격 단말 장치; 상기 원격 단말 장치로부터 전송된 계측 데이터를 일정 단위 시간별로 데이터베이스에 저장하는 데이터베이스 서버; 상기 데이터베이스에 저장된 실시간 계측 데이터를 물질 수지에 자동으로 대입하여 방류수질을 예측하고, 상관관계분석을 이용하여 수집된 데이터 간의 연관성을 추출하여 운전 제어 데이터를 생성하며, 네트워크를 통해 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터의 전송을 제어하는 웹 서버; 상기 네트워크를 통해 상기 웹 서버와 접속하여 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 수신하고, 관리자의 조작 명령으로 발생하는 원격 제어 데이터를 상기 네트워크를 통해 웹 서버로 전송하는 모바일 기기를 포함하고;
상기 웹 서버는 상기 방류수질 예측결과 경보 발생시 푸시 방식으로 경보 신호를 상기 모바일 기기로 전송하고, 상기 모바일 기기의 요청에 따라 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 모바일 기기에서 확인할 수 있는 데이터로 변환하여 상기 모바일 기기에 전송해주는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치는 상기 하·폐수처리장에 설치되고, 상기 웹 서버와 접속하여 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 수신하고, 운전 제어 상황을 디스플레이하며, 관리자의 조작 명령으로 발생하는 제어 데이터를 상기 웹 서버로 전송하는 사용자 퍼스널컴퓨터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치는 상기 네트워크를 통해 상기 웹 서버와 접속하여 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 수신하고, 운전 제어 상황을 디스플레이하며, 관리자의 조작 명령으로 발생하는 원격 제어 데이터를 상기 웹 서버로 전송하는 관리자 퍼스널컴퓨터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 데이터베이스 서버는 계측기를 통해 수집된 모든 데이터를 분 단위로 데이터베이스에 저장하며, 상기 분 단위로 저장한 데이터를 시간 단위로 데이터의 유형에 따라 평균 또는 적산 연산을 하여 그 결과 데이터를 상기 데이터베이스에 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 웹 서버는 사용자의 요청에 따라 상기 데이터베이스에 실시간 저장된 수집 데이터를 히스토리 트렌드 차트(History Trend Chart) 또는 표로 제공해주는 것을 특징으로 한다.
상기에서 웹 서버는 상기 데이터베이스에 실시간 저장된 수집 데이터를 물질 수지에 대입하기 위한 수질 인자 값으로 변환하고, 그 수질 인자 값을 물질 수지에 대입하여 방류수질을 실시간으로 예측하는 방류수질 예측부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 웹 서버는 상기 방류수질 예측부의 방류수질 예측 결과 경보 발생시 경보 메시지를 생성하고, 원격에 위치한 관리자가 발생한 경보에 대한 상세 정보를 확인할 수 있도록 생성한 경보 메시지에 알람 확인용 URL(Uniform Resource Locator)을 포함하여 경보 메시지를 생성하는 경보 제어부; 유입되는 수질과 용량에 따라 응집/침전 시설의 슬러지 발생량을 산출하는 슬러지 발생량 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 웹 서버는 유입되는 유량으로 각 공정의 용량 및 체류시간을 분석하여 설계의 적정성 여부를 판단하여 최적의 운전 제어 데이터를 제시해주고, 전체 운전 현황을 제공해주는 운전 제어 데이터 산출부; 수집된 데이터 간의 연관성을 비교 및 분석하여 최적 운전을 위한 상관관계분석 차트를 제공해주고, 사용자가 선택한 시설물의 상관 관계를 추정하도록 선택한 시설물 데이터에 대한 추세선(Trend Line)을 제공해주며, 추세선(Trend Line) 및 데이터를 분석하여 도출된 상관계수를 다중회귀분석방법에 적용하여 기본적인 단순회귀분석 방정식부터 상관관계성이 낮은 복잡한 데이터 패턴을 분석하고, 사용자가 데이터 예측 및 하·폐수처리장의 환경적 요인에 맞게 독립변수를 적용하여 가변적으로 상관관계분석이 가능하도록 도출된 다항 방정식을 제공해주는 상관관계 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 모바일 기기는 네트워크를 통해 원격에 위치한 하·폐수처리장의 웹 서버와 접속하여 운영 제어 데이터, 방류수질 예측 데이터, 상관관계 분석 데이터 및 경보 메시지를 수신하기 위한 통신 모듈; 상기 경보 메시지 수신시 푸시 서비스를 통해 경보 발생을 제어하고, 사용자의 요청에 따라 상기 경보 메시지에 포함된 URL을 통해 경보 발생 상황에 대한 상세 정보를 수신하여 표시부에 표출해주며, 운전 제어 데이터/상관관계분석 차트 및 추세선 디스플레이를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 모바일 기기는 하·폐수처리장에 설치된 시설물에 부착된 QR코드를 판독하여 해당 판독 정보를 상기 제어부에 전달하는 QR코드 스캐너를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 QR코드 정보를 통해 시설물에 대한 데이터를 상기 웹 서버에 요청하고, 수신한 시설물 데이터를 상기 표시부에 디스플레이해주어 관리자가 현장에서 해당 시설물에 대한 상세 정보를 즉시 확인할 수 있도록 해주는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 상관관계분석을 이용하여 수집된 데이터 간의 연관성을 추출하고, 수집된 데이터를 물질 수지(Mass Balance)에 대입하여 방류수질을 예측하여 제공해줌으로써, 운용자가 보다 안정적으로 하·폐수처리장을 운영할 수 있도록 도모해주는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 근래에 대두되고 있는 모바일기기(Smart Phone/Pad)를 하·폐수처리장에 적용함으로써, 장소 및 시간에 제한됨이 없이 원격에서도 용이하게 실제 하·폐수처리장에 설치된 통합 운영시스템과 동일한 방식으로 하·폐수처리장을 실시간 통합관리할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 다양한 계측기로부터 수집된 실시간 데이터를 이용하여 방류수질을 예측하여 문제가 예측될 경우 관리자에게 경고하고, 원격에서 관리자가 경보 상황에 대한 구체적인 데이터를 확인할 수 있도록 해줌으로써, 관리자가 발생한 경보 상황에 대해 최적으로 대처할 수 있도록 도모해주는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 모바일기기를 이용하여 현장에서 시설물 이력을 확인할 수 있으며, 이를 기반으로 시설물 관리 및 실시간 재고관리를 더욱 편리하게 할 수 있도록 도모해주는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 다른 시스템과 연계할 수 있도록 데이터를 가공하여 제공해줌으로써, 다른 시스템과 원활한 업무 협조를 도모할 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치의 전체 구성도,
도 2는 도 1의 웹 서버의 실시 예 구성을 보인 블록도,
도 3은 도 1의 모바일 기기의 실시 예 구성을 보인 블록도,
도 4a는 모바일 HMI 화면 예시도, 도 4b는 물질 수지를 이용하여 수질을 예측하는 화면 예시도,
도 5a는 히스토리 트렌드 차트 화면 예시도, 도 5b는 상관관계분석 차트 화면 예시도, 도 5c는 본 발명에서 상관관계분석 방법 제1 실시 예 테이블, 도 5d는 본 발명에서 상관관계분석 방법 제2 실시 예 테이블, 도 5e는 본 발명에서 상관관계분석을 통하여 값을 유추하는 방법 예시도,
도 6은 본 발명에서 물질 수지를 이용하여 수질을 예측하는 흐름도.
도 2는 도 1의 웹 서버의 실시 예 구성을 보인 블록도,
도 3은 도 1의 모바일 기기의 실시 예 구성을 보인 블록도,
도 4a는 모바일 HMI 화면 예시도, 도 4b는 물질 수지를 이용하여 수질을 예측하는 화면 예시도,
도 5a는 히스토리 트렌드 차트 화면 예시도, 도 5b는 상관관계분석 차트 화면 예시도, 도 5c는 본 발명에서 상관관계분석 방법 제1 실시 예 테이블, 도 5d는 본 발명에서 상관관계분석 방법 제2 실시 예 테이블, 도 5e는 본 발명에서 상관관계분석을 통하여 값을 유추하는 방법 예시도,
도 6은 본 발명에서 물질 수지를 이용하여 수질을 예측하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치의 전체 구성도로서, 원격 단말 장치(110), 사용자 퍼스널컴퓨터(120), 데이터베이스(DB) 서버(130), 웹 서버(140), 스위칭 허브(150), 방화벽(160), 네트워크(200), 모바일 기기(310) 및 관리자 퍼스널컴퓨터(320)를 포함한다.
상기 원격 단말 장치(110)는 하·폐수처리장의 유입 단에 설치된 수질 측정용 계측기를 통해 수집된 실시간 데이터를 전송 가능한 형식의 계측 데이터로 변환하여 전송하는 역할을 한다. 이러한 원격 단말 장치(110)는 PLC(Programmable Logic Controllers) 또는 RTU(Remote Terminel Unit)로 구현할 수 있다.
상기 사용자 퍼스널컴퓨터(120)는 상기 하·폐수처리장에 설치되고, 상기 웹 서버(140)와 접속하여 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 수신하고, 운전 제어 상황을 디스플레이하며, 관리자의 조작 명령으로 발생하는 제어 데이터를 상기 웹 서버(140)로 전송하는 역할을 한다.
상기 데이터베이스 서버(130)는 상기 원격 단말 장치(110)로부터 전송된 계측 데이터를 일정 단위 시간별로 데이터베이스에 저장하는 역할을 한다.
또한, 상기 웹 서버(140)는 상기 데이터베이스에 저장된 실시간 계측 데이터를 물질 수지에 자동으로 대입하여 방류수질을 실시간으로 예측하고, 상관관계분석을 이용하여 수집된 데이터 간의 연관성을 추출하여 운전 제어 데이터를 생성하며, 네트워크(200)를 통해 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터의 전송을 제어하는 역할을 한다. 아울러 웹 서버(140)는 상기 방류수질 예측결과 경보 발생시 푸시(push) 방식으로 경보 신호를 상기 모바일기기(310)로 전송하고, 상기 모바일기기(310)의 요청에 따라 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 모바일기기(310)에서 확인할 수 있는 데이터로 변환하여 상기 모바일기기(310)에 전송해주는 것이 바람직하다.
이러한 웹 서버(140)는 도 2에 도시한 바와 같이, 데이터베이스와 인터페이스를 위한 데이터 인터페이스 모듈(141); 다양한 장치와 데이터 통신을 위한 통신 모듈(142); 상기 데이터베이스에 실시간 저장된 수집 데이터를 물질 수지에 대입하기 위한 수질 인자 값으로 변환하고, 그 수질 인자 값을 물질 수지에 대입하여 방류수질을 실시간으로 예측하는 방류수질 예측부(143); 상기 방류수질 예측부(143)의 방류수질 예측 결과 경보 발생시 경보 메시지를 생성하고, 원격에 위치한 관리자가 발생한 경보에 대한 상세 정보를 확인할 수 있도록 생성한 경보 메시지에 알람 확인용 URL(Uniform Resource Locator)을 포함하여 경보 메시지를 생성하는 경보 제어부(144); 유입되는 수질과 용량에 따라 응집/침전 시설의 슬러지 발생량을 산출하는 슬러지 발생량 산출부(145)를 포함한다.
또한, 상기 웹 서버(140)는 유입되는 유량으로 각 공정의 용량 및 체류시간을 분석하여 설계의 적정성 여부를 판단하여 최적의 운전 제어 데이터를 제시해주고, 전체적인 운전 현황을 제공해주는 운전 제어 데이터 산출부(146); 수집된 데이터 간의 연관성을 비교 및 분석하여 최적 운전을 위한 상관관계분석 차트를 제공해주고, 사용자가 선택한 시설물의 상관 관계를 추정하도록 선택한 시설물 데이터에 대한 추세선(Trend Line)을 제공해주며, 추세선(Trend Line) 및 데이터를 분석하여 도출된 상관계수를 다중회귀분석방법에 적용하여 기본적인 단순회귀분석 방정식부터 상관관계성이 낮은 복잡한 데이터 패턴을 분석하고, 사용자가 데이터 예측 및 하·폐수처리장의 환경적 요인에 맞게 독립변수를 적용하여 가변적으로 상관관계분석이 가능하도록 도출된 다항 방정식을 제공해주는 상관관계 분석부(147); 산소 요구량을 계산하는 산소요구량 계산부(148)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 스위칭 허브(150)는 하·폐수처리장에 설치된 다양한 장치와 네트워크를 통해 접속하는 외부 장치와의 접속을 연결해주는 역할을 하며, 방화벽(160)은 등록되지 않은 사용자가 통합 운영 시스템이나 데이터베이스 서버에 접근하는 것을 방지하는 보안 기능을 한다.
상기 네트워크(200)는 하·폐수처리장의 웹 서버(140)와 하·폐수처리장 외부의 모바일기기(310) 또는 관리자 퍼스널컴퓨터(320)를 상호 통신을 연결해주는 역할을 한다.
상기 모바일기기(310)는 상기 네트워크(200)를 통해 상기 웹 서버(140)와 접속하여 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 수신하고, 관리자의 조작 명령으로 발생하는 원격 제어 데이터를 상기 네트워크(200)를 통해 웹 서버(140)로 전송하는 역할을 한다.
이러한 모바일기기(310)는 도 3에 도시한 바와 같이, 네트워크(200)를 통해 원격에 위치한 하·폐수처리장의 웹 서버(140)와 접속하여 운영 제어 데이터, 방류수질 예측 데이터, 상관관계 분석 데이터 및 경보 메시지를 수신하기 위한 통신 모듈(311); 상기 경보 메시지 수신시 푸시 서비스를 통해 경보 발생을 제어하고, 사용자의 요청에 따라 상기 경보 메시지에 포함된 URL을 통해 경보 발생 상황에 대한 상세 정보를 수신하여 표시부(313)에 표출해주며, 운전 제어 데이터/상관관계분석 차트 및 추세선 디스플레이를 제어하는 제어부(314); 상기 제어부(314)의 제어에 따라 경보를 발생하는 경보 발생부(315) 및 관리자가 하·폐수처리장의 운영 제어를 위한 조작 명령을 입력하기 위한 조작부(316)를 포함한다.
상기 관리자 퍼스널컴퓨터(320)는 상기 네트워크(200)를 통해 상기 웹 서버(140)와 접속하여 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 수신하고, 운전 제어 상황을 디스플레이하며, 관리자의 조작 명령으로 발생하는 원격 제어 데이터를 상기 웹 서버(140)로 전송하는 역할을 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 운영 제어장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 원격 단말 장치(110)는 하·폐수처리장의 유입 단에 설치된 계측기를 통하여 수집된 실시간 계측 데이터를 전송 가능한 형태의 데이터로 변환하여 데이터베이스 서버(130)로 전송한다. 여기서 원격 단말 장치(110)는 PLC나 RTU와 같은 장치로 구현할 수 있다. 상기 RTU는 통합 운영 시스템에서 수신되는 제어 명령을 기반으로 연결된 대상의 상태를 변경하거나 시스템에 전송하는 원격 측정(telemetry) 데이터에 의해 분산된 제어 시스템(distributed control system)이나 원방 감시 제어시스템(SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition)과 같은 대상(object)과 인터페이스(interface) 가능한 마이크로프로세서 기반의 제어 전자 장비(microprocessor-controlled electronic device)를 의미한다. RTU는 원격지에서 데이터를 수집해 전송 가능한 형식으로 데이터를 변환한 뒤 상위 대상 시스템으로 송신하며, 아울러 데이터를 수신하여 지시되는 일련의 작업 절차들을 수행한다. 데이터 수집을 위한 신호 감지 또는 측정에 사용되는 입력 채널, 제어와 지시 및 경고를 위한 출력 채널과 통신 포트 등으로 구성된다. PLC는 제어를 위한 물리 매체(physical media)가 설치된 공장이나 생산라인 등과 같은 좁은 지역(local area)에서 연결된 대상의 상태를 변경하거나 수집 데이터를 시스템에 전송한다.
원격 단말 장치(110)를 통해 실시간으로 데이터가 수집되면 데이터베이스 서버(130)는 수집되는 데이터를 분 단위(예를 들어, 1분 단위)로 데이터베이스에 저장하며, 상기 분 단위로 저장한 데이터를 시간 단위(예를 들어, 1시간 단위)로 데이터의 유형에 따라 평균 또는 적산 등과 같은 산술 연산을 하여 그 결과 데이터를 상기 데이터베이스에 저장한다.
데이터베이스 서버(130)는 이러한 결과 데이터를 기초로, 사용자가 수집된 데이터를 보고자 시설물 목록을 선택하면 해당 데이터의 최대/최소값, 최근 데이터 수집 현황 등을 차트 혹은 표와 같은 형식으로 제공해준다.
상기와 같이 실시간으로 수집된 계측 데이터가 데이터베이스에 저장되면, 주기적 또는 실시간으로 웹 서버(140)의 방류수질 예측부(143)는 방류수질을 예측한다.
예컨대, 방류수질 예측부(143)는 하·폐수처리장에 설치된 계측기를 통하여 실시간으로 수집된 데이터를 데이터베이스 서버(130)에서 자동으로 저장하면, 그 저장된 실시간 계측 데이터를 수질 인자 값으로 추출하고, 이를 해당 하·폐수처리장의 물질 수지(Mass Balance)에 대입하여 방류수질을 주기적 또는 실시간으로 예측하게 된다.
도 6은 물질 수지를 이용하여 수질을 예측하는 과정을 나타낸 것이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 수질 인자에 대한 데이터를 실시간으로 획득하여 수질 인자 값을 수정하고, 물질 수지의 수리계산에 의하여 유입 성상에 대한 공정별 수질(BOD, COD, SS, T-N, T-P 등)을 체류시간에 대입하여 수질을 산출하며, 이를 기초로 전 공정을 거친 방류 수질에 대하여 예측한다. 수질 예측 결과 비정상적인 상태이면 과거 데이터와 현재 수질 데이터를 비교하여 알람 발생 여부를 결정한다. 예컨대, 과거 수질 데이터에 비해 현저하게 수질 상태가 나쁜 상태이면 알람 데이터를 발생하게 되고, 과거 데이터 기준으로 비슷하게 수질 상태가 예측될 경우는 정상상태로 판단한다.
만약, 방류수질을 예측한 결과, 경보 발생이 필요하다고 판단이 되면, 경보 제어부(144)에서 경보 메시지를 생성하고, 알람 확인용 URL을 상기 경보 메시지에 합하여 최종적으로 경보 메시지를 생성하여 통신 모듈(142)을 통해 모바일기기(310)로 전송한다.
또한, 웹 서버(140)의 운전 제어 데이터 산출부(146)는 유입되는 수질과 용량에 따른 응집·침전시설의 약품 량을 산정하여, 운전 제어 데이터를 산출하게 된다. 아울러 슬러지 발생량 산출부(145)는 슬러지 발생량을 하기의 <수학식1>을 통해 산출한다.
여기서 QW는 잉여 슬러지량(㎥/d), XW는 잉여 슬러지의 평균 SS농도(mg/L), Q는 반응조의 유입유량(㎥/d), V는 반응조의 용적(㎥), X는 반응조의 혼합액(MLSS) 농도(mg/L), SO는 반응조로 유입되는 유입수의 용해성 BOD농도(mg/L), SNH3는 반응조로 유입되는 유입수의 NH3-N농도(mg/L), SS는 반응조로 유입되는 유입수의 SS농도(mg/L), a는 용해성 BOD에 의한 슬러지 전환율(mg MLSS/mg BOD), b는 NH3-N에 대한 슬러지 전환율(mg MLSS/mg SS), c는 SS에 대한 슬러지 전환율(mg MLSS/mg SS), d는 활성슬러지 미생물의 내생 호흡에 의한 감량을 표현한 대수(1/d), SSE는 처리수내 SS량(kg/일)을 나타낸다.
아울러 운전 제어 데이터 산출부(146)는 시설물의 조의 용량 및 수질을 예측하여 생물 반응조 내의 SRT를 산정하게 되며, 잉여슬러지 발생량을 산출한다.
아울러 산소요구량 계산부(148)는 적정 DO값을 유지하기 위한 산소요구량을 계산한다. 이렇게 계산된 산소요구량에 따라 운전 제어 데이터 산출부(146)는 적정한 송풍 량을 산출하여 운전 제어 데이터로 제시할 수 있게 된다.
여기서 산소요구량(SOTR)(kg O2/day)은 하기의 <수학식2>를 통해 산출한다.
여기서 AOTR은 이론 산소요구량, Csw는 표준상태(20℃) 청수중의 산소포화농도, α는 Kla(총괄산소이동용량계수) 보정계수, T는 혼합액(MLSS)의 운전수온, β는 산소포화농도 보정계수(고부하: 0.95, 저부하: 0.97), Cs는 운전수온에서의 청수중의 산소포화농도, γ는 산기수심에 따른 Cs의 보정계수, Ca는 포기조내 평균 산소농도를 나타낸다.
이러한 과정을 통해 수질에 대한 다양한 정보를 산출하게 되면, 운전 제어 데이터 산출부(146)는 유입되는 유량으로 각 공정의 용량 및 체류시간을 검토하여 설계의 적정성 여부를 판단하고, 그 결과를 최적 운전 제어를 위한 운전 제어 데이터로 제공해주게 된다. 아울러 생물 반응조에서 주요하게 사용되는 수질계측기(DO, PH, MLSS, ORP 등)의 현재 값을 데이터로 수집하여 적정성 판단, 적정 범위 및 모범 운전을 위한 다양한 방안을 운전 제어 데이터로 제시해준다.
또한, 웹 서버(140)의 상관관계 분석부(147)는 실시간 수집된 데이터 간의 연관성을 비교 및 분석하여 최적 운전을 위한 상관관계분석 차트를 제공해주고, 사용자가 선택한 시설물의 상관 관계를 추정하도록 선택한 시설물 데이터에 대한 추세선(Trend Line)을 제공해준다.
예컨대, 상관관계 분석부(147)는 상관관계분석(Correlation Analysis) 차트를 이용하여 수집된 데이터 간의 연관성을 비교 분석하여 하·폐수처리장의 안정적인 운영을 위한 정보를 제공해준다. 아울러 사용자가 선택한 기간의 데이터에 대한 평균, 최대값, 최소값을 차트에 표시하여 선택한 시설물의 기초 산술 연산 데이터를 확인할 수 있도록 해준다. 또한, 사용자가 선택한 두 시설물 데이터의 상관관계를 추정할 수 있도록 데이터에 대한 추세선(Trend Line)을 사용자에게 제공한다.
도 5a는 히스토리 트렌드 차트 화면 예시도이고, 도 5b는 상관관계분석 차트 화면의 예시이다.
상관관계분석(Correlation Analysis) 차트는 사용자가 선택한 두 데이터 간에 어떠한 선형적 관계가 있는지를 분석하는 방법이며, 사용자는 이를 이용하여 두 데이터 간의 인과관계의 방향, 정도와 수학적 모델을 아래와 같은 <수학식3>으로 확인해 볼 수 있다.
r값은 X와 Y가 완전히 동일하면 +1, 전혀 다르면 0, 반대방향으로 완전히 동일하면 -1을 가진다. 결정계수(Coefficient of Determination)는 r2로 계산하며 이것은 X로부터 Y를 예측할 수 있는 정도를 의미한다.
도 5c는 상기 r값에 따른 상관관계분석 방법의 예시를 나타낸 것이다.
사용자가 선택한 두 시설물 데이터의 상관관계차트는 도 5d와 같은 방법으로 비교할 수 있다. 두 시설물 데이터 간에 상관관계를 나타낸 추세선(Trend Line)과 데이터 요소의 유형이 유사하면 데이터는 선형구조를 이루게 된다. 이를 토대로 미래의 값에 대해 예측할 수 있다.
아울러 상관관계차트를 이용하여 두 인자간에 상관관계를 규명하고 상관계수를 도출할수 있으며 정량적인 수치화를 통해 인자간의 관계성을 정규화할 수 있다.
일반적으로, 산점도로부터 이변량 자료의 두 변수 x, y사이의 관계를 시각적으로 파악할 수 있다. 흔히 산점도에 표시된 점들은 어떤 직선 주위에 띠를 형성하듯이 몰려있게 된다. 이러한 점들에서 직선관계가 얼마나 강한가의 측도에서 표본상관계수가 있다. 표본의 크기가 n인 이변량 자료(x, y)로부터 계산되는 표본상관계수를 r이라고 표기하고 그 계수를 구하는 식은 다음과 같다.
상기 <수학식4>를 통하여 상관계수(r)는 -1에서 1 사이의 값을 항상 가진다.
도 5e는 상기와 같은 상관관계분석을 통하여 값을 유추하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5e의 그래프와 같이 관계성이 있는 두 시설물 데이터의 상관관계 차트를 보면 x축의 값이 125일 경우 y축의 값이 80 ~ 90 사이의 값임을 예측할 수 있을 것이다. 이를 프로그램화 하여 x나 y축의 임의의 값을 선택하게 되면 상관관계가 높은 데이터의 값을 나타낸다.
도출한 상관계수를 이용하여 단순회귀분석의 기본적인 함수형태를 표현하면 하기의 <수학식5>와 같이 선형으로 표현된다. 여기서 α0은 회귀계수, εi는 오차항을 나타낸다. 이를 통하여 예측하고자 하는 환경 인자의 값을 유추할 수 있다.
이렇게 산출되는 다양한 정보들은 데이터베이스에 저장되고, 추후 처리장 내의 사용자가 사용자 퍼스널컴퓨터(120)를 통해 요청할 경우 제공해주며, 네트워크를 통해 원격에 위치한 관리자가 모바일기기(310) 또는 관리자 퍼스널컴퓨터(320)를 통해 요청할 경우 제공해주게 된다.
한편, 본 발명의 웹 서버(140)는 시설물별 상세 데이터, 과거 수리 이력, 매뉴얼 등을 단말기를 통해 확인할 수 있도록 무선 네트워크 기능도 제공해준다. 이러한 데이터를 통해 비상상황 발생시 대처능력을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 플렉시블한 MESH 노드 및 액세스포인트(AP)의 분리 구성이 필요하다.
MESH 네트워크는 전송망으로서의 LoS(Line-of-Sight)를 확보해야 하는 조건을 만족시킬 수 있는 설치 장소를 찾아야 한다. 지상으로부터 높은 곳일수록 LoS를 확보하기 용이하다. 이때, Client Access는 주된 접근 경로가 지상으로부터의 접근이 70% 이상을 차지하게 되므로 AP(Wireless Access Point)의 설치 장소는 지상으로부터 높지 않은 곳에 설치되어야 한다. 각 설비 간의 통신에는 MESH Node를 통하여 네트워크를 구성하며, 건물 내부에서는 AP(Access Point)를 이용하여 Smart Phone/Pad 간에 통신을 지원한다.
현장에 설치된 AP(Wi-Fi 혹은 Bluetooth)에서 송출되는 정보를 바탕으로 단말기의 대략적인 현재 위치정보를 계산하며, 단말기 위치 정보를 이용하여 주위의 시설물정보를 손쉽게 확인할 수 있도록 삼각 측량법(Triangulation Method, 三角測量法)을 활용한 위치기반 시설물 정보검색이 가능하며 시설물 관리의 우선순위를 설정하여 점검사항 및 이슈사항을 보여줄 수 있다.
본 발명의 다른 특징으로서, 하·폐수처리장의 중앙제어실에 납품된 비디오 서버(Video Server)의 웹서비스 기능을 활용하여 현장에 설치된 CCTV(Closed-Circuit Television)에 접속이 가능하며 운영자들이 중앙제어실이 아닌 원격지에서 현재 상태를 확인 할 수 있도록 운영의 편의를 도모하였다. CCTV에 녹화된 화상정보는 하·폐수처리장의 중앙제어실 비디오 서버에 저장되며 사용자 PC를 통하여 일정기간 동안 과거 데이터를 확인해 볼 수 있다.
현장에서 사용되는 소모품의 원활한 재고관리를 위하여 모바일 단말기를 이용하여 현장 입출고 내역을 간단한 방법으로 직접 작성하여 소모품 재고 수량 파악 및 원격재고관리가 가능하다. 또한, 주요 소모품의 사용량 계산, 수량부족에 대한 알람과 입고 예상시기를 판단하여 푸시 기능을 통해 해당 담당자에게 알람을 통보할 수도 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 특징으로서, 관리자는 원격에 위치하면서도 마치 하·폐수처리장내에 있는 것과 같이 하·폐수처리장의 HMI와 동일한 데이터를 원격지의 모바일기기(Smart Phone/Pad)(310)에서 확인할 수 있으며, 이러한 데이터를 토대로 모바일 공정진단 기능, 시설물관리 기능 및 통계분석 기능에 활용할 수 있다.
예컨대, 원격에 위치한 관리자는 모바일기기(310)를 이용하여 웹 서버(140)와 접속하고, 조작부(316)를 조작하여 운전 제어 데이터(운영 제어 데이터, 방류수질 예측 데이터, 상관관계 분석 데이터, 기타)를 요청한다.
도 4a는 상기와 같이 웹 서버(140)와 접속하여 하·폐수처리장의 관련 데이터를 확인하기 위한 모바일 HMI 화면의 예시이고, 도 4b는 물질 수지를 이용하여 수질을 예측하는 화면 예시이다.
관리자는 수집된 데이터를 보고자 시설물 목록을 선택하면, 웹 서버(140)는 해당 데이터의 최대값, 최소값, 최근 데이터 수집 현황을 숫자로 확인할 수 있도록 Historical Trend 차트 또는 표를 이용하여 수집된 데이터를 제공해준다.
여기서 모바일기기(310)에서 표시되는 다양한 데이터는 데이터베이스 서버(130)에서 제공해주는 데이터가 된다. 데이터베이스 서버(130)에서 제공해주는 다양한 데이터를 원활하게 화면에 표시하기 위해서, 전송 데이터는 웹 표준 HTML5(Hyper Text Markup Language)를 이용하는 것이 바람직하다.
만약, 웹 서버(140)에서 방류수질을 예측한 결과 경보 발생시, 웹 서버(140)로부터 전송된 경보 메시지는 통신 모듈(311)을 통해 수신되고, 제어부(314)에 전달된다.
제어부(314)는 상기 경보 메시지 수신시 푸시 서비스를 통해 경보 발생부(315)를 제어하여 경보를 발생하도록 한다. 여기서 경보 메시지에는 URL이 포함되어 있으며, 관리자가 URL을 선택하면 경보 발생 상황에 대한 상세 정보를 수신할 수 있다. 수신된 상세 정보는 제어부(314)의 제어에 따라 표시부(313)에 표출된다. 상세 정보는 주지한 바와 같이 운전 제어 데이터/상관관계분석 차트 및 추세선 등이 될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징으로서 모바일기기(310)를 이용하여 현장에서 시설물에 대해 다양한 검색이 가능하고, 재고 등의 관리가 가능하다는 것이다.
예컨대, 사용자로 하여금 현장에서 편리하게 검색할 수 있도록 모바일기기(310)에 기본으로 장착된 카메라를 이용하여 시설물에 부착한 QR-Code(Quick Response Code)를 스캔하는 QR코드 스캐너(312)를 이용하여, 한번 스캔으로 시설물 대장에 바로 접근이 가능하다. 시설물에 부착한 QR-Code는 모바일 기기(310)가 NFC(Near Field Communication)를 지원할 경우 혼용하여 사용이 가능하다.
관리자는 QR-Code 또는 검색으로 지정된 시설물에 대한 수집된 실시간 데이터를 모바일기기(310)를 통하여 확인하여, 시설물의 현재 상태에 대한 진단이 가능하며 날짜를 지정하여 과거 이력을 Historical Trend 차트로 확인할 수 있다.
사용자가 선택한 기간의 데이터에 대한 평균, 최대값, 최소값을 차트에 표시하여 선택한 시설물의 기초 산술 연산 데이터를 확인할 수도 있다. 사용자가 선택한 시설물의 추이를 가늠할 수 있도록 데이터에 대한 추세선을 라인으로 표시(Trend Line)하여 사용자에게 제공해준다. 사용자가 선택한 시설물에 대한 수집된 데이터를 트렌드 차트로 그려 봄으로써, 데이터 값의 추이를 쉽게 헤아릴 수 있고, 선택한 값 간의 차이를 쉽게 비교할 수도 있다. 수집되는 데이터를 자동으로 1분 단위로 Refresh하여 실시간으로 데이터를 확인할 수도 있다.
모바일기기의 OS에서 제공하는 푸시(Push) 서비스를 이용하여 사용자에게 시설물 알람을 통보하며, 화면을 터치하면 해당 시설물에 대한 상세 정보를 보여주어 운영자들이 신속히 대응할 수 있도록 한다.
또한, 현장에서 일어나는 시설물 보수 및 점검 등의 활동을 원활히 진행할 수 있으며, 일어나는 모든 업무활동에 대하여 사진을 스마트 폰 또는 모바일 기기에 장착된 카메라 기능으로 즉시 촬영하여 현장에서 업로드가 가능하며, 작성된 시설물 유지
보수 보고서는 원격에서 다른 단말기를 통하여 받아볼 수 있고, 지정한 원격지 프린터기를 통하여 보고서를 인쇄할 수도 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 수집된 데이터 간의 연관성을 추출하고, 방류수질을 예측하여 하·폐수처리장을 운영할 수 있도록 해주는 기술에 적용된다.
110: 원격 단말 장치
130: 데이터베이스 서버
140: 웹 서버
143: 방류수질 예측부
144: 경보 제어부
145: 슬러지 발생량 산출부
146: 운전 제어 데이터 산출부
147: 상관관계 분석부
310: 모바일기기
312: QR코드 스캐너
314: 제어부
315: 경보 발생부
130: 데이터베이스 서버
140: 웹 서버
143: 방류수질 예측부
144: 경보 제어부
145: 슬러지 발생량 산출부
146: 운전 제어 데이터 산출부
147: 상관관계 분석부
310: 모바일기기
312: QR코드 스캐너
314: 제어부
315: 경보 발생부
Claims (10)
- 하·폐수처리장의 유입 단에 설치된 수질 측정용 계측기를 통해 수집된 실시간 데이터를 전송 가능한 형식의 계측 데이터로 변환하여 전송하는 원격 단말장치; 상기 원격 단말 장치로부터 전송된 계측 데이터를 일정 단위 시간별로 데이터베이스에 저장하는 데이터베이스 서버; 상기 데이터베이스에 저장된 실시간 계측 데이터를 물질 수지에 자동으로 대입하여 방류수질을 예측하고, 상관관계분석을 이용하여 수집된 데이터 간의 연관성을 추출하여 운전 제어 데이터를 생성하며, 네트워크를 통해 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터의 전송을 제어하는 웹 서버; 및 상기 네트워크를 통해 상기 웹 서버와 접속하여 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 수신하고, 관리자의 조작 명령으로 발생하는 원격 제어 데이터를 상기 네트워크를 통해 웹 서버로 전송하는 모바일 기기를 포함하고,
상기 웹 서버는 상기 방류수질 예측결과 경보 발생시 푸시 방식으로 경보 신호를 상기 모바일 기기로 전송하고, 상기 모바일 기기의 요청에 따라 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 모바일 기기에서 확인할 수 있는 데이터로 변환하여 상기 모바일 기기에 전송해주며,
상기 웹 서버는 상기 데이터베이스에 실시간 저장된 수집 데이터를 물질 수지에 대입하기 위한 수질 인자 값으로 변환하고, 그 수질 인자 값을 물질 수지에 대입하여 방류수질을 실시간으로 예측하는 방류수질 예측부; 상기 방류수질 예측부의 방류수질 예측 결과 경보 발생시 경보 메시지를 생성하고, 원격에 위치한 관리자가 발생한 경보에 대한 상세 정보를 확인할 수 있도록 생성한 경보 메시지에 알람 확인용 URL(Uniform Resource Locator)을 포함하여 경보 메시지를 생성하는 경보 제어부; 유입되는 수질과 용량에 따라 응집/침전 시설의 슬러지 발생량을 산출하는 슬러지 발생량 산출부; 유입되는 유량 및 유입 성상을 대입하여 메스 발란스를 기반으로 공정 진단하여 각 공정의 용량 및 체류시간을 분석하여 설계의 적정성 여부를 판단하여 최적의 운전 제어 데이터를 제시해주고, 전체 운전 현황을 제공해주는 운전 제어 데이터 산출부; 추세선(Trend Line) 및 데이터를 분석하여 도출된 상관계수를 다중회귀분석방법에 적용하여 기본적인 단순회귀분석 방정식부터 상관관계성이 낮은 복잡한 데이터 패턴을 분석하고, 사용자가 데이터 예측 및 하·폐수처리장의 환경적 요인에 맞게 독립변수를 적용하여 가변적으로 상관관계분석이 가능하도록 도출된 다항 방정식을 제공해주고, 수집된 데이터 간의 연관성을 비교 및 분석하여 최적 운전을 위한 상관관계분석 차트를 제공해주고, 사용자가 선택한 시설물의 상관 관계를 추정하도록 선택한 시설물 데이터에 대한 추세선(Trend Line)을 제공해주는 상관관계 분석부를 포함하고,
상기 모바일 기기는 네트워크를 통해 원격에 위치한 하·폐수처리장의 웹 서버와 접속하여 운영 제어 데이터, 방류수질 예측 데이터, 상관관계 분석 데이터 및 경보 메시지를 수신하기 위한 통신 모듈; 상기 경보 메시지 수신시 푸시 서비스를 통해 경보 발생을 제어하고, 사용자의 요청에 따라 상기 경보 메시지에 포함된 URL을 통해 경보 발생 상황에 대한 상세 정보를 수신하여 표시부에 표출해주며, 운전 제어 데이터/상관관계분석 차트 및 추세선 디스플레이를 제어하는 제어부; 하·폐수처리장에 설치된 시설물에 부착된 QR코드를 판독하여 해당 판독 정보를 상기 제어부에 전달하는 QR코드 스캐너를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 QR코드 정보를 통해 시설물에 대한 데이터를 상기 웹 서버에 요청하고, 수신한 시설물 데이터를 상기 표시부에 디스플레이해주어 관리자가 현장에서 해당 시설물에 대한 상세 정보를 즉시 확인할 수 있도록 해주는 것을 특징으로 하는 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 하·폐수처리장에 설치되고, 상기 웹 서버와 접속하여 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 수신하고, 운전 제어 상황을 디스플레이하며, 관리자의 조작 명령으로 발생하는 제어 데이터를 상기 웹 서버로 전송하는 사용자 퍼스널컴퓨터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 네트워크를 통해 상기 웹 서버와 접속하여 방류수질 예측 데이터 및 운전 제어 데이터를 수신하고, 운전 제어 상황을 디스플레이하며, 관리자의 조작 명령으로 발생하는 원격 제어 데이터를 상기 웹 서버로 전송하는 관리자 퍼스널컴퓨터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 데이터베이스 서버는 계측기를 통해 수집된 모든 데이터를 분 단위로 데이터베이스에 저장하며, 상기 분 단위로 저장한 데이터를 시간 단위로 데이터의 유형에 따라 평균 또는 적산 연산을 하여 그 결과 데이터를 상기 데이터베이스에 저장하는 것을 특징으로 하는 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 웹 서버는 사용자의 요청에 따라 상기 데이터베이스에 실시간 저장된 수집 데이터를 히스토리 트렌드 차트(History Trend Chart) 또는 표로 제공해주는 것을 특징으로 하는 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치.
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Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101582216B1 (ko) * | 2015-05-20 | 2016-01-04 | (주)그린텍아이엔씨 | 상관도 분석 및 추세 분석을 통한 배수지 수압 예측 방법 |
| CN106034058A (zh) * | 2015-03-17 | 2016-10-19 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 家电设备的控制方法和装置 |
| KR101703981B1 (ko) * | 2016-03-31 | 2017-02-08 | 광주과학기술원 | 강우예측을 이용한 하수처리시설의 제어방법 |
| CN107089757A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-25 | 北京航天斯达科技有限公司 | 一种智能污水处理装置和方法 |
| KR20170123396A (ko) * | 2016-04-28 | 2017-11-08 | 대양엔바이오(주) | 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법 |
| CN108121315A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-06-05 | 湖北山鼎环境科技股份有限公司 | 一种污水处理设施远程操控平台 |
| KR101890574B1 (ko) * | 2017-03-22 | 2018-09-28 | (주)그리너스 | 인공지능을 이용한 하수처리 제어시스템, 전기응집과 부상식 여과설비를 이용한 하수처리방법 및 장치 |
| KR20190069933A (ko) | 2017-12-12 | 2019-06-20 | 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) | 장비제어유닛 관리용 서버 기기 |
| KR102205446B1 (ko) * | 2020-08-19 | 2021-01-21 | 주식회사 더오포 | 암모니아 성분 회수 저감장치 |
| CN112445185A (zh) * | 2019-09-03 | 2021-03-05 | 四川亚欧瑞智科技有限公司 | 一种基于人工智能的污水管理系统 |
| CN113052718A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-06-29 | 北京朗新明环保科技有限公司 | 一种智能水务平台 |
| KR20210097499A (ko) * | 2020-01-30 | 2021-08-09 | 주식회사 이피에스이앤이 | 수처리 공정의 설계 및 운전시스템 |
| KR20220005955A (ko) * | 2020-07-07 | 2022-01-14 | 주식회사 위코테크 | 머신 런닝 플랫폼 기반 지능형 수처리 공정 관리 시스템 |
| CN116862417A (zh) * | 2023-06-28 | 2023-10-10 | 北京泷涛环境科技有限公司 | 一种农村污水处理设施的水质监管方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100701439B1 (ko) | 2005-06-27 | 2007-03-30 | (주)대우건설 | 마을 하수 처리 시설 통합 관리 방법 및 그 시스템 |
| KR20070070647A (ko) * | 2005-12-29 | 2007-07-04 | (주)대우건설 | 수질 시뮬레이터 및 통계적 분석 기법을 이용한 하수 처리시설 통합 관리 시스템 |
| KR101046198B1 (ko) | 2011-03-22 | 2011-07-04 | 주식회사 차임이엔지 | 수처리 원격제어 감시 시스템 |
-
2014
- 2014-06-17 KR KR20140073463A patent/KR101479513B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100701439B1 (ko) | 2005-06-27 | 2007-03-30 | (주)대우건설 | 마을 하수 처리 시설 통합 관리 방법 및 그 시스템 |
| KR20070070647A (ko) * | 2005-12-29 | 2007-07-04 | (주)대우건설 | 수질 시뮬레이터 및 통계적 분석 기법을 이용한 하수 처리시설 통합 관리 시스템 |
| KR101046198B1 (ko) | 2011-03-22 | 2011-07-04 | 주식회사 차임이엔지 | 수처리 원격제어 감시 시스템 |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106034058A (zh) * | 2015-03-17 | 2016-10-19 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 家电设备的控制方法和装置 |
| KR101582216B1 (ko) * | 2015-05-20 | 2016-01-04 | (주)그린텍아이엔씨 | 상관도 분석 및 추세 분석을 통한 배수지 수압 예측 방법 |
| KR101703981B1 (ko) * | 2016-03-31 | 2017-02-08 | 광주과학기술원 | 강우예측을 이용한 하수처리시설의 제어방법 |
| KR20170123396A (ko) * | 2016-04-28 | 2017-11-08 | 대양엔바이오(주) | 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법 |
| KR101890574B1 (ko) * | 2017-03-22 | 2018-09-28 | (주)그리너스 | 인공지능을 이용한 하수처리 제어시스템, 전기응집과 부상식 여과설비를 이용한 하수처리방법 및 장치 |
| CN107089757A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-25 | 北京航天斯达科技有限公司 | 一种智能污水处理装置和方法 |
| KR20190069933A (ko) | 2017-12-12 | 2019-06-20 | 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) | 장비제어유닛 관리용 서버 기기 |
| CN108121315A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-06-05 | 湖北山鼎环境科技股份有限公司 | 一种污水处理设施远程操控平台 |
| CN112445185A (zh) * | 2019-09-03 | 2021-03-05 | 四川亚欧瑞智科技有限公司 | 一种基于人工智能的污水管理系统 |
| KR102338770B1 (ko) * | 2020-01-30 | 2021-12-15 | 주식회사 이피에스이앤이 | 수처리 공정의 설계 및 운전시스템 |
| KR20210097499A (ko) * | 2020-01-30 | 2021-08-09 | 주식회사 이피에스이앤이 | 수처리 공정의 설계 및 운전시스템 |
| KR20220005955A (ko) * | 2020-07-07 | 2022-01-14 | 주식회사 위코테크 | 머신 런닝 플랫폼 기반 지능형 수처리 공정 관리 시스템 |
| KR102396986B1 (ko) * | 2020-07-07 | 2022-05-13 | 주식회사 위코테크 | 머신 런닝 플랫폼 기반 지능형 수처리 공정 관리 시스템 |
| KR102205446B1 (ko) * | 2020-08-19 | 2021-01-21 | 주식회사 더오포 | 암모니아 성분 회수 저감장치 |
| CN113052718A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-06-29 | 北京朗新明环保科技有限公司 | 一种智能水务平台 |
| CN116862417A (zh) * | 2023-06-28 | 2023-10-10 | 北京泷涛环境科技有限公司 | 一种农村污水处理设施的水质监管方法及系统 |
| CN116862417B (zh) * | 2023-06-28 | 2024-04-16 | 北京泷涛环境科技有限公司 | 一种污水处理设施的水质监管方法及系统 |
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