KR101829787B1 - 상수관망내 누수 위치 추정 장치 및 누수 위치 추정 방법 - Google Patents

상수관망내 누수 위치 추정 장치 및 누수 위치 추정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 누수 위치 추정 장치는, 블록 내 누수 발생시 누수 추정 위치를 결정하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 블록에서 측정된 정보를 근거로 블록 내 누수 발생을 감지하고, 누수 발생을 감지하면, 블록 내 제 1위치에서 시간에 따라 측정된 제 1수압 정보 중에서 제 1누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 2위치에서 시간에 따라 측정된 제 2수압 정보 중에서 제 2누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 3위치에서 시간에 따라 측정된 제 3수압 정보 중에서 제 3누수 추정 패턴을 선택하고; 상기 제 1 및 2 누수 추정 패턴의 제 1시간차(△t12)와 상기 제 2 및 3 누수 추정 패턴의 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여 누수 추정 위치를 결정한다. 본 발명에 따른 누수 위치 추정 방법은, 블록 내 누수 발생을 감지하는 누수발생 감지단계; 누수 발생을 감지하면, 블록 내 제 1위치에서 시간에 따라 측정된 제 1수압 정보 중에서 제 1누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 2위치에서 시간에 따라 측정된 제 2수압 정보 중에서 제 2누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 3위치에서 시간에 따라 측정된 제 3수압 정보 중에서 제 3누수 추정 패턴을 선택하는 패턴 선택단계; 및 상기 제 1 및 2 누수 추정 패턴의 제 1시간차(△t12)와 상기 제 2 및 3 누수 추정 패턴의 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여, 누수 추정 위치를 결정하는 위치 추정단계를 포함한다.

Description

상수관망내 누수 위치 추정 장치 및 누수 위치 추정 방법 {Apparatus for estimating leak location in water pipe network}
본 발명은 상수관망 내 누수 위치를 추정하기 위한 것으로, 상수관망에서 측정된 수압 정보를 이용하여 누수 위치를 추정하는 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
수요자에게 안정적인 물의 공급을 위하여 배수지(配水池)로부터 수요자의 계량기까지 물을 공급하기 위하여 '상수관망'이라는 물의 수송체계를 거쳐야 하고, 수요자가 사용한 물을 배출하기 위해서는 '하수관망'이라는 물의 수송체계를 거쳐야 한다.
도시화로 인해 도시가 평면적으로 확장됨에 따라 급수 구역이 확장되어 가고있다. 이에 따라, 상수관망 및 하수관망이 복잡한 구조로 바뀌어, 상수관망의 관리가 보다 어려워지는 문제가 있다. 나아가, 상수도망의 사전 예방적관리 보다 사후 관리가 빈번하게 되어 상수도 행정의 신뢰도가 떨어지는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하고자, 상수관망을 분할하여 블록화 함으로써, 효율적이고 용이하게 상수도망이 관리될 수 있도록 하고 있다.
물이 상수관망을 통해 사용자에게 전달되는 과정에서 누수로 인한 손실이 발생할 수 있다. 유수율 제고(提高)를 위해, 누수 발견 시간을 단축시키고 누수 복구 시간을 개선시켜 누수로 인한 물의 손실을 줄일 필요가 있다. 블록 별 유수율을 분석하여 유수율 제고가 가장 시급한 블록에 대해 우선적으로 누수 탐사가 이루어지는 관리 방법이 있다.
종래에는, 상수관 망의 블록내 특정 위치에서 장기적인 수압의 데이터를 근거로 누수로 인하여 지속적인 수압의 하향 그래프가 획득이 되면 누수 발생을 추정하는 기술이 있다.
또한, 종래에는 블록내 누수가 발생하는 관 또는 지점을 추정하는 기술이 있다. 예를 들어, 각종 징후 조사 기술로서, 밸브류 청음조사, 계량기 청음조사, 및 하수도 유량확인 조사 등이 있다. 또한, 어느 특정 관의 양측에서 청음 데이터를 이용한 상관 조사 결과로 상기 양측 사이의 특정 지점을 누수 지점으로 추정하는 기술이 있다.
제 1과제는 누수 위치를 보다 효율적이고 정확하게 추정하게 하는 것이다.
종래 기술은 누수 지점의 인접한 관, 밸브류 또는 계량기 등에 대한 측정 정보를 이용하여 근처의 누수 발생 지점을 탐사함에 따라, 광범위한 상수관망 중 어느 지점에서 누수가 발생하였는지 추정하기 위해서는 상당한 시간이 소요될 수 있는 문제가 있다. 제 2과제는 광범위한 블록 차원에서도 누수 위치를 효율적으로 추정 가능하게 하는 것이다.
종래 기술은 장기간 누적된 누수가 유수율에 영향을 끼치는 등의 이유로 누수 발생 여부를 감지하여, 누수 발생을 즉각적으로 감지하기 어려운 문제가 있다. 제 3과제는 블록 내 누수 발생을 즉각적으로 감지하는 모니터링 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 4과제는, 추정의 후보 영역을 1차적으로 한정해 주는 과정을 거쳐, 누수 추정의 정확성을 향상시키면서도 누수 추정의 시간 및 부하를 절감시키는 것이다.
상기 과제 들을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 누수 위치 추정 방법은, 블록 내 누수 발생을 감지하는 누수발생 감지단계; 누수 발생을 감지하면, 블록 내 제 1위치에서 시간에 따라 측정된 제 1수압 정보 중에서 제 1누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 2위치에서 시간에 따라 측정된 제 2수압 정보 중에서 제 2누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 3위치에서 시간에 따라 측정된 제 3수압 정보 중에서 제 3누수 추정 패턴을 선택하는 패턴 선택단계; 및 상기 제 1 및 2 누수 추정 패턴의 제 1시간차(△t12)와 상기 제 2 및 3 누수 추정 패턴의 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여, 누수 추정 위치를 결정하는 위치 추정단계를 포함한다. 복수의 배관 경로들이 복수의 루트 그룹으로 분류된다. 상기 복수의 루트 그룹은, 상기 제 1위치와 상기 제 2위치를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRAB); 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 1위치를 거쳐 상기 제 2위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRA); 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 2위치를 거쳐 상기 제 1위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRB); 상기 제 2위치와 상기 제 3위치를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'BC); 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 2위치를 거쳐 상기 제 3위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'B); 및 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 3위치를 거쳐 상기 제 2위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'C)을 포함한다. 상기 위치 추정단계에서, 상기 제 1시간차(△t12)를 근거로 하여 상기 복수의 제 1루트 그룹 중 어느 하나를 선택하고, 상기 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여 상기 복수의 제 2루트 그룹 중 어느 하나를 선택하고, ⅰ선택된 제 1루트 그룹 상의 상기 제 1 및 2위치에서 상기 제 1시간차(△t12)가 발생 가능하도록 떨어진 가상의 제 1위치군과 ⅱ선택된 제 2루트 그룹 상의 상기 제 2 및 3위치에서 상기 제 2시간차(△t23)가 발생 가능하도록 떨어진 가상의 제 2위치군을 근거로 상기 누수 추정 위치를 결정한다.
상기 과제 들을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 누수 위치 추정 장치는, 블록 내 누수 발생시 누수 추정 위치를 결정하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 블록에서 측정된 정보를 근거로 블록 내 누수 발생을 감지하고, 누수 발생을 감지하면, 블록 내 제 1위치에서 시간에 따라 측정된 제 1수압 정보 중에서 제 1누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 2위치에서 시간에 따라 측정된 제 2수압 정보 중에서 제 2누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 3위치에서 시간에 따라 측정된 제 3수압 정보 중에서 제 3누수 추정 패턴을 선택하고; 상기 제 1 및 2 누수 추정 패턴의 제 1시간차(△t12)와 상기 제 2 및 3 누수 추정 패턴의 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여 누수 추정 위치를 결정한다. 복수의 배관 경로들이 복수의 루트 그룹으로 분류된다. 상기 복수의 루트 그룹은, 상기 제 1위치와 상기 제 2위치를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRAB); 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 1위치를 거쳐 상기 제 2위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRA); 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 2위치를 거쳐 상기 제 1위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRB); 상기 제 2위치와 상기 제 3위치를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'BC); 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 2위치를 거쳐 상기 제 3위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'B); 및 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 3위치를 거쳐 상기 제 2위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'C)을 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제 1시간차(△t12)를 근거로 하여 상기 복수의 제 1루트 그룹 중 어느 하나를 선택하고, 상기 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여 상기 복수의 제 2루트 그룹 중 어느 하나를 선택하고, ⅰ선택된 제 1루트 그룹 상의 상기 제 1 및 2위치에서 상기 제 1시간차(△t12)가 발생 가능하도록 떨어진 가상의 제 1위치군과 ⅱ선택된 제 2루트 그룹 상의 상기 제 2 및 3위치에서 상기 제 2시간차(△t23)가 발생 가능하도록 떨어진 가상의 제 2위치군을 근거로 상기 누수 추정 위치를 결정한다.
이와 같은 과제해결수단을 통해서, 본 발명은 블록 차원에서 누수 여부를 감지하고 모니터링 할 수 있고, 최종적으로 유수율을 효율적으로 제고할 수 있는 효과가 있다.
또한, 블록 내에서 측정된 수압 정보를 이용하여 블록 내 누수 위치를 효과적으로 추정함으로써, 누수 지점을 찾는데 소요되는 시간을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 블록 내 누수 발생 시 즉각적으로 이를 감지하여, 누수 발생시부터 누수 복구까지 소요되는 시간을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 1차적으로 복수의 루트 그룹 중 일부를 선택함으로써 누수 추정의 후보 영역을 한정해 주게 되고, 이를 통해 누수 추정의 정확성이 향상되면서도 누수 추정의 시간이 단축되며, 누수 추정을 위한 제어부의 부하를 절감시킬 수 있다.
도 1은 수압 측정부(10)가 설치된 블록(3)의 모습을 예시적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 누수 위치 추정 시스템 또는 누수 추정 장치의 구성간 관계를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 단계의 진행 순서를 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 위치 추정단계(S400)을 보다 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 블록내 누수 발생시 나타나는 특징을 예시적으로 나타낸 시간에 따른 수두 및 유량 그래프이다.
도 6은 블록내 누수 발생시 나타나는 특정지점의 수두의 야간 최대값(Pmax, Pmax')의 특징을 예시적으로 나타낸 시간에 따른 수두 그래프이다.
도 7은 블록내 누수 발생시 나타나는 블록의 유량의 야간 최소값(Qmax, Qmax')의 특징을 예시적으로 나타낸 시간에 따른 유량 그래프이다.
도 8은, 블록내 누수 발생시 나타나는 패턴을 예시적으로 나타낸 시간에 대한 수압 정보(수두) 그래프이다. 제 1 내지 3 수압 측정부에서 측정된 수압 정보(수두)가 도시된다.
도 9a는, 도 4의 제 1위치군 산출 과정(S430a)의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 9b는, 도 4의 제 2위치군 산출 과정(S430b)의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 10은, 어느 한 블록의 배관망 및 제 1 내지 3위치(A, B, C)를 보여주는 예시적인 개념도로서, 몇몇의 누수 가정 위치들(E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8)이 예시적으로 도시된다.
도 11a는, 제 1위치(A)와 제 2위치(B)를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRAB), 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 1위치(A)를 거쳐 제 2위치(B)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRA), 및 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 2위치(B)를 거쳐 제 1위치(A)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRB)을 도시한다.
도 11b는, 제 2위치(B)와 제 3위치(C)를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'BC), 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 2위치(B)를 거쳐 제 3위치(C)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'B), 및 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 3위치(C)를 거쳐 제 2위치(B)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'C)을 도시한다.
도 11c는, 제 3위치(C)와 제 1위치(A)를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 3루트 그룹(GR''CA), 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 3위치(C)를 거쳐 제 1위치(A)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 3루트 그룹(GR''C), 및 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 1위치(A)를 거쳐 제 3위치(C)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 3루트 그룹(GR''A)을 도시한다.
도 12a 내지 도 12c는, 도 10의 누수 가정 위치(E3)에서 누수가 발생한 경우, 각각 상기 도 11a 내지 도 11c의 개념적인 배관 경로 상에서 산출된 제 1위치군(s1, s2, s3, …, sp), 제 2위치군(s1', s2', s3', …, sz') 및 제 3위치군(s1'', s2'', s3'', …, sm'')을 도시한다.
도 13a 내지 도 13c는, 도 10의 누수 가정 위치(E4)에서 누수가 발생한 경우, 각각 상기 도 11a 내지 도 11c의 개념적인 배관 경로 상에서 산출된 제 1위치군(s1, s2, s3, …, sr), 제 2위치군(s1', s2', s3', …, sz') 및 제 3위치군(s1'', s2'', s3'', …, sl'')을 도시한다.
도 14a 내지 도 14c는, 도 10의 누수 가정 위치(E5)에서 누수가 발생한 경우, 각각 상기 도 11a 내지 도 11c의 개념적인 배관 경로 상에서 산출된 제 1위치군(s1, s2, s3, …, sk), 제 2위치군(s1', s2', s3', …, sz') 및 제 3위치군(s1'', s2'', s3'', …, sn'')을 도시한다.
도 15는, 도 4의 누수 추정 위치의 결정 과정(S440)의 일 예를 나타낸 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명은, 배관망 내 누수 위치 추정 방법이 될 수 있고, 바람직하게는 블록내 누수 위치 추정 방법이 될 수 있다. 본 발명은, 상기 추정방법을 수행하고 하드웨어를 제어하는 제어부를 포함하는 정보처리 장치가 될 수도 있다.
본 발명은, 상기 추정 방법의 각 단계를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 될 수도 있고, 상기 추정 방법을 컴퓨터로 구현하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 될 수도 있다. 상기 '기록매체'는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 의미한다.
본 발명은, 하드웨어와 소프트웨어를 모두 포함하는 블록 내 누수 위치 추정 시스템이 될 수도 있다.
특히, 본 발명이 컴퓨터 프로그램으로 구현되는 것에 대해 설명하면 다음과 같다. 컴퓨터 프로그램의 순서도 도면들의 각 단계와 순서도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션(instruction)들에 의해 수행될 수 있다. 상기 인스트럭션들은 범용 컴퓨터 또는 특수용 컴퓨터 등에 탑재될 수 있고, 상기 인스트럭션들이 순서도 단계(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 상기 인스트럭션들은, 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 등에 이용 가능 또는 판독 가능 기록매체(메모리)에 저장되는 것도 가능하다.
또한, 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능하다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예로 상기 추정방법 및 상기 정보처리 장치를 기준으로 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 설명에 있어서 ‘제 1’, ‘제 2’, ‘제 3’ 등은, 지칭 대상의 혼동을 피하기 위한 표기일 뿐, 각 상태 들 사이의 순서 또는 중요도 등과는 무관하다.
본 설명 전체에 걸쳐 언어적/수학적으로 표현된 대소비교에 있어서, '작거나 같음(이하)'과 '작음(미만)'은 통상의 기술자 입장에서 서로 용이하게 치환가능한 정도이며, '크거나 같음(이상)'과 '큼(초과)'은 통상의 기술자 입장에서 서로 용이하게 치환가능한 정도이며, 본 발명을 구현함에 있어서 치환하여도 그 효과 발휘에 문제가 되지 않음은 물론이다.
'생성'한다는 것은, 기존에 저장되어 있지 않은 데이터를 새롭게 만드는 것을 의미한다. '대상A를 근거로 대상B를 생성시킨다'는 것은 대상A를 입력값으로 한 정보처리 결과 대상B가 생성되는 것을 의미한다.
‘산출’한다는 것은 수학적 데이터를 계산하여 결과값인 데이터를 생성시키는 것을 의미한다. '대상A를 근거로 대상B를 산출한다'는 것은 대상A를 입력값으로 한 정보처리 결과 대상B가 산출되는 것을 의미한다.
'판단'한다는 것은, 기설정된 알고리즘을 통해 결과를 도출하는 것을 의미한다. 정보 처리 장치 등을 통해 상기 '판단' 과정이 수행될 수 있다.
대상A에 대하여 대상B가 정해질 때, '대상A에 대상B가 대응한다'고 한다.
'수압 정보'란, 수압 및/또는 수두에 대한 정보를 포괄하는 개념이다. 수압 정보는, 시간에 따른 수압 또는 시간에 따른 수두의 수치 정보를 포함한다.
도 5, 6 및 8에서 그래프의 세로축 수치를 '수두'로 기재하였으나 이는 일 예일 뿐이고, '수압'으로 기재되어 이해되어도 무방하다. 즉, 본 발명에 있어서, '수두'의 변화와 '수압'의 변화는 상호 치환되어 이해될 수 있다. 수압 정보는 블록 내 특정 위치에서 측정된 수압에 대한 정보이거나, 블록 내 특정 위치에서 측정된 수압을 근거로 산출된 수두에 대한 정보일 수 있다. 제 1위치(A)에서 측정된 수압 정보를 제 1수압 정보(P(11))로 정의하고, 제 2위치(B)에서 측정된 수압 정보를 제 2수압 정보(P(12))로 정의하며, 제 3위치(C)에서 측정된 수압 정보를 제 3수압 정보(P(13))로 정의할 수 있다. 제 1수압 측정부(11)에서 측정된 수압 정보를 제 1수압 정보(P(11))로 정의하고, 제 2수압 측정부(12)에서 측정된 수압 정보를 제 2수압 정보(P(12))로 정의하고, 제 3수압 측정부(13)에서 측정된 수압 정보를 제 3수압 정보(P(13))로 정의할 수 있다.
'수압 변화 패턴'이란 시간에 따른 수압 및/또는 수두의 변화하는 패턴을 의미한다. 수압 변화 패턴이란, 특정 조건에서 수압 및/또는 수두의 변화하는 패턴을 의미할 수 있다. 예를 들어, 블록 내 누수 발생시의 수압 변화 패턴이란, 블록 내 누수 발생시 발생될 수 있는 수압 변화의 다양한 태양(態樣) 들의 공통된 특징을 의미할 수 있다. 수압 변화 패턴은, 장기간 축적된 데이터의 통계적 분석을 통해 얻어질 수도 있고, 본 기술분야에서 공지된 수학식에 의해 얻어질 수도 있다. 수압 변화 패턴은 사용자에 의해 기설정될 수도 있다.
'유량 정보'란, 특정 위치의 상수관을 통과하는 유량에 대한 정보이다. 유량 정보는, 블록 내로 유입되는 유량에 대한 정보를 포함할 수 있다. 유량 정보는, 시간에 따른 유량의 수치 정보를 포함한다.
'유량 변화 패턴'이란 시간에 따른 유량의 변화하는 패턴을 의미한다. 유량 변화 패턴이란, 특정 조건에서 유량의 변화하는 패턴을 의미할 수 있다. 예를 들어, 블록 내 누수 발생시의 유량 변화 패턴이란, 블록 내 누수 발생시 발생될 수 있는 유량 변화의 다양한 태양(態樣) 들의 공통된 특징을 의미할 수 있다. 유량 변화 패턴은, 장기간 축적된 데이터의 통계적 분석을 통해 얻어질 수도 있고, 본 기술분야에서 공지된 수학식에 의해 얻어질 수도 있다. 유량 변화 패턴은 사용자에 의해 기설정될 수도 있다.
'누수 추정 패턴'이란, 수압 정보 중 블록 내 누수 발생에 기인하여 발현되는 것으로 판단되는 수압 변화 패턴을 의미한다. 제 1누수 추정 패턴은 제 1수압 정보 중 블록 내 누수 발생에 기인하여 발현되는 것으로 판단되는 수압 변화 패턴을 의미하고, 제 2누수 추정 패턴은 제 2수압 정보 중 블록 내 누수 발생에 기인하여 발현되는 것으로 판단되는 수압 변화 패턴을 의미하며, 제 3누수 추정 패턴은 제 3수압 정보 중 블록 내 누수 발생에 기인하여 발현되는 것으로 판단되는 수압 변화 패턴을 의미한다.
'제 1시간차(△t12)'란, 상기 제 1누수 추정 패턴 및 제 2누수 추정 패턴이 발생되는 시간차를 의미한다. '제 2시간차(△t23)'란, 상기 제 2누수 추정 패턴 및 제 3누수 추정 패턴이 발생되는 시간차를 의미한다. '제 3시간차(△t31)'란, 상기 제 3누수 추정 패턴 및 제 1누수 추정 패턴이 발생되는 시간차를 의미한다. 본 발명은, 상기 제 1 내지 3 시간차 중 어느 2개를 근거로 누수 위치를 추정할 수 있으나, 정확성을 향상시키기 위해 상기 제 1 내지 3 시간차를 모두 근거로 하여 누수 위치를 추정하는 것도 가능하다.
누수 추정 패턴은 그 시작 시점을 알 수 있는 정보인 것이 바람직하다. 상기 제 1시간차(△t12)는 상기 제 1누수 추정 패턴의 시작 시점 및 제 2누수 추정 패턴의 시작 시점의 차이를 근거로 산출될 수 있다. 상기 제 2시간차(△t23)는 상기 제 2누수 추정 패턴의 시작 시점 및 제 3누수 추정 패턴의 시작 시점의 차이를 근거로 산출될 수 있다. 제 3시간차(△t31)는 상기 제 3누수 추정 패턴의 시작 시점 및 제 1누수 추정 패턴의 시작 시점의 차이를 근거로 산출될 수 있다.
'위치군'이란 복수의 위치로 이루어진 집합을 의미한다. 제 1위치군은 제 1시간차(△t12)를 이용하여 산출된 집합을 의미한다. 제 2위치군은 제 2시간차(△t23)를 이용하여 산출된 집합을 의미한다. 제 3위치군은 제 3시간차(△t31)를 이용하여 산출된 집합을 의미한다. 본 발명은, 상기 제 1 내지 3 위치군 중 어느 2개를 근거로 누수 위치를 추정할 수 있으나, 정확성을 향상시키기 위해 상기 제 1 내지 3 위치군을 모두 근거로 하여 누수 위치를 추정하는 것도 가능하다.
상수관 망 상의 어느 특정 위치에서 특정의 수압 변화가 발생한 경우에, 상수관 망 상의 상기 특정 위치와 다른 위치에서는, 상기 특정의 수압 변화가 바로 감지되지 않고 지연되어 감지된다. 이는, 상기 특정의 수압 변화가 상수관 내의 다른 위치에 영향을 주며 전달되는 데에 시간이 걸리기 때문이다. '수압 전파 속도(Vp)'는, 상기 특정의 수압 변화가 상수관을 따라 전파되는 속도를 의미한다.
수압 전파 속도(Vp)는 다양한 인자에 의해서 달라질 수 있다. 예를 들어, 수압 전파 속도(Vp)는, 수압 변화가 전파되는 경로인 상수관의 관경(D), 두께(e), 재질(예를 들어, 탄성률(Young's modulus)(E))에 따라 달라질 수 있다.
도 1을 참고하여, 배수지(1)는 상수가 사용자에게 공급되기 전에 마지막으로 거치는 물 저장소를 의미한다. 각 블록(3a, 3b, 3c)은 상수를 공급해주는 배수지(1)에 연결된다. 복수의 블록(3a, 3b, 3c)은 서로 다른 배수지에 각각 연결되어 있을 수도 있고, 도 1과 같이 동일한 배수지(1)에 공통으로 연결되어 있을 수도 있다.
배수지(1)의 수위를 배수지 최고점수위로 정의한다. 배수지의 최고점수위는 실시간으로 측정되거나 기존의 데이터베이스를 통해서 결정되어, 그 수치가 이용될 수 있다.
어느 하나의 배수지(1)는, 어느 하나의 블록에만 물을 공급할 수도 있고, 도 1과 같이 복수의 블록(3a, 3b, 3c)에 물을 공급할 수도 있다. 도 1을 참고하여, 배수지의 물은 배수본관(2)(配水本管)을 거치게 될 수 있고, 배수본관 (2) 내의 물은 각 블록(3a, 3b, 3c)으로 분배되어 배수관(4)(配水管)으로 유입된다. 예를 들어, 배수본관 (2)의 어느 한 지점에서 분기되어 배수관(4)의 망이 형성된 어느 한 블록(3a)이 특정될 수 있고, 배수본관(2)의 다른 한 지점에서 분기되어 배수관(4)의 망으로 형성된 다른 한 블록(3b)이 특정될 수 있고, 배수본관(2)의 또 다른 한 지점에서 분기되어 배수관(4)의 망으로 형성된 또 다른 한 블록(3c)이 특정될 수 있다.
복수의 소블록 들(3a, 3b, 3c)로 이루어지고 하나의 배수지(1)로부터 물을 공급받는 중블록(예를 들어, 3a, 3b 및 3c 모두)을 정의할 수 있고, 본 발명은 상기 중블록에도 적용될 수 있다. 또한, 동일 정수수계를 공유하는 대블록을 정의할 수 있고, 본 발명은 상기 대블록에도 적용될 수 있다. 바람직하게는, 배수관(4)의 망으로 이루어진 어느 하나의 소블록(예를 들어, 3a, 3b, 3c 중 어느 하나)에 본 발명이 적용된다. 이하, 본 실시예에서 '블록'은 상기 소블록을 지칭하는 것으로 설명하나, 반드시 이에 한정될 필요는 없다.
통상적으로 각 블록(3) 들의 사이를 연결하는 배관이 설치된다. 상기 연결하는 배관 상에 블록 경계밸브(6)가 설치되어 복수의 블록(3)을 서로 단절시킨다. 도 1에서 예시적으로, 블록(3a)과 블록(3c) 사이에 경계밸브(6)가 설치되고, 블록(3b)과 블록(3c) 사이에 경계밸브(6)가 설치된 것을 보여준다.
블록(3)으로 물이 유입되는 지점에 유량 측정부(9)가 설치될 수 있다. 유량 측정부(9)는 블록으로 유입되는 물의 유량을 측정한다. 유량 측정부(9)는 블록으로 유입되는 물의 유량을 단위 시간 별로 측정할 수 있다. 예를 들어, 블록(3a)로 유입되는 물의 유량을 측정하는 유량 측정부(9a)가 설치되고, 블록(3b)로 유입되는 물의 유량을 측정하는 유량 측정부(9b)가 설치되고, 블록(3c)로 유입되는 물의 유량을 측정하는 유량 측정부(9c)가 설치된다.
블록(3) 내 배수관(4)의 망 중 특정 위치에는 수압 측정부(10)가 설치될 수 있다. 수압 측정부(10)는 수압 측정부(10)가 설치된 지점의 배수관(4) 내의 수압을 측정하는 장치이다. 측정된 수압을 통해 수두 데이터가 생성될 수도 있다. 본 발명의 정보 처리는 상기 측정된 수압 데이터 또는 수두 데이터를 이용하여 진행될 수 있다.
본 발명의 구현을 위해서, 블록(3) 내 적어도 3개의 위치(A, B, C)에서 시간에 따라 측정된 수압 정보가 필요하다. 본 실시예에서, 어느 하나의 블록(3) 내에 제 1위치(A), 제 2위치(B), 및 제 3위치(C)가 선정될 수 있고, 추가적으로 위치가 더 많이 선정될 수도 있다. 예를 들어, 어느 하나의 블록(3a, 3b)를 살펴보면, 제 1위치(A)에 제 1수압 측정부(11)가 설치되고, 제 2위치(B)에 제 2수압 측정부(12)가 설치되고, 제 3위치(C)에 제 3수압 측정부(13)가 설치된다. 다른 예를 들어, 어느 하나의 블록(3c)를 살펴보면, 제 1 내지 3 수압 측정부(11,12,13) 뿐만 아니라 추가적으로 선정된 위치에 추가적인 수압 측정부(14)가 설치된다.
도 2를 참고하여, 상기 누수 위치 추정 장치는 각종 정보를 처리하고 각종 장치를 제어하는 제어부(60)를 포함한다. 제어부(60)는, 블록(3) 내 누수 발생시 누수 추정 위치를 결정한다. 제어부(60)는, 블록 측정부(8)로부터 정보를 수신하여 처리할 수 있고, 데이터베이스(20)로부터 정보를 수신하여 처리할 수 있다. '정보를 수신'한다는 것은, 유선 또는 무선의 통신수단을 이용하여 정보가 전송되는 것을 의미하고, 직접적으로 정보가 수신되는 것뿐만 아니라 다른 장치 또는 서버 등을 거쳐 정보가 수신되는 경우까지 포함하는 의미이다. 예를 들어, 블록 측정부(8) 및/또는 데이터베이스(20)의 정보는, 직접 제어부(60)로 전송될 수도 있으나 별도의 저장부(40)에 전송되어 저장된 후 저장부(40)에서 제어부(60)로 전송될 수도 있다.
제어부(60)는, 블록(3)에서 측정된 정보를 근거로 블록(3) 내 누수 발생을 감지한다. 제어부(60)는, 누수 발생을 감지하면, 수압 측정부(10)에 의해 측정된 수압 정보 중에서 누수 추정 패턴을 선택한다. 구체적으로, 제어부(60)는, 블록(3) 내 제 1위치(A)에서 시간에 따라 측정된 제 1수압 정보 중에서 제 1누수 추정 패턴을 선택하고, 블록(3) 내 제 2위치(B)에서 시간에 따라 측정된 제 2수압 정보 중에서 제 2누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 3위치(C)에서 시간에 따라 측정된 제 3수압 정보 중에서 제 3누수 추정 패턴을 선택한다.
제어부(60)는, 상기 제 1 및 2 누수 추정 패턴의 제 1시간차(△t12)와 상기 제 2 및 3 누수 추정 패턴의 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여 누수 추정 위치를 결정한다. 제어부(60)는, 보충적으로 상기 제 3 및 1 누수 추정 패턴의 제 3시간차(△t31)를 근거로 하여, 누수 추정 위치의 추정 신뢰도를 더욱 높일 수 있다.
상기 누수 위치 추정 장치는, 블록 내 수압 및/또는 유량을 측정하는 블록 측정부(8)를 포함한다. 블록 측정부(8)는, 블록(3)으로 유입되는 유량을 측정하는 유량 측정부(9)를 포함할 수 있다. 블록 측정부(8)는, 블록 내 설치되어 설치된 위치의 수압을 측정하는 수압 측정부(10)를 포함한다.
블록 측정부(8)는, 상기 제 1위치(A)의 수압을 측정하는 제 1수압 측정부(11), 상기 제 2위치(B)의 수압을 측정하는 제 2수압 측정부(12), 및 상기 제 3위치(C)의 수압을 측정하는 제 3수압 측정부(13)를 포함한다. 블록 측정부(8)는, 제 1 내지 3 수압 측정부(11,12,13) 이외에도 추가적인 수압 측정부(예를 들어, 도 1의 14)를 포함할 수 있다.
상기 누수 위치 추정 장치는, 블록 측정부(8)가 설치된 블록(3) 내 배수관(4)에 대한 정보를 제공하는 데이터베이스(20)를 포함할 수 있다. 데이터베이스(20)는 상기 누수 위치 추정 장치에 포함된 것이 아니라, 별도로 존재하는 장치 또는 서버 등으로 구현될 수 있다. 상기 누수 위치 추정 장치는 데이터베이스(20)로부터 정보를 수신 받는 방식으로 본 발명이 구현될 수 있음은 물론이다.
상기 정보처리장치는, 사용자의 ON/OFF 명령, 사용자의 각종 모드 설정 명령 및 사용자의 각종 계수 설정 명령 등의 입력을 받아들이는 입력부(30)를 포함할 수 있다.
상기 정보처리장치는, 제어부(60)로부터 처리된 정보, 사용자가 입력한 정보, 블록 측정부(8)로부터 수신한 정보, 또는 데이터베이스부(20)로부터 수신한 정보를 저장하는 저장부(40)를 포함할 수 있다. 저장부(40)는, 제 1 내지 3 수압 측정부(11, 12, 13)로부터 각각 제 1 내지 3 수압 정보를 수신하여 저장할 수 있다.
상기 정보처리장치는 블록(3) 내 누수 추정 위치, 누수 발생 추정 시점, 상기 누수 추정 위치의 신뢰도, 및 기타 사용자에게 도움이 되는 정보 등을 시각적 또는 청각적으로 출력해주는 출력부(50)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(60)는 블록 측정부(8)에서 측정된 수압 정보 및/또는 유량 정보와 데이터베이스(20)가 제공하는 정보를 수신하고, 후술할 각종 단계의 판단을 수행할 수 있다. 또한, 제어부(60)는, 각 구성장치(9, 10, 20, 30, 40, 50)의 작동을 제어할 수 있다. 제어부(60)와 각 구성장치(9, 10, 20, 30, 40, 50)가 서로 정보나 명령 등의 신호를 주고 받기 위해서, 유선 또는 무선의 연결장치가 구비된다.
상기 데이터베이스(20)는 데이터를 저장할 수 있는 여러가지 기록매체 중 어느 하나일 수 있다. 데이터베이스(20)는, 사용자가 이용 허락을 받은 국가, 기관, 기업 또는 개인의 서버(server)일 수도 있고, 별도로 상기 정보처리장치를 위해 제작된 기록매체일 수도 있다. 정보가 복수의 기록매체로부터 제공될 경우, 데이터베이스(20)는 상기 복수의 기록매체 전부를 포함할 수 있다.
데이터베이스(20)가 제공하는 정보로는, 배수지 최고점수위, 제 1 내지 3 위치(A, B, C)의 좌표값 및 표고(GL), 블록(3) 내 배수관(4)에 대한 각종 데이터(관의 재질 및 탄성 계수, 관 구경, 관의 두께, 관의 길이, 배관도 등), 어느 두 지점 사이 또는 어느 영역 내의 배수관 관경 또는 평균 관경(Da) 등이 있을 수 있다.
평균 관경(Da)은 '상수관 거리(L)에 대하여 특정 관경으로 연장된 구간 거리의 비율'을 '상기 특정 관경'에 곱하여 얻은 값들을 합하여 산출될 수 있다. 예를 들면, 전체 상수관 거리(L)가 100m인데, 관경 Φ300mm인 구간이 60m이고 관경 Φ100mm인 구간이 40m라면, 평균 관경(Da)은 Φ220mm (0.3*60/100+0.1*40/100=0.22) 일 수 있다. 평균 관경(Da)는 소정 기준에 따라 보상을 해준 값일 수도 있다.
관의 재질 및 탄성 계수(E), 관의 내경(D), 및 관의 두께(e)에 대한 정보는, 수압 전파 속도(Vp)(Pressure Propagation Velocity)를 기설정하거나 산출하기 위한 근거 정보가 될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
본 실시예에서는, 국토지리정보원의 수치지형도 데이터베이스를 통해 표고(GL) 정보가 제공되고, 지자체의 GIS 관망도 데이터베이스를 통해 그 밖의 정보들이 제공될 수 있다. 데이터베이스(20)는 국토지리정보원의 서버 및 지자체의 서버를 포함하는 것도 가능하고, 상기 데이터베이스를 그대로 또는 변경을 가하여 기록한 별도의 기록매체를 포함하는 것도 가능하다.
제어부(60)는, 블록 측정부(8)로부터 수신한 정보를 근거로 블록(3) 내 누수 발생을 감지하는 누수 발생 감지 모듈(61)을 포함할 수 있다. 누수 발생 감지 모듈(61)은 데이터베이스(20)로부터 수신한 정보를 함께 처리하여, 블록(3) 내 누수 발생을 감지할 수 있다.
제어부(60)는, 수압 측정부(10)로부터 수신한 수압 정보 중에서 누수 추정 패턴을 선택하는 패턴 선택 모듈(63)을 포함할 수 있다. 패턴 선택 모듈(63)은, 누수 발생 감지 모듈(61)에서 누수 발생을 감지하면, 시간에 따라 측정된 수압 정보 중에서 상기 누수 추정 패턴을 선택한다.
데이터베이스(20) 또는 저장부(40)에 소정 규모 이상의 누수가 발생한 경우 발생하는 수압 변화 패턴이 저장될 수 있다. 데이터베이스(20) 또는 저장부(40)에 소정 규모 이상의 누수가 발생한 경우 발생하는 수압 변화 패턴과 관련된 특징 정보(감소 비율, 증가 비율, 시간에 따른 변화 속도, 감소 및 증가의 관련성 등에 대한 정보 등)가 저장될 수 있다. 패턴 선택 모듈(63)은, 누수 발생시의 수압 변화 패턴과 측정된 수압 정보를 비교하여 소정 기준에 부합하는 경우, 해당 수압 정보 내의 구간을 누수 추정 패턴으로 선택할 수 있다. 패턴 선택 모듈(63)은, 누수 발생시의 상기 특징 정보와 측정된 수압 정보를 비교하여 소정 기준(예를 들어, 소정 유사도)에 부합하는 경우, 해당 수압 정보 내의 구간을 누수 추정 패턴으로 선택할 수 있다.
상기 특징 정보는 경험적 또는 수학적 방법에 의해 생성된 데이터일 수 있다. 상기 특징 정보는, 블록(3) 내 누수 발생시의 수압 변화 패턴에 대한 데이터일 수 있다. 경험적 데이터란, 과거 발생한 누수에 의한 수압 변화 패턴의 통계적 데이터를 의미한다. 상기 경험적 데이터는, 과거 발생한 블록 내 누수에 의한 수압 변화 패턴의 통계적 데이터일 수 있다. 수학적 데이터란, 공지된 수학식에 의해 산출되는 블록(3) 내 누수 발생시의 수압 변화 패턴과 관련된 데이터를 의미한다.
패턴 선택 모듈(63)은, 블록내 누수 발생시의 수압 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 비교하여, 상기 누수 추정 패턴을 선택한다.
패턴 선택 모듈(63)은, 패턴 간의 유사도를 근거로 하여, 블록(3) 내 제 1위치(A)에서 시간에 따라 측정된 제 1수압 정보 중에서 제 1누수 추정 패턴을 선택하고, 블록(3) 내 제 2위치(B)에서 시간에 따라 측정된 제 2수압 정보 중에서 제 2누수 추정 패턴을 선택하고, 블록(3) 내 제 3위치(C)에서 시간에 따라 측정된 제 3수압 정보 중에서 제 3누수 추정 패턴을 선택한다.
'패턴 간의 유사도'는, 상기 제 1 내지 3 누수 추정 패턴 사이의 유사도를 의미한다. 패턴 간의 유사도는, 상기 제 1 내지 3 누수 추정 패턴의 시작 시점이 서로 다르다고 하더라도 3개의 시작 시점을 서로 일치시킨다는 가정하에 각 패턴 간의 유사도를 의미한다. 예를 들어, 패턴 선택 모듈(63)은 제 1 내지 3 수압 정보 중 서로 소정 기준 이상의 유사도가 있는 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택할 수 있다.
패턴 선택 모듈(63)은, 블록내 누수 발생시의 수압 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 비교하여, 상기 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택한다. 예를 들어, 블록내 누수 발생시의 수압 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 비교할 때, 소정 유사도 이상인 상기 제 1 내지 3 누수 추정 패턴이 선택될 수 있다.
누수 추정 패턴을 선택하는 기준은 제 1선택 기준을 포함한다. 상기 제 1선택 기준은, 제 1 내지 3 누수 추정 패턴이 서로 소정치 이상의 유사도가 있어야 한다는 기준이다.
누수 추정 패턴을 선택하는 기준은 제 2선택 기준을 포함할 수 있다. 상기 제 2선택 기준은, 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 블록내 누수 발생시의 수압 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 비교할 때, 소정치 이상의 유사도가 있어야 한다는 기준이다.
누수 추정 패턴을 선택하는 기준은 제 1선택 기준 및 제 2선택 기준을 모두 포함하는 것이 바람직하다.
제어부(60)는, 상기 제 1시간차(△t12)와 상기 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여, 누수 추정 위치를 결정하는 누수 위치 추정 모듈(65)을 포함한다. 누수 위치 추정 모듈(65)은, 제 1시간차(△t12), 제 2시간차(△t23), 제 1위치(A), 제 2위치(B), 제 3위치(C), 복수의 배관 경로 및 수압 전파 속도(Vp)를 근거로 하여 누수 추정 위치를 결정할 수 있다.
상기 복수의 배관 경로는 블록의 정보를 바탕으로 기설정될 수 있다. 블록내 배관의 보수/추가 등에 따라 상기 복수의 배관 경로는 재설정될 수 있다. 또한, 후술할 루트 그룹은 블록의 정보를 바탕으로 기설정될 수 있다. 블록내 배관의 보수/추가 등에 따라 상기 루트 그룹은 재설정될 수 있다.
누수 위치 추정 모듈(65)은, 데이터 베이스를 통해 각각의 배관 경로별로 기설정된 수압 전파 속도(Vp)를 근거로 하여, 배관 경로들 상의 위치군을 산출한다. 어느 하나의 배관 경로를 구성하는 복수의 구간에서 서로 다른 관경, 탄성 계수(E), 관의 내경(D), 및/또는 관의 두께(e) 등이 서로 다른 경우, 상기 어느 하나의 배관 경로를 구성하는 복수의 구간에서 서로 다른 수압 전파 속도(Vp)가 기설정될 수 있다.
누수 위치 추정 모듈(65)은, 제 1 및 2 위치(A, B)를 연결하는 복수의 배관 경로들 상에서 각 배관 경로별 수압 전파 속도(Vp)에 따라, 제 1 및 2 위치(A, B)로부터 제 1시간차(△t12)가 나도록 떨어진 가상의 제 1위치군을 산출한다. 누수 위치 추정 모듈(65)은, 제 2 및 3 위치(B, C)를 연결하는 복수의 배관 경로들 상에서 각 배관 경로별 수압 전파 속도(Vp)에 따라, 제 2 및 3 위치(B, C)로부터 제 2시간차(△t23)가 나도록 떨어진 가상의 제 2위치군을 산출한다. 누수 위치 추정 모듈(65)은, 제 3 및 2 위치(C, A)를 연결하는 복수의 배관 경로들 상에서 각 배관 경로별 수압 전파 속도(Vp)에 따라, 제 3 및 1 위치(C, A)로부터 제 3시간차(△t31)가 나도록 떨어진 가상의 제 3위치군을 더 산출할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 누수 위치 추정 방법의 각 단계 진행 순서를 나타낸 순서도이다.
상기 누수 위치 추정 방법은, 수압 정보를 측정하고 측정된 수압 정보를 저장하는 수압정보 저장단계(S100)를 포함한다. 수압정보 저장단계(S100)에서, 상기 제 1 내지 3 위치(A, B, C)에서 시간에 따라 제 1 내지 3 수압 정보(P(11), P(12), P(13))를 측정하여 저장한다.
수압정보 저장단계(S100)에서, 제 1위치(A)에 배치된 제 1수압 측정부(11)가 제 1수압 정보(P(11))를 측정하고, 제 2위치(B)에 배치된 제 2수압 측정부(12)가 제 2수압 정보(P(12))를 측정하고, 제 3위치(C)에 배치된 제 3수압 측정부(13)가 제 3수압 정보(P(13))를 측정한다. 수압정보 저장단계(S100)에서, 측정된 제 1수압 정보(P(11)), 제 2수압 정보(P(12)) 및 제 3수압 정보(P(13))는 저장된다.
제 1수압 정보(P(11)), 제 2수압 정보(P(12)) 및 제 3수압 정보(P(13))는 각각 시간에 따른 수압 또는 수두의 수치 정보를 포함한다. 도 8의 그래프에서, 가로축은 시간(t) 축이고 세로축은 수두(또는 수압) 축으로 표현된다. 도 8에 표현된 제 1수압 정보(P(11)), 제 2수압 정보(P(12)) 및 제 3수압 정보(P(13))는 각각 시간(t)의 흐름에 따라 수두(또는 수압)가 지속적으로 변동되고 있는 것을 보여준다.
상기 누수 위치 추정 방법은, 블록 내 누수 발생을 감지하는 누수발생 감지단계(S200)를 포함한다. 블록 내 누수 발생을 감지하는 방법은 다양할 수 있다. 이하 실시예 들(실시예(가), 실시예(나), 실시예(다), 실시예(라), 실시예(마))을 통해서 블록 내 누수 발생을 감지하는 방법을 설명하나, 공지된 다른 방법으로 누수 발생을 감지하는 것도 가능하다.
도 5를 참고하여, 실시예(가)에 따른 누수발생 감지 단계(S200)는 다음과 같다.
블록내 특정 위치에서의 상당량의 누수가 새롭게 발생하는 때, 해당 블록 전체에 소정 범위 이상의 수압이 하강 되었다가 상승하는 수압 변화 패턴을 유발시킨다. 누수발생 감지 단계(S200)에서, 블록 내 설치된 수압 측정부(10)를 통해 측정된 수압 정보를 누수 발생시의 수압 변화 패턴과 비교한다. 누수발생 감지 단계(S200)에서, 블록 내 누수 발생시의 수압 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 상기 블록 내에서 측정된 수압 정보를 비교하여, 누수 발생을 감지할 수 있다. 누수발생 감지 단계(S200)에서, 블록 내 누수 발생시의 수압 변화 패턴에 대한 경험적 데이터 또는 수학적 데이터와 수압 정보의 일 부분을 비교하여 유사도를 산출하고, 산출된 유사도가 소정치 이상일 경우 상기 수압 정보를 측정된 블록 내에서 누수가 발생한 것을 감지할 수 있다. 도 5에서, 시점(tp)에서 수두(또는 수압)이 급격히 하강하고 다시 서서히 증가하는 패턴을 포함하는 수압 정보의 일 예가 도시된다. 기 저장된 누수 발생시의 수압 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 도 5의 수압 정보를 비교하여, 누수 발생이 감지될 수 있다. 누수 발생이 감지되면, 수두(또는 수압)가 급격히 하강하는 부분(Z)의 정보를 통해, 누수가 발생된 시점을 추정할 수 있다. 예를 들어, 누수 발생 시점은 수두(또는 수압)의 급격한 하강을 시작한 시점(tp) 이전이고, 상기 누수 발생 시점과 시점(tp)의 시간차는 블록의 상수관 망의 규모, 수압 전파 속도 및 수압 측정부(10)의 위치 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 상기 누수 발생 시점과 시점(tp)의 시간차는 상대적으로 미소하여, 근사적으로는 누수 발생 시점을 시점(tp)로 보는 것도 가능하다.
도 5를 참고하여, 실시예(나)에 따른 누수발생 감지 단계(S200)는 다음과 같다.
블록내 특정 위치에서의 상당량의 누수가 새롭게 발생하는 때, 해당 블록에 유입되는 유량은 소정 범위 이상 상승되어 유지되는 유량 변화 패턴을 유발시킨다. 누수발생 감지 단계(S200)에서, 블록에 설치된 유량 측정부(9)를 통해 측정된 유량 정보를 누수 발생시의 유량 변화 패턴과 비교한다. 누수발생 감지 단계(S200)에서, 블록 내 누수 발생시의 유량 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 상기 블록 내에서 측정된 유량 정보를 비교하여, 누수 발생을 감지할 수 있다. 누수발생 감지 단계(S200)에서, 블록 내 누수 발생시의 유량 변화 패턴에 대한 경험적 데이터 또는 수학적 데이터와 유량 정보의 일 부분을 비교하여 유사도를 산출하고, 산출된 유사도가 소정치 이상일 경우 상기 수압 정보를 측정된 블록 내에서 누수가 발생한 것을 감지할 수 있다. 도 5에서, 시점(tg)에서 유량이 급격히 증가하고 기존의 낮은 수준의 유량으로 돌아가지 않고 높은 수준의 유량을 유지하는 패턴을 포함하는 유량 정보의 일 예가 도시된다. 기 저장된 누수 발생시의 유량 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 도 5의 유량 정보를 비교하여, 누수 발생이 감지될 수 있다. 누수 발생이 감지되면, 유량이 급격히 증가하는 부분(Z)의 정보를 통해, 누수가 발생된 시점을 추정할 수 있다. 예를 들어, 누수 발생 시점은 시점(tg)로 보는 것도 가능하다. 실제의 누수 발생 시점과 시점(tg)는 차이가 있을 수 있으나, 근사적으로는 누수 발생 시점을 시점(tg)로 보는 것이 가능하다.
도 5를 참고하여, 실시예(다)에 따른 누수발생 감지 단계(S200)는 다음과 같다. 누수발생 감지 단계(S200)에서, 측정된 수압 정보와 측정된 유량 정보를 종합하여, 누수 발생을 감지할 수 있다. 블록내 특정 위치에서의 상당량의 누수가 새롭게 발생하는 때, 해당 블록 전체에 소정 범위 이상의 수압이 하강 되었다가 상승하는 수압 변화 패턴을 유발시키는 동시에, 해당 블록에 유입되는 유량은 소정 범위 이상 상승되어 유지되는 유량 변화 패턴을 유발시킨다. 누수발생 감지 단계(S200)에서, 블록 내 누수 발생시의 유량 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 상기 블록 내에서 측정된 유량 정보를 비교하는 동시에, 블록 내 누수 발생시의 유량 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 상기 블록 내에서 측정된 유량 정보를 비교한다. 누수발생 감지 단계(S200)에서, 수압 정보 및 유량 정보는 같은 시간축 상에 표현될 수 있다. 같은 시간축 상에 표현 가능한 수압 정보 및 유량 정보를 '수압 및 유량 종합 정보'라고 정의한다. 수압 및 유량 종합 정보를 누수 발생시의 수압 변화 패턴 및 유량 변화 패턴과 비교하여, 유사도가 소정치 이상인 경우에만 누수가 발생된 것으로 판단할 수 있다. 누수가 발생한 것으로 판단하는 조건은, 시점(tp)와 시점(tg)의 시간차가 소정치를 이하인 조건을 포함할 수 있다. 시점(tp)와 시점(tg)의 시간차가 소정치를 초과하는 경우에는 누수 발생이 아닌 것으로 판단할 수 있다. 실시예(다)는, 실시예(가) 또는 실시예(나)에 비해서 누수 발생 감지의 신뢰도를 상승시킬 수 있다.
도 6을 참고하여, 실시예(라)에 따른 누수발생 감지 단계(S200)는 다음과 같다.
야간보다 주간에 물사용량이 많으므로, 수압 측정부(10)에서 측정되는 수압은 주간보다 야간이 평균적으로 높게 나타난다. 또한, 야간의 물 사용량은 거의 없으므로, 야간에 측정되는 수압 정보 중 수두(또는 수압)의 최대치는 상대적으로 일정하게 나타난다. 만약 어느 날(예를 들어, 어느 날의 주간) 블록내 특정 위치에서의 상당량의 누수가 새롭게 발생하면, 야간 수두(또는 수압)의 최대값(이하, 야간 최대값)이 그 전 날까지의 야간 최대값에 비해 소정 범위 이상 하강된다. 누수발생 감지 단계(S200)에서, 블록 내에서 측정된 수압 정보 중 최신의 야간 최대값(P'max)이 이전의 야간 최대값(Pmax)에 비해 소정 기준 이상 감소한 경우, 누수가 발생한 것으로 판단한다. (여기서, 최신의 야간 최대값(P'max)이란, 최근의 야간에 측정된 수압 정보 중 야간 최대값을 의미한다.) 이 경우, 최근의 야간을 포함하는 일자에 누수가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 최근의 야간의 바로 전 주간에 누수가 발생한 것으로 판단하는 것도 가능하다. 도 6을 참고하여, 누수발생 감지 단계(S200)에서, 최신의 야간 최대값(P'max)과 이전의 야간 최대값(Pmax)의 차이(△Pmax)를, 소정 기준과 비교하여 누수 발생 여부를 판단할 수 있다. 상기 야간 최대값의 차이(△Pmax)가 소정 값 이상인 경우 해당 일자에 누수가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
도 7을 참고하여, 실시예(마)에 따른 누수발생 감지 단계(S200)는 다음과 같다.
야간보다 주간에 물사용량이 많으므로, 유량 측정부(9)에서 측정되는 유량은 주간보다 야간이 평균적으로 낮게 나타난다. 또한, 야간의 물 사용량은 거의 없으므로, 야간에 측정되는 유량의 최소치는 상대적으로 일정하게 나타난다. 만약 어느 날(예를 들어, 어느 날의 주간) 블록내 특정 위치에서의 상당량의 누수가 새롭게 발생하면, 야간 유량의 최소값(이하, 야간 최소값)이 그 전 날까지의 야간 최소값에 비해 소정 범위 이상 하강된다. 누수발생 감지 단계(S200)에서, 블록 내에서 측정된 유량 정보 중 최신의 야간 최소값(Q'min)이 이전의 야간 최소값(Qmin)에 비해 소정 기준 이상 증가한 경우, 누수가 발생한 것으로 판단한다. (여기서, 최신의 야간 최소값(Q’min)이란, 최근의 야간에 측정된 유량 정보 중 야간 최소값을 의미한다.) 이 경우, 최근의 야간을 포함하는 일자에 누수가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 최근의 야간의 바로 전 주간에 누수가 발생한 것으로 판단하는 것도 가능하다. 도 7을 참고하여, 누수발생 감지 단계(S200)에서, 최신의 야간 최소값(Q'min)과 이전의 야간 최소값(Qmin)의 차이(△Qmin)를, 소정 기준과 비교하여 누수 발생 여부를 판단할 수 있다. 상기 야간 최소값의 차이(△Qmin)가 소정 값 이상인 경우 해당 일자에 누수가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
누수 발생을 감지하면, 패턴 선택단계(S300)에서 상기 제 1 내지 3 수압 정보에서 각각 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택한다. 패턴 선택단계(S300)에서, 패턴 간의 유사도를 근거로 하여, 블록 내 제 1위치에서 시간에 따라 측정된 제 1수압 정보 중에서 제 1누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 2위치에서 시간에 따라 측정된 제 2수압 정보 중에서 제 2누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 3위치에서 시간에 따라 측정된 제 3수압 정보 중에서 제 3누수 추정 패턴을 선택한다.
제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택하는 기준은 제 1선택 기준을 포함한다. 상기 제 1선택 기준은, 제 1 내지 3 누수 추정 패턴이 서로 소정치 이상의 유사도가 있어야 한다는 기준이다.
제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택하는 기준은 제 2선택 기준을 포함할 수 있다. 상기 제 2선택 기준은, 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 블록내 누수 발생시의 수압 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 비교할 때, 소정치 이상의 유사도가 있어야 한다는 기준이다.
누수 추정 패턴을 선택하는 기준은 제 1선택 기준 및 제 2선택 기준을 모두 포함하는 것이 바람직하다. 패턴 선택단계(S300)에서, ⅰ서로 소정치 이상의 유사도가 있고, ⅱ블록내 누수 발생시의 수압 변화 패턴에 대한 경험적 또는 수학적 데이터와 비교할 때 소정치 이상의 유사도가 있는, 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택할 수 있다.
제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택하는 기준은 제 3선택 기준을 더 포함할 수 있다. 상기 제 3선택 기준은, 상기 제 1 내지 3 누수 추정 패턴 사이의 3쌍의 시간차가 소정의 임계 시간차 이하가 되는 기준이다. 구체적으로, 제 1시간차(△t12)가 소정치 이하이고 제 2시간차(△t23)가 소정치 이하이고 제 3시간차(△t31)가 소정치 이하인 경우에만, 제 1누수 추정 패턴과 제 2누수 추정 패턴과 제 3누수 추정 패턴이 선택되게 기설정될 수 있다.
제 1시간차(△t12)가 소정치 이상인 경우, 제 1수압 정보(P(11))의 수압 변화 패턴과 제 2수압 정보(P(12))의 수압 변화 패턴은 하나의 누수 발생에 의해 발생된 것이 아닌 것으로 보고, 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택하지 않을 수 있다. 제 2시간차(△t23)가 소정치 이상인 경우, 제 2수압 정보(P(12))의 수압 변화 패턴과 제 3수압 정보(P(13))의 수압 변화 패턴은 하나의 누수 발생에 의해 발생된 것이 아닌 것으로 보고, 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택하지 않을 수 있다. 제 3시간차(△t31)가 소정치 이상인 경우, 제 3수압 정보(P(13))의 수압 변화 패턴과 제 1수압 정보(P(11))의 수압 변화 패턴은 하나의 누수 발생에 의해 발생된 것이 아닌 것으로 보고, 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택하지 않을 수 있다.
예를 들어, 도 8의 Zp 부분에서, 수두가 급격히 하강하였다가 다시 상승하는 수압 변화 패턴이 나타난다. 상기 제 1선택 기준에 따라, 제 1수압 정보(P(11))의 Zp 부분과 제 2수압 정보(P(12))의 Zp 부분은 서로 소정치 이상의 유사도가 있고, 제 2수압 정보(P(12))의 Zp 부분과 제 3수압 정보(P(13))의 Zp 부분은 서로 소정치 이상의 유사도가 있어야, 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택할 수 있다. 또한, 상기 제 2선택 기준에 따라, 블록내 누수 발생시의 수압 변화 패턴과 제 1수압 정보(P(11))의 Zp 부분을 비교하여 소정치 이상의 유사도가 있고, 블록내 누수 발생시의 수압 변화 패턴과 제 2수압 정보(P(12))의 Zp 부분을 비교하여 소정치 이상의 유사도가 있고, 블록내 누수 발생시의 수압 변화 패턴과 제 3수압 정보(P(13))의 Zp 부분을 비교하여 소정치 이상의 유사도가 있어야, 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택할 수 있다. 또한, 제 1수압 정보(P(11))의 Zp부분에서 급격히 수두(또는 수압)이 하강하는 시점(t1)과 제 2수압 정보(P(12))의 Zp부분에서 급격히 수두(또는 수압)이 하강하는 시점(t2)과 제 3수압 정보(P(13))의 Zp부분에서 급격히 수두(또는 수압)이 하강하는 시점(t3)을 선택하고, 시점 들(t1, t2, t3)을 근거로 제 1시간차(△t12)와 제 2시간차(△t23)와 제 3시간차(△t31)를 산출하며, 제 1시간차(△t12)가 소정치 보다 작고 제 2시간차(△t23)가 소정치보다 작고 제 3시간차(△t31)가 소정치보다 작은 경우에만, 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 선택할 수 있다.
위치 추정단계(S400)에서, 상기 제 1 및 2 누수 추정 패턴의 제 1시간차(△t12)와 상기 제 2 및 3 누수 추정 패턴의 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여, 누수 추정 위치를 결정한다. 위치 추정단계(S400)에서, 제 1시간차(△t12), 제 2시간차(△t23), 제 1위치(A), 제 2위치(B), 제 3위치(C), 복수의 배관 경로 및 수압 전파 속도(Vp)를 근거로 하여 누수 추정 위치를 결정할 수 있다.
도 4를 참고하여, 구체적으로, 위치 추정단계(S400)는 시간차 산출 단계(S410)와 위치군 산출 단계(S430)와 위치 결정 단계(S440)를 포함한다. 위치 추정단계(S400)는, 시간차 산출 단계(S410) 이후 위치군 산출 단계(S430) 이전에, 거리차 산출 단계(S420)를 더 포함할 수 있다.
도 8을 참고하여, 시간차 산출 단계(S410)에서, 제 1수압 정보(P(11))와 제 2수압 정보(P(12))와 제 3수압 정보(P(13))를 근거로 하여, 제 1시간차(△t12) 및 제 2시간차(△t23)를 산출한다. 시간차 산출 단계(S410)에서, 제 3 수압 정보 및 제 1 수압 정보를 근거로 하여, 추가적으로 제 3시간차(△t31)를 산출할 수도 있다.
도 8의 Zp 부분에서, 선택된 제 1 내지 3 누수 추정 패턴을 예시적으로 도시한다. 제 1누수 추정 패턴의 시점(t1)과 제 2누수 추정 패턴의 시점(t2)의 차이값을 근거로 제 1시간차(△t12)를 산출할 수 있다. 제 2누수 추정 패턴의 시점(t2)과 제 3누수 추정 패턴의 시점(t3)의 차이값을 근거로 제 2시간차(△t23)를 산출할 수 있다. 제 3누수 추정 패턴의 시점(t3)과 제 1누수 추정 패턴의 시점(t1)의 차이값을 근거로 제 3시간차(△t31)를 산출할 수 있다.
시간차 산출 단계(S410)에서, 제 1누수 추정 패턴의 시작 시점(t1)과 제 2누수 추정 패턴의 시작 시점(t2)의 차이인 제 1시간차(△t12)를 산출할 수 있다. 시간차 산출 단계(S410)에서, 제 2누수 추정 패턴의 시작 시점(t2)과 제 3누수 추정 패턴의 시작 시점(t3)의 차이인 제 2시간차(△t23)를 산출할 수 있다. 시간차 산출 단계(S410)에서, 제 3누수 추정 패턴의 시작 시점(t3)과 제 1누수 추정 패턴의 시작 시점(t1)의 차이인 제 3시간차(△t31)를 산출할 수 있다.
제 1누수 추정 패턴의 시점(t1)과 제 2누수 추정 패턴의 시점(t2)의 차이값을 보상한 값을 제 1시간차(△t12)로 할 수 있다. 제 2누수 추정 패턴의 시점(t2)과 제 3누수 추정 패턴의 시점(t3)의 차이값을 보상한 값을 제 2시간차(△t23)로 할 수 있다. 제 3누수 추정 패턴의 시점(t3)과 제 1누수 추정 패턴의 시점(t1)의 차이값을 보상한 값을 제 3시간차(△t31)로 할 수 있다.
제 1시간차(△t12)와 제 2시간차(△t23)와 제 3시간차(△t31)는, 양수, 0 또는 음수가 될 수 있다.
위치군 산출 단계(S430)에서, 제 1시간차(△t12)를 근거로 하여 제 1위치군을 산출한다. 위치군 산출 단계(S430)에서, 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여 제 2위치군을 산출한다. 위치군 산출 단계(S430)에서, 추가적으로 제 3시간차(△t31)를 근거로 하여 제 3위치군을 산출할 수 있다.
상기 제 1위치군은, 제 1위치(A)와 제 2위치(B)를 연결하는 복수의 배관 경로들 상에서 누수 추정의 일차적 후보 지점들이다. 상기 제 2위치군은, 제 2위치(B)와 제 3위치(C)를 연결하는 복수의 배관 경로들 상에서 누수 추정의 일차적 후보 지점들이다. 상기 제 3위치군은, 제 3위치(C)와 제 1위치(A)를 연결하는 복수의 배관 경로들 상에서 누수 추정의 일차적 후보 지점들이다.
제 1위치(A)와 제 2위치(B)를 연결하는 어느 하나의 배관 경로(R1) 상에서, 제 1시간차(△t12) 및 해당 배관 경로 상의 구간별 수압 전파 속도(Vp)를 이용하여, 누수 추정의 일 지점(s1)을 산출할 수 있다. 상기 배관 경로(R1) 상의 상기 일 지점(s1)에서 누수가 발생하면, 수압 변동이 상기 배관 경로(R1)를 따라 제 1시간차(△t12)를 두고 제 1위치(A) 및 제 2위치(B)에 전파되도록, 상기 배관 경로(R1) 상에 상기 일 지점(s1)이 산출된다.
제 2위치(B)와 제 3위치(C)를 연결하는 어느 하나의 배관 경로(R2) 상에서, 제 2시간차(△t23) 및 해당 배관 경로 상의 구간별 수압 전파 속도(Vp)를 이용하여, 누수 추정의 일 지점(s2)을 산출할 수 있다. 상기 배관 경로(R2) 상의 상기 일 지점(s2)에서 누수가 발생하면, 수압 변동이 상기 배관 경로(R2)를 따라 제 2시간차(△t23)를 두고 제 1위치(A) 및 제 2위치(B)에 전파되도록, 상기 배관 경로(R2) 상에 상기 일 지점(s2)이 산출된다
제 3위치(C)와 제 1위치(A)를 연결하는 어느 하나의 배관 경로(R3) 상에서, 제 3시간차(△t31) 및 해당 배관 경로 상의 구간별 수압 전파 속도(Vp)를 이용하여, 누수 추정의 일 지점(s3)을 산출할 수 있다. 상기 배관 경로(R3) 상의 상기 일 지점(s3)에서 누수가 발생하면, 수압 변동이 상기 배관 경로(R3)를 따라 제 3시간차(△t31)를 두고 제 3위치(C) 및 제 1위치(A)에 전파되도록, 상기 배관 경로(R3) 상에 상기 일 지점(s3)이 산출된다
위치 결정 단계(S440)에서, 상기 제 1위치군과 가상의 제 2위치군을 근거로 하여, 누수 추정 위치를 결정한다. 위치 결정 단계(S440)에서, 서로 가장 근접한 ⅰ상기 제 1위치군 중 어느 하나의 위치 및 ⅱ상기 제 2위치군 중 어느 하나의 위치를 선택한다. 여기서, 2개의 위치가 서로 가장 근접하다는 것은, 2개의 위치가 서로 일치하는 경우까지 포괄하는 의미이다.
위치 결정 단계(S440)에서, 선택된 한 쌍의 상기 위치(ⅰ상기 제 1위치군 중 어느 하나의 위치 및 ⅱ상기 제 2위치군 중 어느 하나의 위치)를 종합하여, 상기 누수 추정 위치를 결정할 수 있다. 상기 누수 추정 위치는, 상기 선택된 한 쌍의 위치 정보를 종합하여 결정될 수 있다. 상기 누수 추정 위치는, 지점 또는 영역으로 결정될 수 있다.
예를 들어, 상기 누수 추정 위치는, 상기 선택된 한 쌍의 위치의 평균치로 결정될 수 있다. 또는, 상기 누수 추정 위치는, 상기 한 쌍의 위치를 연결하는 배관 상의 중간치로 결정될 수 있다. 상기 누수 추정 위치는, 상기 평균치 및 중간치를 중심으로 한 소정의 주변 영역으로 결정될 수도 있다. 상기 누수 추정 위치는, 상기 선택된 한 쌍의 위치가 속하는 소정 영역으로 결정될 수도 있다.
도 9 내지 도 11c를 참고하여, 배관 경로를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 10에서 j1, j2, j3, …, j41은 2개 이상의 배관이 서로 만나는 조인트(Joint)를 도시한 것이다. 도 10의 배관 경로를 설명할 때, 2개의 지점 사이의 대쉬 표시(-)는 2개의 지점을 연결하는 경로를 의미한다. 예를 들어, A-j16-j22-j28-j31-B는 제 1위치(A)에서 조인트(j16, j22, h28, j31)을 순차적으로 거쳐 제 2위치(B)로 연결되는 배관 경로를 의미한다.
도 11a은, 제 1위치(A)와 제 2위치(B)를 연결하는 복수의 배관 경로 RA(1), RA(2), …, RA(p), RB(1), RB(2), …, RB(q), RAB(1), RAB(2), …, RAB(r)들을 개념적으로 도시한다. 도 11b은, 제 2위치(B)와 제 3위치(C)를 연결하는 복수의 배관 경로 R'B(1), R'B(2), …, R'B(x), R'C(1), R'C(2), …, R'C(y), R'BC(1), R'BC(2), …, R'BC(z)들을 개념적으로 도시한다. 도 11c은, 제 3위치(C)와 제 1위치(A)를 연결하는 복수의 배관 경로 R''C(1), R''C(2), …, R''C(l), R''A(1), R''A(2), …, R''A(m), R''CA(1), R''CA(2), …, R''CA(n)들을 개념적으로 도시한다.
복수의 배관 경로들이 복수의 루트 그룹으로 분류된다. 상기 복수의 루트 그룹은 복수의 제 1루트 그룹(GRA, GRB, GRAB)을 포함한다. 상기 복수의 루트 그룹은 복수의 제 2루트 그룹(GR'B, GR'C, GR'BC)을 포함한다. 상기 복수의 루트 그룹은 복수의 제 3루트 그룹(GR''C, GR''A, GR''CA)을 포함한다. 도 11a의 배관 경로들은 복수의 제 1루트 그룹(GRA, GRB, GRAB)으로 분류된다. 도 11b의 배관 경로들은 복수의 제 2루트 그룹(GR'B, GR'C, GR'BC)으로 분류된다. 도 11c의 배관 경로들은 복수의 제 3루트 그룹(GR''C, GR''A, GR''CA)으로 분류된다.
도 11a를 참고하여, 상기 복수의 루트 그룹은, 제 1위치(A)와 제 2위치(B)를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRAB), 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 1위치(A)를 거쳐 제 2위치(B)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRA), 및 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 2위치(B)를 거쳐 제 1위치(A)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRB)을 포함한다. 제 1루트 그룹(GRAB)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생 가정시, 누수에 따른 수압 변동은 제 1위치(A) 및 제 2위치(B) 중 어느 하나로 다른 하나를 거치지 않고 전파되고, 다른 하나로 어느 하나를 거치지 않고 전파된다. 제 1루트 그룹(GRA)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생 가정시, 누수에 따른 수압 변동은 제 1위치(A)를 거쳐 제 2위치(B)로 전파된다. 제 1루트 그룹(GRB)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생 가정시, 누수에 따른 수압 변동은 제 2위치(B)를 거쳐 제 1위치로 전파된다.
도 11b를 참고하여, 상기 복수의 루트 그룹은, 제 2위치(B)와 제 3위치(C)를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'BC), 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 2위치(B)를 거쳐 제 3위치(C)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'B), 및 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 3위치(C)를 거쳐 제 2위치(B)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'C)을 포함한다. 제 2루트 그룹(GR'BC)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생 가정시, 누수에 따른 수압 변동은 제 2위치(B) 및 제 3위치(C) 중 어느 하나로 다른 하나를 거치지 않고 전파되고, 다른 하나로 어느 하나를 거치지 않고 전파된다. 제 2루트 그룹(GR'B)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생 가정시, 누수에 따른 수압 변동은 제 2위치(B)를 거쳐 제 3위치(C)로 전파된다. 제 2루트 그룹(GR'C)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생 가정시, 누수에 따른 수압 변동은 제 3위치(C)를 거쳐 제 2위치로 전파된다.
도 11c를 참고하여, 상기 복수의 루트 그룹은, 제 3위치(C)와 제 1위치(A)를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 3루트 그룹(GR''CA), 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 3위치(C)를 거쳐 제 1위치(A)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 3루트 그룹(GR''C), 및 해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 제 1위치(A)를 거쳐 제 3위치(C)로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 3루트 그룹(GR''A)을 포함한다. 제 3루트 그룹(GR''CA)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생 가정시, 누수에 따른 수압 변동은 제 3위치(C) 및 제 1위치(A) 중 어느 하나로 다른 하나를 거치지 않고 전파되며, 다른 하나로 어느 하나를 거치지 않고 전파된다. 제 3루트 그룹(GR''C)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생 가정시, 누수에 따른 수압 변동은 제 3위치(C)를 거쳐 제 1위치(A)로 전파된다. 제 3루트 그룹(GR''A)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생 가정시, 누수에 따른 수압 변동은 제 1위치(A)를 거쳐 제 3위치로 전파된다.
각각의 루트 그룹에 속하는 배관 경로들의 예시는 다음과 같다. 제 1루트 그룹(GRAB)에 속하는 배관 경로의 예시로 A-j11-j12-j13-j17-j18-j24-j33-j32-j31-B이 있다. 제 1루트 그룹(GRA)에 속하는 배관 경로의 예시로, A-j11-j12-j13-j15-j5-j6이 있다. 제 1루트 그룹(GRB)에 속하는 배관 경로의 예시로, B-j30-j36이 있다. 제 2루트 그룹(GR'BC)에 속하는 배관 경로의 예시로, B-j31-j37-j38-j39-j40-j34-C이 있다. 제 2루트 그룹(GR'B)에 속하는 배관 경로의 예시로, B-j30-j36이 있다. 제 2루트 그룹(GR'C)에 속하는 배관 경로의 예시로, C-j17-j13-j5-j6이 있다. 제 3루트 그룹(GR''CA)에 속하는 배관 경로의 예시로, C-j17-j13-j5-j4-j8-j7-j11-A이 있다. 제 3루트 그룹(GR''C)에 속하는 배관 경로의 예시로, C-j34-j35-j41이 있다. 제 3루트 그룹(GR''A)에 속하는 배관 경로의 예시로, A-j9-j1이 있다.
위의 예시들에서는 각 루트 그룹에 속하는 하나의 배관 경로를 예로 들었으나, 어느 한 루트 그룹에는 복수의 배관 경로가 속할 수 있다.
도 11a를 참고하여, 제 1루트 그룹(GRAB)은 r개의 배관 경로로 이루어지고, 제 1루트 그룹(GRA)은 p개의 배관 경로로 이루어지고, 제 1루트 그룹(GRB)은 q개의 배관 경로로 이루어진다. (p, q 및 r은 자연수이다.)
도 11b를 참고하여, 제 2루트 그룹(GR'BC)은 z개의 배관 경로로 이루어지고, 제 2루트 그룹(GR'B)은 x개의 배관 경로로 이루어지고, 제 2루트 그룹(GR'C)은 y개의 배관 경로로 이루어진다. (x, y 및 z은 자연수이다.)
도 11c를 참고하여, 제 3루트 그룹(GR'’CA)은 n개의 배관 경로로 이루어지고, 제 3루트 그룹(GR'’C)은 l개의 배관 경로로 이루어지고, 제 3루트 그룹(GR'’A)은 m개의 배관 경로로 이루어진다. (l, m 및 n은 자연수이다.)
하나의 루트 그룹을 이루는 복수의 배관 경로는, 각각 서로 다르되, 서로 공통되는 배관을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배관 경로 RAB(1)은 도 10의 배관 경로 A-j9-j15-j21-j27-j30-B에 대응되고, 배관 경로 RAB(2)는 도 10의 배관 경로 A-j16-j15-j21-j27-j30-B에 대응될 수 있고, 여기서 배관 경로 RAB(1) 및 배관 경로 RAB(2)는 서로 다르되 공통적으로 배관(j21-j27-j30)을 구성요소로 한다.
복수의 배관 경로는 적어도 블록 내 모든 배관을 포함하도록 설정된다. 상기 복수의 제 1루트 그룹(GRA, GRB, GRAB)에 속하는 모든 복수의 배관 경로들은 적어도 블록 내 모든 배관을 포함하도록 설정될 수 있다. 상기 복수의 제 2루트 그룹(GR’B, GR’C, GR’BC)에 속하는 모든 복수의 배관 경로들은 적어도 블록 내 모든 배관을 포함하도록 설정될 수 있다. 이를 통해, 블록 내 어느 위치에서 누수가 발생하더라도, 실제의 누수 위치와 상대적으로 높은 유사도를 가진 위치가 상기 제 1위치군에 속하게 되고, 실제의 누수 위치와 상대적으로 높은 유사도를 가진 위치가 상기 제 2위치군에 속하게 된다. 이에 따라, 상기 제 1위치군 및 상기 제 2위치군을 근거로 한 누수 추정 위치의 신뢰도가 상승하게 된다.
상기 복수의 제 3루트 그룹(GR’’C, GR’’A, GR’’CA)에 속하는 모든 복수의 배관 경로들은 적어도 블록 내 모든 배관을 포함하도록 설정될 수 있다. 이를 통해, 블록 내 어느 위치에서 누수가 발생하더라도, 실제의 누수 위치와 상대적으로 높은 유사도를 가진 위치가 상기 제 3위치군에 속하게 된다.
제 1루트 그룹(GRA)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생시, 누수에 따른 수압 변동이 제 2위치(B)로 전파되는 최단 시간의 수압 전파 경로는 제 1위치(A)를 거쳐 제 2위치(B)로 전파되는 경로이다. 제 1루트 그룹(GRB)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생시, 누수에 따른 수압 변동이 제 1위치(A)로 전파되는 최단 시간의 수압 전파 경로는 제 2위치(B)를 거쳐 제 1위치(A)로 전파되는 경로이다. 제 2루트 그룹(GR'B)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생시, 누수에 따른 수압 변동이 제 3위치(C)로 전파되는 최단 시간의 수압 전파 경로는 제 2위치(B)를 거쳐 제 3위치(C)로 전파되는 경로이다. 제 2루트 그룹(GR'C)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생시, 누수에 따른 수압 변동이 제 2위치(B)로 전파되는 최단 시간의 수압 전파 경로는 제 3위치(C)를 거쳐 제 2위치(B)로 전파되는 경로이다. 제 3루트 그룹(GR'’C)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생시, 누수에 따른 수압 변동이 제 1위치(A)로 전파되는 최단 시간의 수압 전파 경로는 제 3위치(C)를 거쳐 제 1위치(A)로 전파되는 경로이다. 제 3루트 그룹(GR'’A)에 속하는 배관 경로 상에서 누수 발생시, 누수에 따른 수압 변동이 제 3위치(C)로 전파되는 최단 시간의 수압 전파 경로는 제 1위치(A)를 거쳐 제 3위치(C)로 전파되는 경로이다.
도 11a를 참고하여, 누수에 따른 수압 변동이 제 1위치(A) 및 제 2위치(B) 중 어느 하나를 거쳐 다른 하나로 전파되는 경로 중, 제 1위치(A) 및 제 2위치(B)를 연결하는 최단의 배관 경로(LAB)가 기설정된다. 본 예시에서는, 상기 최단의 배관 경로(LAB)는 배관 경로(RAB(4))로 기설정된다. 도 10을 참고하여, 상기 배관 경로(RAB(4))는 배관 경로 A-j10-j16-j22-j28-j31-B일 수 있다.
도 11b를 참고하여, 누수에 따른 수압 변동이 제 2위치(B) 및 제 3위치(C) 중 어느 하나를 거쳐 다른 하나로 전파되는 경로 중, 제 2위치(B) 및 제 3위치(C)를 연결하는 최단의 배관 경로(LBC)가 기설정된다. 본 예시에서는, 상기 최단의 배관 경로(LBC)는 배관 경로(R'BC(3))로 기설정된다. 도 10을 참고하여, 상기 배관 경로(R'BC(3))는 배관 경로 B-j31-j32-j33-j34-C일 수 있다.
도 11c를 참고하여, 누수에 따른 수압 변동이 제 3위치(C) 및 제 1위치(A) 중 어느 하나를 거쳐 다른 하나로 전파되는 경로 중, 제 3위치(C) 및 제 1위치(A)를 연결하는 최단의 배관 경로(LCA)가 기설정된다. 본 예시에서는, 상기 최단의 배관 경로(LCA)는 배관 경로(R''CA(4))로 기설정된다. 도 10을 참고하여, 상기 배관 경로(R''CA(4))는 배관 경로 C-j17-j18-j4-j11-A일 수 있다.
상기 최단의 배관 경로(LAB, LBC, LCA)란, 해당 배관 경로의 구간별 수압 전파 속도(Vp)를 고려하여, 양 말단 지점(제 1 내지 3위치 중 2개의 지점) 사이를 연결하는 복수의 배관 경로 중 가장 빨리 수압이 전파되는 배관 경로를 의미한다. 즉, 상기 최단의 배관 경로는, 수압 전파의 시간상 가장 짧은 배관 경로가 된다. 따라서, 최단의 배관 경로는, 거리상 가장 짧은 배관 경로가 아닐 수도 있다. 배관 경로 및 경로의 구간별 길이뿐만 아니라, 각 배관 경로 및 경로의 구간별 기설정된 수압 전파 속도(Vp)를 고려하여, 상기 최단의 배관 경로가 기설정된다.
상기 최단의 배관 경로(LAB, LBC, LCA)를 통해 수압이 전파되는 시간을 최단의 수압 전파 시간(TAB, TBC, TCA)으로 정의한다. 제 1위치(A) 및 제 2위치(B) 사이의 최단의 수압 전파 시간(TAB)이 기설정된다. 제 2위치(B) 및 제 3위치(C) 사이의 최단의 수압 전파 시간(TBC)이 기설정된다. 추가적으로, 제 3위치(C) 및 제 1위치(A) 사이의 최단의 수압 전파 시간(TCA)이 기설정될 수 있다.
수압 전파 속도(Vp)는, 배관 경로를 구성하는 구간별로 대표값으로 기설정될 수도 있고, 배관 경로를 따라 연속적으로 변화되는 값으로 기설정될 수도 있다. 최대한 디테일하게 상기 수압 전파 속도(Vp)가 기설정될수록 누수 추정 위치의 신뢰도가 상승한다.
예를 들어, 배관 경로를 구성하는 구간별로 '평균 수압 전파 속도(Vpav)'가 기설정될 수 있다. 평균 수압 전파 속도(Vpav)란, 해당 구간 내 수압 전파 속도(Vp)의 편차를 고려하여 산출된, 해당 구간을 대표할 수 있는 수압 전파 속도(Vp)를 의미한다. 본 실시예에서는, 소정의 가정을 전제한 상태에서 위치 추정단계(S400)가 진행될 수 있다. 상기 소정의 가정은, 해당 구간의 수압 전파 속도(Vp)를 어느 하나의 값인 평균 수압 전파 속도(Vpav)로 보는 것이다. 해당 구간의 각 소구간 마다 실제의 수압 전파 속도(Vp)는 서로 다르더라도, 실제의 수압 전파 속도(Vp) 대신 평균 수압 전파 속도(Vpav)를 근거로 위치군을 산출한다.
배관 경로의 각 구간별 수압 전파 속도(Vp)를 기설정하기 위하여, 해당 구간의 관경(D), 관 두께(e) 및 관 탄성률(E)이 기설정된다. 이러한 정보들은 데이터베이스를 통해 제공될 수 있다.
상기 평균 수압 전파 속도(Vpav)를 기설정하기 위해서는, 해당 구간의 평균 관경, 평균 관 두께 및 평균 관 탄성률이 기설정될 수도 있다.
상수관 내의 수압 전파 속도(Vp)는 알려진 다음의 수학식 1(“Doboku Kogaku Kiso series 5-2 Hydraulics”, pp.150-152, 저자 : Mr. Nobuyuki TAMAI, 발행일 : 1989.1.10)에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112017070270682-pat00001
상기 수학식 1에서, Vp(D, e, E)는 상기 수학식 1에 D, E 및 e를 대입하여 산출되는 파동 전파 속도이고, K는 체적 탄성률(Volume elasticity)로서 물의 경우 K값은 2.06 GPa 이고,
Figure 112017070270682-pat00002
는 물 밀도(Water density)로서 1000 kg/m3 이고, D는 상수관의 관경 [mm]이고, e는 관의 두께 [mm]이고, E는 탄성률(Young's modulus) [GPa]이다. (예를 들어, 철 재질의 관의 탄성률은 158 GPa이다.)
위치 추정단계(S400)에서, 제 1시간차(△t12)를 근거로 하여 복수의 제 1루트 그룹(GRA, GRB, GRAB) 중 어느 하나를 선택한다. 위치 추정단계(S400)에서, 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여 복수의 제 2루트 그룹(GR’B, GR’C, GR’BC) 중 어느 하나를 선택한다. 추가적으로, 위치 추정의 신뢰도를 높이기 위해서, 제 3시간차(△t31)를 근거로 하여 복수의 제 3루트 그룹(GR’’C, GR’’A, GR’’CA) 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
제어부(60)는, 최단의 수압 전파 시간(TAB)과 상기 제 1시간차(△t12)를 비교하여 복수의 제 1루트 그룹(GRA, GRB, GRAB) 중 어느 하나를 선택한다.
도 9a를 참고한 일 예에서, 위치 추정단계(S400)에서, 제 1시간차(△t12)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TAB) 이상이면 상기 제 1루트 그룹(GRB)이 선택되고, 상기 제 1시간차(△t12)가 상기 최단의 수압 전파 시간에 -1을 곱한 값(-TAB) 이하이면 상기 제 1루트 그룹(GRA)이 선택되고, 상기 제 1시간차(△t12)가 상기 값(TAB) 미만 상기 값(-TAB) 초과이면 상기 제 1루트 그룹(GRAB)이 선택된다.
구체적으로, 제 1위치군 산출 과정(S430a)에서, 제 1시간차(△t12)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TAB) 이상인지 여부를 판단하는 과정(S431a)이 진행된다. 상기 과정(S431a)에서, 제 1시간차(△t12)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TAB) 이상인 것으로 판단되면, 복수의 제 1루트 그룹(GRA, GRB, GRAB) 중 제 1루트 그룹(GRB)을 선택하여 제 1루트 그룹(GRB) 상에 제 1위치군을 산출하는 과정(S436a)이 진행된다. 상기 과정(S431a)에서, 제 1시간차(△t12)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TAB) 미만이면, 제 1시간차(△t12)가 상기 최단의 수압 전파 시간에 -1을 곱한 값(-TAB) 이하인지 여부를 판단하는 과정(S433a)이 진행된다. 상기 과정(S433a)에서 제 1시간차(△t12)가 상기 최단의 수압 전파 시간에 -1을 곱한 값(-TAB) 이하인 것으로 판단되면, 복수의 제 1루트 그룹(GRA, GRB, GRAB) 중 제 1루트 그룹(GRA)을 선택하여 제 1루트 그룹(GRA) 상에 제 1위치군을 산출하는 과정(S437a)이 진행된다. 상기 과정(S433a)에서 제 1시간차(△t12)가 상기 수압 전파 시간의 상기 값(-TAB) 초과인 것으로 판단되면, 복수의 제 1루트 그룹(GRA, GRB, GRAB) 중 제 1루트 그룹(GRAB)을 선택하여 제 1루트 그룹(GRAB) 상에 제 1위치군을 산출하는 과정(S438a)이 진행된다.
제 1루트 그룹(GRB)에 속하는 배관 경로에서 누수 발생시, 제 1시간차(△t12)는 실질적으로 상기 최단의 수압 전파 시간(TAB)과 동일하게 된다. 이에 따라, 상기 과정(S431a) 대신, 제 1시간차(△t12)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TAB)이 실질적으로 일치하는지 여부를 판단하는 과정이 진행되어, 제 1시간차(△t12)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TAB)과 실질적으로 일치하면, 제 1루트 그룹(GRB)이 선택되게 기설정될 수 있다. 여기서, 실질적으로 일치하는지 여부는, 제 1시간차(△t12)와 상기 최단의 수압 전파 시간(TAB)의 차이가 0 또는 소정치 이내인지로 판단할 수 있다.
또한, 제 1루트 그룹(GRA)에 속하는 배관 경로에서 누수 발생시, 제 1시간차(△t12)는 실질적으로 상기 최단의 수압 전파 시간에 -1을 곱한 값(-TAB)과 동일하게 된다. 이에 따라, 상기 과정(S433a) 대신, 제 1시간차(△t12)가 상기 값(-TAB)이 실질적으로 일치하는지 여부를 판단하는 과정이 진행되어, 제 1시간차(△t12)가 상기 값(-TAB)과 실질적으로 일치하면, 제 1루트 그룹(GRA)이 선택되게 기설정될 수 있다. 여기서, 실질적으로 일치하는지 여부는, 제 1시간차(△t12)와 상기 값(-TAB)의 차이가 0 또는 소정치 이내인지로 판단할 수 있다.
제어부(60)는, 최단의 수압 전파 시간(TBC)과 상기 제 2시간차(△t23)를 비교하여 복수의 제 2루트 그룹(GR’B, GR’C, GR’BC) 중 어느 하나를 선택한다.
도 9b를 참고한 일 예에서, 위치 추정단계(S400)에서, 상기 제 2시간차(△t23)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TBC) 이상이면 상기 제 2루트 그룹(GR’C)이 선택되고, 상기 제 2시간차(△t23)가 상기 최단의 수압 전파 시간에 -1을 곱한 값(-TBC) 이하이면 상기 제 2루트 그룹(GR’B)이 선택되고, 상기 제 2시간차(△t23)가 상기 값(TBC) 미만 상기 값(-TBC) 초과이면 상기 제 2루트 그룹(GR’BC)이 선택된다.
구체적으로, 제 2위치군 산출 과정(S430b)에서, 제 2시간차(△t23)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TBC) 이상인지 여부를 판단하는 과정(S431b)이 진행된다. 상기 과정(S431b)에서, 제 2시간차(△t23)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TBC) 이상인 것으로 판단되면, 복수의 제 2루트 그룹(GR'B, GR'C, GR'BC) 중 제 2루트 그룹(GR'C)을 선택하여 제 2루트 그룹(GR'C) 상에 제 2위치군을 산출하는 과정(S436b)이 진행된다. 상기 과정(S431b)에서, 제 2시간차(△t23)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TBC) 미만이면, 제 2시간차(△t23)가 상기 최단의 수압 전파 시간에 -1을 곱한 값(-TBC) 이하인지 여부를 판단하는 과정(S433b)이 진행된다. 상기 과정(S433b)에서 제 2시간차(△t23)가 상기 값(-TBC) 이하인 것으로 판단되면, 복수의 제 2루트 그룹(GR'B, GR'C, GR'BC) 중 제 2루트 그룹(GR'B)을 선택하여 제 2루트 그룹(GR'B) 상에 제 2위치군을 산출하는 과정(S437b)이 진행된다. 상기 과정(S433b)에서 제 2시간차(△t23)가 상기 값(-TBC) 초과인 것으로 판단되면, 복수의 제 2루트 그룹(GR'B, GR'C, GR'BC) 중 제 2루트 그룹(GR'BC)을 선택하여 제 2루트 그룹(GR'BC) 상에 제 2위치군을 산출하는 과정(S438b)이 진행된다.
제 2루트 그룹(GR'C)에 속하는 배관 경로에서 누수 발생시, 제 2시간차(△t23)는 실질적으로 상기 최단의 수압 전파 시간(TBC)과 동일하게 된다. 이에 따라, 상기 과정(S431b) 대신, 제 2시간차(△t23)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TBC)이 실질적으로 일치하는지 여부를 판단하는 과정이 진행되어, 제 2시간차(△t23)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TBC)과 실질적으로 일치하면, 제 2루트 그룹(GR'C)이 선택되게 기설정될 수 있다. 여기서, 실질적으로 일치하는지 여부는, 제 2시간차(△t23)와 상기 최단의 수압 전파 시간(TBC)의 차이가 0 또는 소정치 이내인지로 판단할 수 있다.
또한, 제 2루트 그룹(GR'B)에 속하는 배관 경로에서 누수 발생시, 제 2시간차(△t23)는 실질적으로 상기 최단의 수압 전파 시간에 -1을 곱한 값(-TBC)과 동일하게 된다. 이에 따라, 상기 과정(S433b) 대신, 제 2시간차(△t23)가 상기 최단의 수압 전파 시간에 -1을 곱한 값(-TBC)이 실질적으로 일치하는지 여부를 판단하는 과정이 진행되어, 제 2시간차(△t23)가 상기 값(-TBC)과 실질적으로 일치하면, 제 2루트 그룹(GR'B)이 선택되게 기설정될 수 있다. 여기서, 실질적으로 일치하는지 여부는, 제 2시간차(△t23)와 상기 값(-TBC)의 차이가 0 또는 소정치 이내인지로 판단할 수 있다.
제어부(60)는, 최단의 수압 전파 시간(TCA)과 상기 제 3시간차(△t31)를 비교하여 복수의 제 3루트 그룹(GR’’C, GR’’A, GR’’CA) 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
위치 추정단계(S400)에서, ⅰ선택된 제 1루트 그룹 상의 제 1 및 2위치(A, B)에서 제 1시간차(△t12)가 발생 가능하도록 떨어진 가상의 제 1위치군과, ⅱ선택된 제 2루트 그룹 상의 제 2 및 3위치(B, C)에서 상기 제 2시간차(△t23)가 발생 가능하도록 떨어진 가상의 제 2위치군을 근거로 상기 누수 추정 위치를 결정한다. 추가적으로, 위치 추정단계(S400)에서, 선택된 제 3루트 그룹 상의 제 3 및 1위치(C, A)에서 제 3시간차(△t23)가 발생 가능하도록 떨어진 가상의 제 3위치군을 근거로 상기 누수 추정 위치를 결정한다.
도 10에는, 누수 가정 위치(누수가 발생되는 예시적인 위치들)(E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8)를 도시한다. 도 12a 내지 도 14c에서는, 대표적으로 누수 가정 위치(E3, E4, E5)에서 각각 누수가 발생한 경우, 각각의 제 1 내지 3위치군이 산출되는 예시를 보여준다.
도 12a 내지 도 12c는, 누수 가정 위치(E3)에서 누수가 발생한 경우, 기설정된 배관 경로들 상에서 산출된 제 1위치군(s1, s2, s3, …, sp), 제 2위치군(s1', s2', s3', …, sz') 및 제 3위치군(s1'', s2'', s3'', …, sm'')을 도시한다.
도 13a 내지 도 13c는, 누수 가정 위치(E4)에서 누수가 발생한 경우, 기설정된 배관 경로 상에서 산출된 제 1위치군(s1, s2, s3, …, sr), 제 2위치군(s1', s2', s3', …, sz') 및 제 3위치군(s1'', s2'', s3'', …, sl'')을 도시한다.
도 14a 내지 도 14c는, 누수 가정 위치(E5)에서 누수가 발생한 경우, 기설정된 배관 경로 상에서 산출된 제 1위치군(s1, s2, s3, …, sk), 제 2위치군(s1', s2', s3', …, sz') 및 제 3위치군(s1'', s2'', s3'', …, sn'')을 도시한다.
도 10 및 도 12a 내지 도 12c를 참고하여, 누수 가정 위치(E3)에서 누수가 발생한 제 1시나리오를 설명하면 다음과 같다.
도 10 및 도 12a를 참고하여, 누수 가정 위치(E3)에서 누수가 발생한 경우 제 1시간차(△t12)는 -TAB값이 되어, 제어부(60)는 제 1루트 그룹(GRA)를 선택한다. 선택된 제 1루트 그룹(GRA) 상에 제 1위치군(s1, s2, …, sp)이 산출된다. 제 1위치군(s1, s2, …, sp)은 제 1루트 그룹(GRA)에 속하는 각각의 배관 경로상에 배치되는 지점들로서, 제 1위치(A)에서 수압 전파 속도(Vp) 및 제 1시간차(△t12)의 절대값을 곱한 거리만큼 떨어진 지점들이다.
소정의 시간차가 나도록 떨어진 지점은, 수압 전파 속도(Vp) 및 시간값을 이용하여 산출될 수 있다. 여기서, 수압 전파 속도(Vp)는 각각의 배관 경로에 따라 기설정되고, 같은 배관 경로라도 구간에 따라 다르게 기설정될 수 있다. 이는 이하의 설명에서도 같다.
도 10 및 도 12b를 참고하여, 누수 가정 위치(E3)에서 누수가 발생한 경우 제 2시간차(△t23)는 TBC 미만 -TBC 초과가 되어, 제어부(60)는 제 2루트 그룹(GR'BC)를 선택한다. 선택된 제 2루트 그룹(GR'BC) 상에 제 2위치군(s1', s2', …, sz')이 산출된다. 제 2위치군(s1', s2', …, sz')은 제 2루트 그룹(GR'BC)에 속하는 각각의 배관 경로상에 배치되는 지점들로서, 제 2위치(B) 및 제 3위치(C)에서 수압 전파 속도(Vp) 및 제 1시간차(△t12)의 절대값을 곱한 거리차가 나도록 떨어진 지점들이다.
도 10 및 도 12c를 참고하여, 누수 가정 위치(E3)에서 누수가 발생한 경우 제 3시간차(△t31)는 TCA값이 되어, 제어부(60)는 제 3루트 그룹(GR''A)를 선택한다. 선택된 제 3루트 그룹(GR''A) 상에 제 3위치군(s1'', s2'', …, sm'')이 산출된다. 제 3위치군(s1', s2', …, sm')은 제 3루트 그룹(GR''A)에 속하는 각각의 배관 경로상에 배치되는 지점들로서, 제 1위치(A)에서 수압 전파 속도(Vp) 및 제 3시간차(△t31)의 절대값을 곱한 거리만큼 떨어진 지점들이다.
도 10 및 도 13a 내지 도 13c를 참고하여, 누수 가정 위치(E4)에서 누수가 발생한 제 2시나리오를 설명하면 다음과 같다.
도 10 및 도 13a를 참고하여, 누수 가정 위치(E4)에서 누수가 발생한 경우 제 1시간차(△t12)는 TAB 미만 -TAB초과가 되어, 제어부(60)는 제 1루트 그룹(GRAB)를 선택한다. 선택된 제 1루트 그룹(GRAB) 상에 제 1위치군(s1, s2, …, sr)이 산출된다. 제 1위치군(s1, s2, …, sr)은 제 1루트 그룹(GRAB)에 속하는 각각의 배관 경로상에 배치되는 지점들로서, 제 1위치(A) 및 제 2위치(B)에서 수압 전파 속도(Vp) 및 제 1시간차(△t12)의 절대값을 곱한 거리차가 나도록 떨어진 지점들이다.
도 10 및 도 13b를 참고하여, 누수 가정 위치(E4)에서 누수가 발생한 경우 제 2시간차(△t23)는 TBC 미만 -TBC 초과가 되어, 제어부(60)는 제 2루트 그룹(GR'BC)를 선택한다. 선택된 제 2루트 그룹(GR'BC) 상에 제 2위치군(s1', s2', …, sz')이 산출된다. 제 2위치군(s1', s2', …, sz')은 제 2루트 그룹(GR'BC)에 속하는 각각의 배관 경로상에 배치되는 지점들로서, 제 2위치(B) 및 제 3위치(C)에서 수압 전파 속도(Vp) 및 제 2시간차(△t23)의 절대값을 곱한 거리차가 나도록 떨어진 지점들이다.
도 10 및 도 13c를 참고하여, 누수 가정 위치(E4)에서 누수가 발생한 경우 제 3시간차(△t31)는 -TCA값이 되어, 제어부(60)는 제 3루트 그룹(GR''C)를 선택한다. 선택된 제 3루트 그룹(GR''C) 상에 제 3위치군(s1'', s2'', …, sl'')이 산출된다. 제 3위치군(s1', s2', …, sl')은 제 3루트 그룹(GR''C)에 속하는 각각의 배관 경로상에 배치되는 지점들로서, 제 3위치(C)에서 수압 전파 속도(Vp) 및 제 3시간차(△t31)의 절대값을 곱한 거리만큼 떨어진 지점들이다.
도 10 및 도 14a 내지 도 14c를 참고하여, 누수 가정 위치(E5)에서 누수가 발생한 제 3시나리오를 설명하면 다음과 같다.
도 10 및 도 14a를 참고하여, 누수 가정 위치(E5)에서 누수가 발생한 경우 제 1시간차(△t12)는 TAB 미만 -TAB초과가 되어, 제어부(60)는 제 1루트 그룹(GRAB)를 선택한다. 선택된 제 1루트 그룹(GRAB) 상에 제 1위치군(s1, s2, …, sr)이 산출된다. 제 1위치군(s1, s2, …, sr)은 제 1루트 그룹(GRAB)에 속하는 각각의 배관 경로상에 배치되는 지점들로서, 제 1위치(A) 및 제 2위치(B)에서 수압 전파 속도(Vp) 및 제 1시간차(△t12)의 절대값을 곱한 거리차가 나도록 떨어진 지점들이다.
도 10 및 도 14b를 참고하여, 누수 가정 위치(E5)에서 누수가 발생한 경우 제 2시간차(△t23)는 TBC 미만 -TBC 초과가 되어, 제어부(60)는 제 2루트 그룹(GR'BC)를 선택한다. 선택된 제 2루트 그룹(GR'BC) 상에 제 2위치군(s1', s2', …, sz')이 산출된다. 제 2위치군(s1', s2', …, sz')은 제 2루트 그룹(GR'BC)에 속하는 각각의 배관 경로상에 배치되는 지점들로서, 제 2위치(B) 및 제 3위치(C)에서 수압 전파 속도(Vp) 및 제 2시간차(△t23)의 절대값을 곱한 거리차가 나도록 떨어진 지점들이다.
도 10 및 도 14c를 참고하여, 누수 가정 위치(E5)에서 누수가 발생한 경우 제 3시간차(△t31)는 TCA미만 -TCA초과가 되어, 제어부(60)는 제 3루트 그룹(GR''CA)를 선택한다. 선택된 제 3루트 그룹(GR''CA) 상에 제 3위치군(s1'', s2'', …, sn'')이 산출된다. 제 3위치군(s1', s2', …, sn')은 제 3루트 그룹(GR''CA)에 속하는 각각의 배관 경로상에 배치되는 지점들로서, 제 3위치(C)에서 수압 전파 속도(Vp) 및 제 3시간차(△t31)의 절대값을 곱한 거리차가 나도록 떨어진 지점들이다.
도 15를 참고하여, 위치 결정 단계(S440)에서, 산출된 제 1위치군 및 제 2위치군 중 서로 가장 가까운 한 쌍의 위치를 선택하는 과정(S441)이 진행된다. 상기 과정(S441)에서, 상기 제 1위치군과 가상의 제 2위치군을 근거로 하여, 누수 추정 위치를 결정한다. 위치 결정 단계(S440)에서, 서로 가장 근접한 ⅰ상기 제 1위치군 중 어느 하나의 위치 및 ⅱ상기 제 2위치군 중 어느 하나의 위치를 선택한다. 여기서, 2개의 위치가 서로 가장 근접하다는 것은, 2개의 위치가 서로 일치하는 경우까지 포괄하는 의미이다.
상기 과정(S441)에서 선택된 한 쌍의 상기 위치(ⅰ상기 제 1위치군 중 어느 하나의 위치 및 ⅱ상기 제 2위치군 중 어느 하나의 위치)를 종합하여, 누수 추정 위치를 결정하는 과정(S443)이 진행된다. 상기 누수 추정 위치는, 상기 선택된 한 쌍의 위치 정보를 종합하여 결정될 수 있다. 상기 누수 추정 위치는, 지점 또는 영역으로 결정될 수 있다.
예를 들어, 상기 누수 추정 위치는, 상기 선택된 한 쌍의 위치의 평균치로 결정될 수 있다. 또는, 상기 누수 추정 위치는, 상기 한 쌍의 위치를 연결하는 배관 상의 중간치로 결정될 수 있다. 상기 누수 추정 위치는, 상기 평균치 및 중간치를 중심으로 한 소정의 주변 영역으로 결정될 수도 있다. 상기 누수 추정 위치는, 상기 선택된 한 쌍의 위치가 속하는 소정 영역으로 결정될 수도 있다.
1 : 배수지 2 : 배수본관
3, 3a, 3b, 3c : 블록 4, 4a, 4b, 4c : 배수관(配水管)
6 : 경계밸브 8 : 블록 측정부
9, 9a, 9b, 9c : 유량 측정부
10 : 블록내 적어도 3개의 수압 측정부
11 : 제 1수압 측정부 12 : 제 2수압 측정부
13 : 제 3수압 측정부 14 : 제 4수압 측정부
20 : 데이터베이스 30 : 입력부
40 : 저장부 50 : 출력부
60 : 제어부 61 : 누수 발생 감지 모듈
63 : 패턴 선택 모듈 65 : 누수위치 추정 모듈
Pmax, P'max : 수압 정보의 야간 최대값
△Pmax : 야간 최대값의 차이
Qmin, Q'min : 유량 정보의 야간 최소값
△Qmin : 야간 최소값의 차이
P(11) : 제 1수압 정보 P(12) : 제 2수압 정보
P(13) : 제 3수압 정보
t1 : 제 1누수 추정 패턴의 시점 t2 : 제 2누수 추정 패턴의 시점
t3 : 제 3누수 추정 패턴의 시점
△t12 : 제 1시간차 △t23 : 제 2시간차
△t31 : 제 3시간차
A : 제 1위치 B : 제 2위치
C : 제 3위치
Vp : 수압 전파 속도 Vpav : 평균 수압 전파 속도
GRA, GRB, GRAB : 제 1루트 그룹
GR'B, GR'C, GR'BC : 제 2루트 그룹
GR''C, GR''A, GR''CA : 제 3루트 그룹
RA, RB, RAB, R'B, R'C, R'BC, R''C, R''A, R''CA : 배관 경로
LAB, LBC, LCA : 최단의 배관 경로
TAB, TBC, TCA : 최단의 수압 전파 시간

Claims (5)

  1. 블록 내 누수 발생을 감지하는 누수발생 감지단계;
    누수 발생을 감지하면, 블록 내 제 1위치에서 시간에 따라 측정된 제 1수압 정보 중에서 제 1누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 2위치에서 시간에 따라 측정된 제 2수압 정보 중에서 제 2누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 3위치에서 시간에 따라 측정된 제 3수압 정보 중에서 제 3누수 추정 패턴을 선택하는 패턴 선택단계; 및
    상기 제 1 및 2 누수 추정 패턴의 제 1시간차(△t12)와 상기 제 2 및 3 누수 추정 패턴의 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여, 누수 추정 위치를 결정하는 위치 추정단계를 포함하고,
    복수의 배관 경로들이 복수의 루트 그룹으로 분류되고,
    상기 복수의 루트 그룹은,
    상기 제 1위치와 상기 제 2위치를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRAB);
    해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 1위치를 거쳐 상기 제 2위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRA);
    해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 2위치를 거쳐 상기 제 1위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRB);
    상기 제 2위치와 상기 제 3위치를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'BC);
    해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 2위치를 거쳐 상기 제 3위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'B); 및
    해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 3위치를 거쳐 상기 제 2위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'C)을 포함하고,
    상기 위치 추정단계에서,
    상기 제 1시간차(△t12)를 근거로 하여 상기 복수의 제 1루트 그룹 중 어느 하나를 선택하고, 상기 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여 상기 복수의 제 2루트 그룹 중 어느 하나를 선택하고, ⅰ선택된 제 1루트 그룹 상의 상기 제 1 및 2위치에서 상기 제 1시간차(△t12)가 발생 가능하도록 떨어진 가상의 제 1위치군과 ⅱ선택된 제 2루트 그룹 상의 상기 제 2 및 3위치에서 상기 제 2시간차(△t23)가 발생 가능하도록 떨어진 가상의 제 2위치군을 근거로 상기 누수 추정 위치를 결정하는 누수 위치 추정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 위치 추정단계에서,
    상기 제 1 및 2위치 사이의 최단의 수압 전파 시간(TAB)과 상기 제 1시간차(△t12)를 비교하여 상기 복수의 제 1루트 그룹 중 어느 하나를 선택하고, 상기 제 2 및 3위치 사이의 최단의 수압 전파 시간(TBC)과 상기 제 2시간차(△t23)를 비교하여 상기 복수의 제 2루트 그룹 중 어느 하나를 선택하는 누수 위치 추정 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1시간차(△t12)는 상기 제 1누수 추정 패턴의 시작 시점에서 상기 제 2누수 추정 패턴의 시작 시점을 뺀 값이고,
    상기 제 2시간차(△t23)는 상기 제 2누수 추정 패턴의 시작 시점에서 상기 제 3누수 추정 패턴의 시작 시점을 뺀 값이고,
    상기 위치 추정단계에서,
    ⅰ상기 제 1시간차(△t12)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TAB) 이상이면 상기 제 1루트 그룹(GRB)이 선택되고, 상기 제 1시간차(△t12)가 상기 최단의 수압 전파 시간에 -1을 곱한 값(-TAB) 이하이면 상기 제 1루트 그룹(GRA)이 선택되고, 상기 제 1시간차(△t12)가 상기 값(TAB) 미만 상기 값(-TAB) 초과이면 상기 제 1루트 그룹(GRAB)이 선택되고,
    ⅱ 상기 제 2시간차(△t23)가 상기 최단의 수압 전파 시간(TBC) 이상이면 상기 제 2루트 그룹(GR’C)이 선택되고, 상기 제 2시간차(△t23)가 상기 수압 전파 시간에 -1을 곱한 값(-TBC) 이하이면 상기 제 2루트 그룹(GR’B)이 선택되고, 상기 제 2시간차(△t23)가 상기 값(TBC) 미만 상기 값(-TBC) 초과이면 상기 제 2루트 그룹(GR’BC)이 선택되는 누수 위치 추정 방법.
  4. 삭제
  5. 블록 내 누수 발생시 누수 추정 위치를 결정하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 블록에서 측정된 정보를 근거로 블록 내 누수 발생을 감지하고, 누수 발생을 감지하면, 블록 내 제 1위치에서 시간에 따라 측정된 제 1수압 정보 중에서 제 1누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 2위치에서 시간에 따라 측정된 제 2수압 정보 중에서 제 2누수 추정 패턴을 선택하고, 블록 내 제 3위치에서 시간에 따라 측정된 제 3수압 정보 중에서 제 3누수 추정 패턴을 선택하고; 상기 제 1 및 2 누수 추정 패턴의 제 1시간차(△t12)와 상기 제 2 및 3 누수 추정 패턴의 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여 누수 추정 위치를 결정하고,
    복수의 배관 경로들이 복수의 루트 그룹으로 분류되고,
    상기 복수의 루트 그룹은,
    상기 제 1위치와 상기 제 2위치를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRAB);
    해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 1위치를 거쳐 상기 제 2위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRA);
    해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 2위치를 거쳐 상기 제 1위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 1루트 그룹(GRB);
    상기 제 2위치와 상기 제 3위치를 연결하는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'BC);
    해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 2위치를 거쳐 상기 제 3위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'B); 및
    해당 배관 경로에서 누수 발생 가정시 상기 제 3위치를 거쳐 상기 제 2위치로 수압이 전파되는 복수의 배관 경로로 이루어진 제 2루트 그룹(GR'C)을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제 1시간차(△t12)를 근거로 하여 상기 복수의 제 1루트 그룹 중 어느 하나를 선택하고, 상기 제 2시간차(△t23)를 근거로 하여 상기 복수의 제 2루트 그룹 중 어느 하나를 선택하고, ⅰ선택된 제 1루트 그룹 상의 상기 제 1 및 2위치에서 상기 제 1시간차(△t12)가 발생 가능하도록 떨어진 가상의 제 1위치군과 ⅱ선택된 제 2루트 그룹 상의 상기 제 2 및 3위치에서 상기 제 2시간차(△t23)가 발생 가능하도록 떨어진 가상의 제 2위치군을 근거로 상기 누수 추정 위치를 결정하는 누수 위치 추정 장치.
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