KR101520439B1 - 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합운영관리시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
농가에 농업용수를 공급하는 적어도 하나의 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 측정하는 적어도 하나의 모니터링 단말기로부터 측정정보를 수신하는 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리 시스템의 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리 방법이 개시된다. 서버가 상기 모니터링 단말기로부터 수신되는 측정정보를 상기 데이터베이스부에 저장하고, 상기 측정정보를 참조하여 농업용수의 부족을 판단한다. 농업용수가 부족하다고 판단되면 상기 서버가 농가 또는 운영자에게 알람을 전송한다.
이러한 본 발명은 지하수 관정 통합 및 파이프라인 연계를 통해 지역별 수요량 및 부족량에 따라 합리적인 농업용수 공급/배분이 가능한 시스템을 제공하여 단순히 수량만을 감시하는 기존의 지하수 관정 관리체계를 벗어나 지하수의 수량 및 사용량을 관리하고 수요에 따라 체계적이고 계획적인 지하수 이용을 통해 부족한 수자원 확보하고 과잉양수로 인한 지반침하 등의 재해를 미연에 방지할 수 있다.
이러한 본 발명은 지하수 관정 통합 및 파이프라인 연계를 통해 지역별 수요량 및 부족량에 따라 합리적인 농업용수 공급/배분이 가능한 시스템을 제공하여 단순히 수량만을 감시하는 기존의 지하수 관정 관리체계를 벗어나 지하수의 수량 및 사용량을 관리하고 수요에 따라 체계적이고 계획적인 지하수 이용을 통해 부족한 수자원 확보하고 과잉양수로 인한 지반침하 등의 재해를 미연에 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합 운영 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히, 농업용수 수요처인 농가에 농업용수를 효율적으로 공급하는 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합 운영 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 우리나라는 세계무역기구(WTO)에서 지정하고 있는 대표적인 물부족 국가군으로 분류되고 있으며, 집중적인 호우 또는 장마전선에 의하여 연간 강우량의 70%~80%가 여름에 집중되어 수자원의 계절별 편차가 심하다.
이러한 자연환경은 국부적이나 가뭄과 홍수를 해마다 나타나게 하여 국가적으로 큰 피해를 입히고 있기 때문에, 이와 같이 한정된 강우량을 어떻게 효율적으로 이용 및 관리할 것인가가 매우 중요하다.
우리나라의 연평균 강수량은 1,277.4㎜(1978∼2007년 평균)로 세계 평균(807㎜)보다 1.6배 많으나, 1인당 연강수 총량은 2,629㎥로 세계 평균(16,427㎥)의 약 1/6에 불과하다. 전세계적으로 볼 때 1,500mm 이상의 연평균강수량을 갖는 국가는 일본, 뉴질랜드, 브라질 등이며, 우리나라와 비슷한 1,000∼1,500mm의 국가는 인도, 영국, 노르웨이 등이 해당된다. 이는 한국이 수자원 부존량에서 빈국에 속함을 의미한다.
또한, 가뭄에 취약한 하천수의 이용율이 전체 물이용량의 36%로 매우 높아(미국 20%, 인도 29%) 용수공급이 제한될 가능성이 크다.
농업용수는 우리나라 수자원 총 이용량(255억㎥/년) 중 159억㎥/년(62%)으로 가장 높은 비중을 차지하기 때문에 농업용수의 효율적 관리는 수자원의 효율적 관리와도 직결되며, 이에 따라 농촌지역에서 관개용수를 체계적으로 관리할 수 있는 과학적인 농업용수 관리기법의 도입이 필요하다.
수자원 주요 관리대상이 되는 농업용수는 하천이 발달하지 않았거나 저수지, 소류지 등이 상대적으로 적은 농촌지역에서는 농업용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있으며, 최근 국내 농업활동이 고부가가치의 시설농업으로 전환됨에 따라 지하수의 활용도가 증가하는 추세이다.
도 1은 종래의 지하수 관정을 개별적으로 운영 및 관리하는 개념을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 농촌용 지하수 관정을 관리하는 기술은 개별적으로 관정 및 저수조의 수위를 모니터링하고 펌프 제어를 통해 수량을 감시하는 정도의 수준에 머물렀다.
그러나 종래에는 농촌 지하수의 체계적인 관리가 이루어지지 않아 과잉 양수에 따른 수량부족 및 오염원 유입에 따른 수질 오염이 발생하고 있다. 이는 농민에게 생활의 기본인 물 문제를 초래하고, 농업 활동에 따른 용수부족을 야기할 수 있으며, 수질불량에 따라 안전농산물 생산에 타격을 입힐 수 있는 중요한 문제가 될 수 있다. 나아가, 기후변화로 인해 예상하지 못한 가뭄 발생 시 유일하게 대응할 수 있는 수자원이 지하수임을 고려할 때, 농촌 지하수의 수량ㅇ수질보전을 위한 선제적 감시체계 구축은 그 어느 때보다 시급히 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 농업활동의 주요 수자원인 지하수의 관리체계를 개별적으로 운영되는 농업용 지하수 관정의 감시ㅇ제어 수준을 넘어 파이프라인을 이용하여 통합관리 함으로써 지역적ㅇ계절적 물 부족현상을 예방하고 안정적인 공급관리체계를 갖추는 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 관정 및 파이프라인 시스템의 모니터링, 전/답관리, 누수관리, 관망해석, 운영방안 등 의사결정을 지원할 수 있는 운영관리 소프트웨어의 기능을 통해 농업용수의 공급량 관리, 손실율 저감 및 최적의 운영관리를 달성하여, 궁극적으로는 부족한 수자원을 확보하는 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템은,
농가에 농업용수를 공급하는 적어도 하나의 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 측정하는 적어도 하나의 모니터링 단말기;
상기 모니터링 단말기에서 측정된 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 저장하고, 농가의 정보를 저장하는 데이터베이스부;
상기 모니터링 단말기로부터 수신되는 측정정보를 상기 데이터베이스부에 저장하고, 상기 측정정보를 참조하여 농업용수의 부족을 판단하고, 농업용수가 부족하다고 판단되면 농가 또는 운영자에게 알람을 전송하는 서버를 포함한다.
상기 데이터베이스부는,
상기 모니터링 단말기에서 측정된 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 저장하는 수집정보 DB,
상기 수집정보와 관망정보 등을 활용하여 관정감시, 전/답관리, 누수관리 및 관망해석을 수행하기 위한 데이터를 축적저장하는 분석정보 DB(122),
농가의 정보를 저장하는 데이터베이스부(120)를 포함한다.
상기 서버는,
상기 모니터링 단말기로부터 수신되는 측정정보를 상기 데이터베이스부에 저장하는 정보 수집부,
상기 측정정보를 참조하여 농업용수의 부족을 판단하고, 농업용수가 부족하다고 판단되면 농가 또는 운영자에게 알람을 전송하도록 제어하는 판단부,
상기 판단부의 제어에 따라 농가 또는 운영자에게 알람을 전송하는 알람부(113)를 포함한다.
상기 판단부는 상기 개별 저수조의 관정수위가 임계 수위보다 낮은 경우, 데이터 계층분석을 통하여 농촌용수 공급량을 산정하여 상위 시스템의 농업용수를 공급하는 것을 특징으로 한다.
개별 저수조의 관정수위가 임계 수위보다 높은 경우 상기 판단부는 농가별 로 관개가 필요한 경우에 농촌용수 공급량을 산정하여 상위 시스템의 농업용수를 공급하는 것을 특징으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리 방법은,
농가에 농업용수를 공급하는 적어도 하나의 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 측정하는 적어도 하나의 모니터링 단말기로부터 측정정보를 수신하는 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리 시스템의 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리 방법으로서,
서버가 상기 모니터링 단말기로부터 수신되는 측정정보를 상기 데이터베이스부에 저장하는 단계;
상기 서버가 상기 측정정보를 참조하여 농업용수의 부족을 판단하는 단계;
농업용수가 부족하다고 판단되면 상기 서버가 농가 또는 운영자에게 알람을 전송하는 단계를 포함한다.
상기 방법은,
상기 서버가 상기 개별 저수조의 관정수위가 임계 수위보다 낮은지 판단하는 단계;
상기 개별 저수조의 관정수위가 임계 수위보다 낮은 경우, 상기 서버가 데이터 계층분석을 통하여 농촌용수 공급량을 산정하여 상위 시스템의 농업용수를 공급하는 단계;
개별 저수조의 관정수위가 임계 수위보다 높은 경우 상기 서버가 농가별로 관개가 필요한 경우에 농촌용수 공급량을 산정하여 상위 시스템의 농업용수를 공급하는 단계를 더 포함한다.
상기 농촌용수 공급량을 산정하여 상위 시스템의 농업용수를 공급하는 단계는,
우수 저류조가 공급 가능한 경우, 우수 저류조의 물을 우선 공급하는 단계;
우수 저류조가 공급 불가한 경우, 대규모 저류조의 물을 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는 농업활동의 주요 수자원인 지하수의 관리체계를 개별적으로 운영되는 농업용 지하수 관정의 감시ㅇ제어 수준을 넘어 파이프라인을 이용하여 통합관리 함으로써 지역적ㅇ계절적 물 부족현상을 예방하고 안정적인 공급관리체계를 갖추는 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 관정 및 파이프라인 시스템의 모니터링, 전/답관리, 누수관리, 관망해석, 운영방안 등 의사결정을 지원할 수 있는 운영관리 소프트웨어의 기능을 통해 농업용수의 공급량 관리, 손실율 저감 및 최적의 운영관리를 달성하여, 궁극적으로는 부족한 수자원을 확보하는 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 농업용수 관리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템의 서버와 데이터베이스부의 상세도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템의 모니터링 단말기이 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리 방법의 동작 흐름도이다.
도 6은 도 5에서 데이터 계층분석 적용 단계의 정보를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에서 상위 시스템의 농촌용수 공급 단계의 상세 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템의 서버와 데이터베이스부의 상세도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템의 모니터링 단말기이 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리 방법의 동작 흐름도이다.
도 6은 도 5에서 데이터 계층분석 적용 단계의 정보를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에서 상위 시스템의 농촌용수 공급 단계의 상세 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
하기에서 상위시스템이라 함은 군집관정, 군집관정을 통해 생산된 대량의 농업용수를 저장할 수 있는 저수조 및 우수저류조, 농업용수를 공급할 수 있는 파이프라인 등의 시설 및 이를 운영 관리하는 시스템을 말하며, 농업용수는 파이프라인을 통해 하위시스템으로 공급/배분된다.
하위시스템은 개별관정, 저수조(고가수조), 펌프, 수위계, 수도계량기 등의 시설과 이를 감시·제어하는 시스템을 말하며, 관정별 수위 및 사용량에 대한 정보는 무선통신을 통해 상위시스템 및 중앙관리센터로 전송된다. 농업용수 통합운영 관리 시스템은 계측정보와 관망정보 등을 활용하여 관정감시, 전/답관리, 누수관리, 관망해석, 운영방안 등을 수행하기 위한 데이터를 축적한다. 또한 지역별 농지의 지형정보와 농지 계획정보 등을 기초자료로 활용한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템은,
농가에 농업용수를 공급하는 적어도 하나의 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 측정하는 적어도 하나의 모니터링 단말기(130, 140);
상기 모니터링 단말기(130, 140)에서 측정된 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 저장하고, 농가의 정보를 저장하는 데이터베이스부(120);
상기 모니터링 단말기(130, 140)로부터 수신되는 측정정보를 상기 데이터베이스부(120)에 저장하고, 상기 측정정보를 참조하여 농업용수의 부족을 판단하고, 농업용수가 부족하다고 판단되면 농가 또는 운영자에게 알람을 전송하는 서버(110)를 포함한다.
필요에 따라 서버(110)는 운영자PC 및 감시제어PC의 제어를 받으며, 데이터 통신을 위한 네트워크 장비와 프린터 설비, 무정전 전원장치(UPS) 등의 하드웨어 및 소프트웨어가 구비될 수 있다.
필요에 따라 서버(110)는 밸브(150)를 제어하여 대규모 저류조 또는 우수 저류조에서 개별 저수조로 농업용수가 공급되도록 하고 있다.
또한 상위시스템과 하위시스템의 감시제어 대상이 되는 수위계, 유량계, 수도계량기, 펌프, 밸브 등을 포함하는 현장 설비 및 제어반인 모니터링 단말기(130, 140)는 RF통신과 인터넷망을 통해 서버로 데이터를 전송하도록 구성하였으며 방화벽을 설치하여 서버 보안을 확보하였다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템의 서버와 데이터베이스부의 상세도이다.
도 3을 참조하면, 데이터베이스부(120)는,
상기 모니터링 단말기(130, 140)에서 측정된 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 저장하는 수집정보 DB(121),
상기 수집정보와 관망정보 등을 활용하여 관정감시, 전/답관리, 누수관리, 관망해석, 운영방안 등을 수행하기 위한 데이터를 축적저장하는 분석정보 DB(122),
농가의 정보를 저장하는 데이터베이스부(120)를 포함한다.
상기 서버(110)는,
상기 모니터링 단말기(130, 140)로부터 수신되는 측정정보를 상기 데이터베이스부(120)에 저장하는 정보 수집부(111),
상기 측정정보를 참조하여 농업용수의 부족을 판단하고, 농업용수가 부족하다고 판단되면 농가 또는 운영자에게 알람을 전송하도록 제어하는 판단부(112),
상기 판단부(112)의 제어에 따라 농가 또는 운영자에게 알람을 전송하는 알람부(113)를 포함한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 통합관리시스템의 모니터링 단말기이 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 통합관리시스템의 모니터링 단말기는,
개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위를 측정하는 센서(131),
개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조에서 빠져나가는 유량을 측정하는 유량계(132),
상기 센서(131) 및 유량계(132)에서 측정된 값을 서버(110)로 무선 송신하는 무선송신부(133)를 포함한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리 방법의 동작 흐름도이고, 도 6은 도 5에서 데이터 계층분석 적용 단계의 정보를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 먼저 서버(110)는 모니터링 단말기(130, 140)로부터 상위 시스템 및 하위 시스템의 정보를 수집한다. 편의상 도 4에 상위 시스템의 모니터링 단말기(130)의 상세도만을 도시하였지만 이는 하위 시스템의 모니터링 단말기(140)에도 동일하게 적용되며, 센서(131)와 유량계(132)외에도 다양한 센서 및 계측기가 추가 구비될 수 있다.
그리고 하위시스템 정보 수집의 경우는 센서(131)와 유량계(132) 등의 다양한 계측기가 개별관정을 기준으로 관정의 위치정보, 관정 및 저수조 수위, 사용량, 자체 생산가능량, 관정 양수능력(펌프 토출량), 용수공급 농지현황(작물, 토양, 면적, 영농방식 등) 등을 수집한다.
또한, 상위시스템 정보 수집의 경우에는 센서(131)와 유량계(132) 등의 다양한 계측기가 상위시스템의 군집관정 및 대용량 저수조 수위, 우수저류조 수위, 사용량, 유량 등을 수집한다. 그리고, 상·하위 시스템을 연계하는 파이프라인(관경, 관연장 등), 펌프, 밸브 등의 시설정보와 이들의 위치를 나타낼 수 있는 GIS 정보도 수집된다.
그리고 서버의 정보 수집부(111)는 네트워크망을 통해 기상정보를 수집한다. 네트워크망은 인터넷망 무선망 및 유선망을 포함하며, 모니터링 단말기(130, 140)와는 무선망을 통해 연결되는 것을 특징으로 한다. 기상 정보 수집의 경우, 서버의 정보 수집부(111)가 농업용수 사용량의 주요인자로 판단되는 기상정보(강우량, 일평균온도, 일조시간 등)를 수집하여 데이터베이스부(120)의 수집정보 DB(121)에 저장한다(S501).
그리고 나서, 서버(110)의 판단부(112)는 개별 관정의 임계수위를 설정한다(S502). 임계수위라 함은 개별 저수조에 연결된 개별 지하수 관정내의 농업용수를 펌프를 가동하여 양수 가능한 수위를 의미하며, 임계 수위에 도달했다는 것은 가뭄이나 사용량 증가로 인해 현재 생산가능한 지하수량이 한계에 도달하여 양수가 불가능한 상태임을 의미한다. 이러한 임계수위는 개별관정의 위치 및 수량 등에 따라 상이하며, 시스템 적용 환경에 따라 수위를 달리 설정할 수 있다.
다음, 서버(110)의 판단부(112)는 하위시스템의 용수부족을 판단한다(S503).
여기서, 서버(110)의 판단부(112)는 상위시스템으로부터 개별관정을 중심으로 한 하위시스템에 농업용수를 공급하는 초기 판단기준을 제공하는 항목으로, 농가별 사용량과 저수조 보유량 및 관정의 생산량을 이용하여 아래의 수식을 통해 농업용수 부족을 판단한다.
또한 수식에 따라 관개용수 사용시간과 펌프의 양수시간이 동일한 경우, 농업용수가 부족한 시점의 사전 예측이 가능하다.(표 1)
현시점에 가용 가능한 농업용수가 부족하다고 판단되면(S504), 알람부(113)는 중앙센터 담당자와 농가에 알람을 전송한다(S505). 이를 통해 중앙감시센터 담당자는 농업용수 부족한 상황에 대한 대비가 가능하고 농가에서는 농업용수의 과잉 사용을 방지할 수 있다.
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알람 전송이후 서버(110)의 판단부(112)는 개별관정 수위검토 단계(S506) 및 농가별 관개여부 단계(S509)를 각각 진행한다.
개별관정 수위 검토 단계(S506)에서는 서버(110)의 판단부(112)가 실시간으로 계측되는 지하수 관정의 수위를 검토하여 설정된 임계수위와 비교한다(S507).
지하수 관정의 수위가 임계수위와 같거나 낮은 경우에는, 가뭄이나 농업용수 과잉 공급으로 인해 지하수 수위가 낮아져 공급 가능한 농업용수가 부족하다고 판단하게 되고 공급량 산정을 위한 데이터 계층분석을 적용하게 된다(S508).
한편, 지하수 관정의 수위가 임계수위보다 높은 경우, 이는 일시적인 수량 부족으로 판단하고(S507), 서버(110)의 판단부(112)는 농가별 관개 필요유무 단계로 진행한다(S510).
한편, 농가별 관개여부 검토 단계(s509)가 필요한데 이는 일시적인 수량부족이 발생하였다하여 조건적으로 상위시스템에서 농업용수를 공급하는 것은 수자원 활용 측면에서 효율성이 떨어지기 때문이다.
농가별 관개여부 검토 단계(s509)에서는 앞서 수량부족에 대한 알람을 전송함에 따라 관개용수가 더 필요할 것인지 충분한지에 대한 농가별 의견을 반영할 수 있으며, 이를 이용해 서버(110)의 판단부(112)는 관개의 필요여부를 판단한다(S510). 농가별 의견은 스마트폰 등 휴대용 단말기를 이용하여 반영할 수 있도록 서버를 구성한다.
한편, 상기 데이터 계층분석 적용 단계(S508)를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에서 데이터 계층분석이라 함은 데이터베이스부(120)에 저장되어있는 일련의 데이터들을 계층적으로 세분화(입자화)하여 현재와 유사한 특성과 패턴을 가지는 데이터를 추출해내는 기법을 의미한다. 예를 들어 농업용수 공급이 필요한 현재시점(T)을 기준으로 T-1일의 정보가 다음과 같다.
6월, 평균기온이 23℃, 일조시간 5시간, 무강우, 사용량 12m
3
이러한 정보를 토대로 과거의 유사패턴을 도 6과 같은 기준을 적용하여 추출해 낸다.
도 6을 참조하면, 평균기온, 일조시간, 강우량, 사용량 등을 이용하여 축척 데이터를 생성할 수 있다.
예시에 적용한 평균기온, 일조시간, 강우량 등의 기준은 적용되는 현장에 따라 달리 적용가능하다.
이러한 데이터 계층분석 적용을 위해서는 1년 이상의 데이터 축적이 필요하며, 시스템이 적용되는 시점에서 축적된 데이터가 부족할 시에는 공급량의 디폴트값으로 농업용수 수요예측 가이드라인을 따른다.(표 2, 표 3)
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일반적인 농업용수의 필요수량은 논 관개에서는 20∼25mm/d, 밭 관개에서는 노지가 3∼5mm/d, 시설원예가 10mm/d 정도이다.
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관개가 필요한 경우 필요수량 및 양수가능량 분석(S511)을 한다.
이때, 농가별 필요수량 및 지하수 관정의 수위를 검토하여 관정의 양수가능량 및 부족분에 대한 공급량을 산정한다.
이후 농업용수 공급량 산정 단계(S512)는 다음과 같다. 여기서, 서버(110)의 판단부(112)는 데이터 계층분석을 통해 산정된 공급량과 금일 사용된 사용량을 비교분석하여 최종적으로 공급해야할 농업용수 공급량을 산정한다.
그리고 나서, 서버(110)의 판단부(112)는 상위시스템의 농업용수를 공급하는데, 하위시스템별 공급처의 우선순위를 결정하여 산정된 농업용수를 공급한다(S513).
서버(110)의 판단부(112)가 공급처의 우선순위를 결정하는 흐름도는 아래와 같다. 단, 시스템의 적용대상에 따라 상위시스템은 단일 혹은 다수 존재할 수 있으며, 사용자가 상위시스템의 검토 우선순위를 임의로 지정할 수 있다.
도 7은 도 5에서 상위 시스템의 농촌용수 공급 단계의 상세 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 공급이 필요한 수요처 농가를 포함한 하위시스템과 공급량이 산정되었으며(S601), 이를 토대로 공급처인 상위시스템을 검토하게 된다(S602).
본 발명의 실시예에서 우선적으로 검토되는 공급처는 우수저류조(B)이며(S603), 우수저류조의 수위를 계측하여 보유하고 있는 수량이 공급량을 충당할 수 있고 공급이 필요한 모든 하위시스템에 공급이 가능하면(S604) 사전모의 단계로 진행하게 된다(S605).
만약 공급이 불가능한 경우에는 연계된 다른 상위시스템인 군정 및 저수조(A)를 검토한다(S609). 여기서 공급가능이라 함은 수량적인 측면과 파이프라인의 연계성을 의미한다. 수량은 산정된 공급량과 계측되는 상위시스템의 수위를 통해 파악하며, 연계성은 상위시스템과 하위시스템 간의 GIS정보를 통해 파이프라인이 구축되어 공급이 이루어질 수 있는가를 판단한다.
수량 및 연계성을 모두 만족하여 공급이 가능하면 사전모의(관망해석)를 수행하게 되며 (S605) 모의결과에 따라 normal/abnormal로 구분되어 진행된다. normal/abnormal의 기준은 해석결과의 압력을 검토하여 출수불량의 발생여부를 통해 결정된다.
사전모의 결과가 normal인 경우(S606) 산정된 공급량을 선정된 공급처(상위시스템,B)에서 공급/배분하게 되고(S607), abnormal(Only B)인 경우 상위시스템(A)을 추가 공급처로 적용하여 사전모의를 수행한다(S608).
초기 상위시스템(B) 검토에서 공급이 불가능하다는 판단을 내리게 되면 상위시스템(A)을 추가하여 수량 및 연계성을 재검토한다(S609). 이때 공급이 가능하다는 판단이 내려지면 사전모의 단계로 진행되고, 공급이 불가능하다는 판단이 내려지면(S610) 알람부(113)가 수량부족에 대한 알람을 운영자에게 전송한다(S612). 알람을 통해 운영자는 추가적으로 공급할 수 있는 농업용수량을 파악하고 그에 따른 사전대책을 마련한다.
상위시스템 A, B를 모두 적용한 사전모의 결과가 normal인 경우는 앞서 설명된 내용과 동일하며, abnormal(A+B)인 경우(S606) 압력 및 운영방안을 검토하여(예 : 감압변 및 가압펌프를 이용하여 적정압력 유지) 농업용수를 공급/배분한다(S611).
이러한 본 발명의 실시예에서 지하수 관정 통합 및 파이프라인 연계를 통해 지역별 수요량 및 부족량에 따라 합리적인 농업용수 공급/배분이 가능한 시스템을 제공하여 단순히 수량만을 감시하는 기존의 지하수 관정 관리체계를 벗어나 지하수의 수량 및 사용량을 관리하고 수요에 따라 체계적이고 계획적인 지하수 이용을 통해 부족한 수자원 확보하고 과잉양수로 인한 지반침하 등의 재해를 미연에 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (8)
- 농가에 농업용수를 공급하는 적어도 하나의 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 측정하는 적어도 하나의 모니터링 단말기;
상기 모니터링 단말기에서 측정된 상기 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 저장하고, 농가의 정보를 저장하는 데이터베이스부;
상기 모니터링 단말기로부터 수신되는 측정정보를 상기 데이터베이스부에 저장하고, 상기 측정정보를 참조하여 농업용수의 부족을 판단하고, 농업용수가 부족하다고 판단되면 농가 또는 운영자에게 알람을 전송하는 서버를 포함하고,
상기 데이터베이스부는,
상기 모니터링 단말기에서 측정된 상기 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 저장하는 수집정보 DB,
상기 수집정보와 관망정보를 활용하여 관정감시, 전/답관리, 누수관리 및 관망해석을 수행하기 위한 데이터를 축적저장하는 분석정보 DB(122),
농가의 정보를 저장하는 데이터베이스부(120)를 포함하고,
상기 서버는,
상기 모니터링 단말기로부터 수신되는 측정정보를 상기 데이터베이스부에 저장하는 정보 수집부,
상기 측정정보를 참조하여 농업용수의 부족을 판단하고, 농업용수가 부족하다고 판단되면 농가 또는 운영자에게 알람을 전송하도록 제어하는 판단부,
상기 판단부의 제어에 따라 농가 또는 운영자에게 알람을 전송하는 알람부(113)를 포함하고,
상기 판단부는 상기 개별 저수조의 관정수위가 임계 수위보다 낮은 경우, 데이터 계층분석을 통하여 농촌용수 공급량을 산정하여 상위 시스템의 농업용수를 공급하는 것을 특징으로 하고,
상기 개별 저수조의 관정수위가 임계 수위보다 높은 경우 상기 판단부는 농가별 로 관개가 필요한 경우에 농촌용수 공급량을 산정하여 상위 시스템의 농업용수를 공급하는 것을 특징으로 하고,
상기 판단부는 상기 데이터 계층분석시에,
평균기온, 일조시간, 강우량 및 사용량을 이용하여 축척 데이터를 생성하고,상기 데이터 계층분석 적용을 위해서는 1년 이상의 데이터 축적을 이용하며, 상기 축적된 데이터가 부족할 시에는 아래 표에 따라 답과 전의 필요수량을 계산하는 것을 특징으로 하고,
상기 판단부는, 상기 농촌용수 공급량을 산정하여 상위 시스템의 농업용수를 공급할 때에,
공급이 필요한 수요처 농가를 포함한 하위시스템과 공급량을 산정하고,
우수 저류조를 상위 시스템으로 정하고,
상기 우수저류조의 수위를 계측하여 보유하고 있는 수량이 공급량을 충당할 수 있고 공급이 필요한 모든 하위시스템에 공급이 가능한지 판단하고,
상기 우수저류조의 수위를 계측하여 보유하고 있는 수량이 공급량을 충당할 수 있고 공급이 필요한 모든 하위시스템에 공급이 가능하면, 상기 우수 저류조의 물을 우선 공급하고,
상기 우수 저류조가 공급 불가한 경우, 다른 상위시스템인 군정 및 저수조를 포함한 상기 대규모 저수조를 검토하여 물을 공급하는 과정을 수행하며,
상기 판단부는,
다음 수식에 따라 관개용수 사용시간과 펌프의 양수시간이 동일한 경우, 농업용수가 부족한 시점을 사전 예측하는 것을 특징으로 하는 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리시스템.
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- 농가에 농업용수를 공급하는 적어도 하나의 개별 저수조, 대규모 저수조 및 우수 저류조의 수위 및 유량을 측정하는 적어도 하나의 모니터링 단말기로부터 측정정보를 수신하는 지하수 관정 통합관리 시스템의 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리방법으로서,
서버가 상기 모니터링 단말기로부터 수신되는 측정정보를 데이터베이스부에 저장하는 단계;
상기 서버가 상기 측정정보를 참조하여 농업용수의 부족을 판단하는 단계;
농업용수가 부족하다고 판단되면 상기 서버가 농가 또는 운영자에게 알람을 전송하는 단계를 포함하고,
상기 서버가 상기 개별 저수조의 관정수위가 임계 수위보다 낮은지 판단하는 단계;
상기 개별 저수조의 관정수위가 임계 수위보다 낮은 경우, 상기 서버가 데이터 계층분석을 통하여 농촌용수 공급량을 산정하여 상위 시스템의 농업용수를 공급하는 단계;
개별 저수조의 관정수위가 임계 수위보다 높은 경우 상기 서버가 농가별로 관개가 필요한 경우에 농촌용수 공급량을 산정하여 상위 시스템의 농업용수를 공급하는 단계를 더 포함하고,
상기 서버는 상기 데이터 계층분석시에,
평균기온, 일조시간, 강우량 및 사용량을 이용하여 축척 데이터를 생성하고,상기 데이터 계층분석 적용을 위해서는 1년 이상의 데이터 축적을 이용하며, 상기 축적된 데이터가 부족할 시에는 아래 표에 따라 답과 전의 필요수량을 계산하는 것을 특징으로 하고,
상기 농촌용수 공급량을 산정하여 상기 상위 시스템의 농업용수를 공급하는 단계는,
공급이 필요한 수요처 농가를 포함한 하위시스템과 공급량을 산정하는 단계;
우수 저류조를 상기 상위 시스템으로 정하는 단계;,
상기 우수저류조의 수위를 계측하여 보유하고 있는 수량이 공급량을 충당할 수 있고 공급이 필요한 상기 하위시스템에 공급이 가능한지 판단하는 단계;
상기 우수저류조의 수위를 계측하여 보유하고 있는 수량이 공급량을 충당할 수 있고 공급이 필요한 상기 하위시스템에 공급이 가능하면, 상기 우수 저류조의 물을 우선 공급하는 단계;
상기 우수 저류조가 공급 불가한 경우, 다른 상위시스템인 군정 및 저수조를 검토하여 물을 공급하는 단계를 포함하며,
다음 수식에 따라 관개용수 사용시간과 펌프의 양수시간이 동일한 경우, 농업용수가 부족한 시점을 사전 예측하는 것을 특징으로 하는 농업용수 활용을 위한 지하수 관정 통합관리 방법.
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