KR101859666B1 - 도시형 초기우수 분류시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도시형 초기우수 분류시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오염물질의 농도가 높은 초기 5mm ~ 10mm 정도의 초기우수를 RTU의 제어를 통해 오수관으로 제공함으로써, 환경오염을 줄일 수 있으며, 평상시에는 기상청의 기상 예보를 취득하여 강우 이벤트에 대비하며, 초기우수의 유출량과 수문 혹은 밸브의 동작 시간을 측정하여 데이터베이스에 저장시킴으로써, 추후 보고서로 활용할 수 있도록 하는 도시형 초기우수 분류시스템에 관한 것이다.

Description

도시형 초기우수 분류시스템{Urban type Classification system of Non-point Source Pollutants}

본 발명은 도시형 초기우수 분류시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오염물질의 농도가 높은 초기 5mm ~ 10mm 정도의 초기우수를 RTU의 제어를 통해 오수관으로 제공함으로써, 환경오염을 줄일 수 있으며, 평상시에는 기상청의 기상 예보를 취득하여 강우 이벤트에 대비하며, 초기우수의 유출량과 수문 혹은 밸브의 동작 시간을 측정하여 데이터베이스에 저장시킴으로써, 추후 보고서로 활용할 수 있도록 하는 도시형 초기우수 분류시스템에 관한 것이다.

비점오염원이란 일반적으로 비특정오염원, 면오염원, 이동오염원이라고도 한다. 점오염원이 특정한 배출경로를 가진 것과는 달리 비점오염원이란 도시노면배수나 농경지배수와 같이 불특정한 배출경로를 통해 비점오염물질을 발생시키는 장소 또는 지역을 가리킨다.

비점오염물질은 주로 비가 올 때 지표면 유출수와 함께 유출되는 오염물질로서 농지에 살포된 비료나 농약, 토양침식물, 축사유출물, 교통오염물질, 도시지역의 먼지와 쓰레기, 자연동·식물의 잔여물, 대기오염물질 등을 말한다.

일반적으로 비점오염원에서 유출되는 초기우수는 다양한 오염물질, 세균, 박테리아 등이 포함되어 있으며, 미래에는 점점 더 다양하고 고농도인 오염물질이 배출될 것이다.

이러한 비점오염물질을 저감 하는 비점오염 저감시설은 크게 자연형 시설과 장치형 시설로 구분된다.

장치형 시설은 와류형, 스크린형, 여과형 등으로 나뉘어 지는데, 이러한 장치형 시설은 우수관로 중간에 설치하고, 강우시 우수유출수가 유입되어 오염물질을 제거한 후 유출되도록 한다.

이렇게 장치형 시설은 우수관로와 연결되어야 하므로 대부분 지하에 설치되어야 하며, 시설의 바닥에 포집된 오염물질은 주기적으로 진공청소차로 흡입하여 준설하여야 한다.

주기적인 준설에는 작업차량과 많은 인력이 소요되고, 청소주기를 놓칠 경우 포집된 오염물질이 부패하거나 연이은 강우에 의해 씻겨나가게 되어 비점오염저감시설의 역할이 무색해지는 문제점이 있다.

우리나라에서 배출되는 비점오염부하의 규모는 하천과 호소의 부영양화를 야기하는 오염물질인 질소(N)와 인(P)이 전체 오염부하 중에서 각각 75%와 50% 정도로 추정되고 있다.

또한, 비점오염물질은 해마다 급격히 증가하고 있어 정부의 상수원 관리와 하천정화사업추진에 많은 어려움을 야기하고 있다.

특히, 도시지역 비점오염물질은 합류식 하수관거를 통해 유출되는 합류식 하수관거 유출수(CSOs)와 도로, 보도, 주차장 등에서 발생하여 우수관을 통해 유출되는 지표 유출수가 대표적이라 할 수 있으며, 인구 과밀화에 따른 교통량 증가와 불투수층 증가로 강우시 고농도 고유량이 단시간에 하천으로 유입된다.

이로 인하여 어류 폐사 및 악취 등이 발생하고 그 결과 생태용수, 친수용수로 활용되어야 할 하천수가 그 기능을 상실하여 하천 생태환경이 파괴되는 심각한 결과를 초래하게 되므로 하천 수질 및 하천 생태환경 개선을 위해서는 오염하천정화와 강우시 발생하는 비점오염물질을 동시에 처리하여야 한다.

한편, 도시지역이나, 산업단지, 도로 등에서 발생하는 비점 오염 물질들을 관리하기 위하여 별도의 비점오염관리 시설물을 설치하는 것은 상당한 비용과 설비 자체가 복잡한 문제가 발생하게 되므로 맨홀을 이용한 비점 오염 저감 기술이 필요하게 되었다.

즉, 맨홀의 경우에는 일정 간격으로 도시지역이나, 산업단지, 도로 등에 다량으로 설치 구성되고 있으나, 일반적으로 맨홀은 지하에 설치된 각종 관로의 유지 및 보수를 위하여 사람이 출입할 수 있도록 한 시설을 가리키는 총칭이며, 이러한 맨홀은 각종 하수나 생활 및 공업용수를 공급하기 위한 수로 또는 각종 전기통신을 위한 관로의 중간에 일정한 간격으로 설치하는 것이다.

종래의 맨홀은 거푸집을 형성하고 시멘트를 직접 시공하는 방법과 KS에 의하여 규격화된 각 구성품을 조립하여 시공하는 두 가지의 방법으로 크게 나눌 수 있지만, 공사 기간과 그에 따른 소요비용으로 인해 KS규격에 맞춘 기성제품을 설치되는 장소에 따라 하부구체 위로 연직구체 및 상부구체를 올려놓는 방식으로 설치하고 있다.

이를 PC구조형 차집맨홀이라 정의하고 있으며, 이는 맨홀이 매설되는 깊이에 따라 하부구체의 상단에 올려지는 연직구체를 단계적으로 죄면서 손쉽게 결합할 수 있는 조립식 맨홀을 제공하게 된다.

또한, 하부구체와 연직구체 및 상부구체 사이에 삽입되어 누수가 발생되지 않도록 하는 패킹의 위치를 단단하게 고정할 수 있어서 누수가 발생하지 않는 장점을 제공하게 된다.

그러나 상기한 맨홀을 통해 수많은 오염 물질이 유입되게 되어 교통오염물질, 도시지역의 먼지와 쓰레기, 자연동·식물의 잔여물, 대기오염물질 등이 축적되게 되어 맨홀 내부에서의 사고가 빈번히 발생하게 되었다.

따라서, 맨홀에 유입되는 오염 물질을 포함한 우수들을 주기적으로 관리하는 시스템이 필요하게 되었으며, 맨홀을 활용하여 도시에서 발생하는 유해 물질을 오수관으로 배출할 수 있는 시스템이 필요하게 되었고, 이를 개선하고자 본 발명을 고안하게 된 것이다.

(선행문헌1) 대한민국 등록특허 제1009634호(2011.01.13) (선행문헌2) 대한민국 등록특허 제0814063호(2008.03.10) (선행문헌3) 대한민국 특허공보 제1103269호(2011.12.30)

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로,

본 발명의 제1 목적은 오염물질의 농도가 높은 초기 5mm ~ 10mm 정도의 초기우수를 RTU의 제어를 통해 오수관으로 제공함으로써, 환경오염을 줄일 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 제2 목적은 평상시에는 기상청의 기상 예보를 취득하여 강우 이벤트에 대비하며, 초기우수의 유출량과 수문 혹은 밸브의 동작시간을 측정하여 데이터베이스에 저장시킴으로써, 추후 보고서로 활용할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 제3 목적은 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)에 구성된 모터의 권선 저항값을 측정하여 실시간으로 모터가 정상 상태인지, 비정상 상태인지를 판단하여 비정상 상태일 경우에 이벤트 정보를 사전에 관리자에게 알려주어 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)에 구성된 모터 사고에 따른 2차 피해를 미연에 방지하고자 한다.

본 발명의 제4 목적은 수위측정장치(400), 초기우수유출량측정장치(800)에 무선통신부를 구성하고, RTU(700)에 복수 개의 수위측정장치로부터 수위 신호를 수신받기 위한 중앙무선통신부를 구성함으로써, 중앙 집중식 관리를 수행할 수 있도록 하는 데 있으며, 중앙무선통신부에 전원을 공급하며, 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)의 제어를 위하여 태양광에 의해 전원을 공급하도록 평소 태양광에너지를 저장하기 위한 태양광축전부를 구성하여 이에 따른 그린에너지 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명이 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템은,

도로, 산업단지, 도시 주변에 형성되어 우수를 차집맨홀(300)로 유입시키기 위한 유입우수관(50)과,

차집맨홀(300)로 유입된 우수를 하천 등으로 유출시키기 위한 유출우수관(100)과,

도로, 산업단지, 도시 주변에 형성되어 생활폐수나 산업폐수를 오폐수처리장 혹은 저류 시설로 이송시키거나, 차집맨홀(300)로부터 유출되는 초기우수를 오폐수처리장 혹은 저류 시설로 이송시키기 위한 오수관(200)과,

상기 유입우수관과 유출우수관에 연결되어 유입되는 우수를 보관하거나 보관된 우수를 유출하기 위한 차집맨홀(300)과,

상기 차집맨홀(300)에 설치 구성되어 수위를 측정하여 RTU로 제공하기 위한 수위측정장치(400)와,

상기 유출우수관(100)과 차집맨홀(300)의 연결 부분에 형성되어 유출우수관(100)을 통해 유출되는 우수의 유출을 제어하는 우수관용수문(500)과,

RTU(700)의 제어 신호에 따라 상기 우수관용수문(500)을 개방 혹은 폐쇄시키는 우수관용수문개폐기(550)와,

상기 차집맨홀(300)과 오수연결관(670)의 연결부분에 형성되어 오수연결관(670)을 통해 유출되는 초기우수의 유출을 제어하는 오수연결관용수문(600)과,

RTU의 제어 신호에 따라 상기 오수연결관용수문(600)을 개방 혹은 폐쇄시키는 오수연결관용수문개폐기(650)와,

차집맨홀(300)과 오수관(200) 사이에 형성되어 차집맨홀(300)내의 초기우수를 오수관(200)으로 이송시키는 오수연결관(670)과,

상기 오수연결관(670) 일측에 구성되어 오수연결관(670)을 통해 오수관(200)으로 이송되는 초기우수의 유출량을 측정하여 RTU로 제공하기 위한 초기우수유출량측정장치(800)와,

일측에 강우센서(900)를 포함하여 구성되며, 강우센서(900)로부터 획득한 강우정보와 수위측정장치(400)로부터 획득한 수위 정보와 초기우수유출량측정장치(800)로부터 획득한 유출량 정보에 따라 우수관용수문개폐기(550) 또는 오수연결관용수문개폐기(650)의 닫힘 혹은 열림을 제어하기 위한 RTU(700)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 도시형 초기우수 분류시스템에 의하면,

오염물질의 농도가 높은 초기 5mm ~ 10mm 정도의 초기우수를 RTU의 제어를 통해 오수관으로 제공함으로써, 환경오염을 줄일 수 있는 시스템을 제공하는 효과를 발휘하며, 모든 우수를 오수관과 연결된 오폐수처리장으로 보내지 않기 때문에 오폐수처리장의 처리 용량을 늘리기 위한 별도의 증설이 필요없어 예산 절감 효과를 발휘하게 된다.

또한, 기상청의 기상 예보를 취득하여 강우 이벤트에 대비하며, 초기우수의 유출량과 수문 혹은 밸브의 동작시간을 측정하여 데이터베이스에 저장시킴으로써, 추후 보고서로 활용할 수 있게 되어 객관적인 증빙 자료를 제공하는 효과를 발휘한다.

또한, 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)에 구성된 모터의 권선 저항값을 측정하여 실시간으로 모터가 정상 상태인지, 비정상 상태인지를 판단하여 비정상 상태일 경우에 이벤트 정보를 사전에 관리자에게 알려주어 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)에 구성된 모터 사고에 따른 2차 피해를 미연에 방지하는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템의 전체 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템의 RTU 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 다른 양태에 따른 도시형 초기우수 분류시스템의 RTU 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템의 작동 모드를 나타낸 예시표이다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다.

또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

<제1 실시예>

본 발명의 제1 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템은,

도로, 산업단지, 도시 주변에 형성되어 우수를 차집맨홀(300)로 유입시키기 위한 유입우수관(50)과,

차집맨홀(300)로 유입된 우수를 하천 등으로 유출시키기 위한 유출우수관(100)과,

도로, 산업단지, 도시 주변에 형성되어 생활폐수나 산업폐수를 오폐수처리장 혹은 저류 시설로 이송시키거나, 차집맨홀(300)로부터 유출되는 초기우수를 오폐수처리장 혹은 저류 시설로 이송시키기 위한 오수관(200)과,

상기 유입우수관과 유출우수관에 연결되어 유입되는 우수를 보관하거나 보관된 우수를 유출하기 위한 차집맨홀(300)과,

상기 차집맨홀(300)에 설치 구성되어 수위를 측정하여 RTU로 제공하기 위한 수위측정장치(400)와,

상기 유출우수관(100)과 차집맨홀(300)의 연결 부분에 형성되어 유출우수관(100)을 통해 유출되는 우수의 유출을 제어하는 우수관용수문(500)과,

RTU(700)의 제어 신호에 따라 상기 우수관용수문(500)을 개방 혹은 폐쇄시키는 우수관용수문개폐기(550)와,

상기 차집맨홀(300)과 오수연결관(670)의 연결부분에 형성되어 오수연결관(670)을 통해 유출되는 초기우수의 유출을 제어하는 오수연결관용수문(600)과,

RTU의 제어 신호에 따라 상기 오수연결관용수문(600)을 개방 혹은 폐쇄시키는 오수연결관용수문개폐기(650)와,

차집맨홀(300)과 오수관(200) 사이에 형성되어 차집맨홀(300)내의 초기우수를 오수관(200)으로 이송시키는 오수연결관(670)과,

상기 오수연결관(670) 일측에 구성되어 오수연결관(670)을 통해 오수관(200)으로 이송되는 초기우수의 유출량을 측정하여 RTU로 제공하기 위한 초기우수유출량측정장치(800)와,

일측에 강우센서(900)를 포함하여 구성되며, 강우센서(900)로부터 획득한 강우정보와 수위측정장치(400)로부터 획득한 수위 정보와 초기우수유출량측정장치(800)로부터 획득한 유출량 정보에 따라 우수관용수문개폐기(550) 또는 오수연결관용수문개폐기(650)의 닫힘 혹은 열림을 제어하기 위한 RTU(700)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명에서 설명하고 있는 RTU(700)는 본 발명의 출원인이 출원하여 등록된 10-1017746호인 지능형 물관리 자동화시스템, 10-1237524호인 수리시설물 물관리자동화시스템의 다입력에 대한 화면 표출시스템, 1219192호인 오지 수리시설물의 물관리 자동화시스템, 10-0921749호인 통합 물관리자동화시스템 등에 접목되어 있는 지능형 원격제어장비를 의미할 수 있으며, 원격지에서 물관리를 자동으로 수행하는 일반적인 물관리 자동화시스템을 의미할 수도 있을 것이다.

즉, 우수를 감지하여 우수관용수문개폐기(550), 오수연결관용수문개폐기(650)의 동작을 제어하거나, 동작 상태를 점검할 수 있는 시스템을 의미할 수 있으며, 측정 정보를 수집하여 이를 분석하여 데이터베이스에 저장하거나, 관리자의 단말기로 분석된 정보를 송출하는 시스템을 의미할 수 있으며, 본 출원인은 이를 RTU라 정의하였다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 따른 도시형 초기우수 분류시스템의 전체 구성도이다.

도 1과 같이, 본 발명의 도시형 초기우수 분류시스템은, 유입우수관(50), 유출우수관(100), 오수관(200), 차집맨홀(300), 수위측정장치(400), 우수관용수문(500), 우수관용수문개폐기(550), 오수연결관용수문(600), 오수연결관용수문개폐기(650), 오수연결관(670), 초기우수유출량측정장치(800), RTU(700)를 포함하여 구성될 수 있다.

종래의 신도시 하수도는 오염된 생활하수와 우수를 각각 다른 관거를 사용하여 빗물은 하천으로 보내고, 오염된 생활하수는 하수처리장으로 보내고 있다.

이러한 방식을 이용하기 위하여 비점 오염 저감시설을 증설해야 하는 문제가 발생하여 저감시설을 증설할 필요없이 기존에 설치 구성되는 시설물들을 이용하여 비점 오염을 저감시킬 수 있는 시스템이 필요하게 되었다.

이에 본 발명은 기존에 일정 간격마다 설치 구성되어 있는 차집맨홀을 이용하여 초기우수 처리를 위한 시스템을 고안하게 된 것이다.

본 발명에서는 초기 5 ~10mm 정도의 빗물은 오염 물질 농도가 높아 곧바로 하천으로 보낼 경우에 하천의 심각한 오염을 초래하게 되므로 차집맨홀과 RTU를 이용하여 비점오염을 저감하며, 초기 우수를 하천으로 보내지 않고 오수관으로 제공하는 것을 특징으로 한다.

도 1에 도시된 상기 유입우수관(50)은 도로, 산업단지, 도시 주변에 형성되어 우수를 차집맨홀(300)로 유입시키는 관로를 의미한다.

상기 유출우수관(100)은 도로, 산업단지, 도시 주변에 형성되어 차집맨홀(300)에 유입된 우수를 하천등으로 유출 시키는 관로를 의미한다.

상기 오수관(200)은 도로, 산업단지, 도시 주변에 형성되어 생활폐수나 산업폐수를 오폐수처리장 혹은 저류 시설로 이송시키는 관로임과 동시에 차집맨홀(300)로부터 유출되는 초기우수를 오폐수처리장 혹은 저류 시설로 이송시키는 관로인 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 주요 구성인 차집맨홀(300)은 유입우수관과 유출우수관 사이에 형성되어 유입우수관을 통해 유입되는 우수를 보관하기 위한 공간이 형성된 맨홀이며, 하부체와 중간체 및 상부체를 조립하여 형성되는 PC구조형 차집맨홀이 될 수도 있으며, 일반적으로 도심에 설치되는 우수관의 10미터 ~ 30미터 간격으로 차집맨홀이 설치 구성되게 된다.

이때, 유입우수관을 통해 유입되는 초기의 우수에는 도로, 산업단지, 도시 주변에서 유입되는 각종 오염 물질이 상대적으로 많이 포함되어 있다. 이러한 오염 물질을 상대적으로 많이 포함하고 있는 우수를 초기우수라 정의한다.

따라서, 차집맨홀(300)은 지속적으로 관리하여야 하지만, 점검시에만 관리를 수행하기 때문에 초기우수에 포함된 오염 물질 등이 하천 등으로 유입되는 문제를야기시키고 있었다.

이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 지속적으로 초기우수를 관리하도록 구성함으로써, 초기우수에 포함된 오염 물질이 하천 등으로 유입되지 않도록 주기적으로 차집맨홀을 관리할 수 있는 IoT 기반의 비점오염 저감시스템을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 상기 수위측정장치(400)는 차집맨홀에 설치 구성되어 차집맨홀 내부의 수위를 측정하여 주기적으로 RTU(700)로 제공하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 수위 신호를 RTU(700)로 제공하기 위하여 유선 혹은 무선 통신을 통해 상호 신호를 주고받게 된다.

또한, 상기 차집맨홀(300) 내부에 수위측정장치(400)를 설치하게 되는데, 상기 수위측정장치(400)는 예를 들어, 차집맨홀의 내부에 위치시켜 차집맨홀로 유입되는 오염 물질로 인한 오동작의 영향을 받지 않도록 하기 위한 구성이다.

상기 우수관용수문(500)은 상기 유출우수관(100)과 차집맨홀(300)의 연결부분에 형성되고 RTU의 제어에 따라 개방 또는 폐쇄됨으로 유출우수관(100)을 통해 배출되는 우수의 배출을 제어한다.

상기 우수관용수문개폐기(550)는 우수관용수문(500)의 일측에 설치되어 RTU의 제어 신호에 따라 상기 우수관용수문(500)을 개방 혹은 폐쇄 시키게 되는데, 상기 우수관용수문개폐기(550)는 제어 신호를 획득하기 위하여 유선 혹은 무선 통신을 통해 RTU와 상호 신호를 주고 받게 된다.

상기 오수연결관용수문(600)은 상기 차집맨홀(300)과 오수연결관(670)의 연결부분에 형성되고 RTU의 제어에 따라 개방 또는 폐쇄됨으로 차집맨홀(300)내의 초기우수를 오수연결관(670)으로 배출하도록 제어한다.

상기 오수연결관용수문개폐기(650)는 상기 오수연결관용수문(600)의 일측에 형성되어 RTU의 제어 신호에 따라 상기 오수연결관용수문(600)을 개방 혹은 폐쇄시키게 되는데, 상기 오수연결관용수문개폐기(650) 역시 제어 신호를 획득하기 위하여 유선 혹은 무선 통신을 통해 RTU와 상호 신호를 주고 받게 된다.

상기 오수연결관(670)은 차집맨홀(300)과 오수관(200) 사이에 형성되어 차집맨홀(300) 내의 초기우수를 오수관(200)으로 이송시키는 기능을 수행하게 된다.

특히, 상기 오수연결관(670)은 차집맨홀(300)의 하측 저면에 연결 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 초기우수유출량측정장치(800)를 오수연결관(670) 일측에 설치 구성하게 되는데, 이는 오수연결관(670)을 통해 이송되는 초기우수의 유출량을 측정하여 RTU로 제공하기 위함이다.

상기한 바와 같이, 유출우수관(100)과 차집맨홀(300)의 연결 부분에 우수관용수문(500)과 차집맨홀(300)과 오수연결관(670)의 연결부분에 오수연결관용수문(600)을 구성하고, 상기 수문들의 개방과 폐쇄를 수행하는 개폐기를 구성하고, 상기 개폐기를 현장 혹은 원격지에 구성된 RTU의 제어 신호에 따라 제어함으로써, 초기우수는 오수연결관(670)으로 이송시키고, 일반 우수는 유출우수관(100)으로 이송시킴으로써, 기존에 설치 구성된 차집맨홀이나, 새롭게 설치 구성될 차집맨홀의 우수 처리를 체계적으로 관리 가능하도록 하며, 맨홀 사고를 사전에 방지할 수 있으며, 동시에 맨홀에 IoT 기술의 융복합에 따른 맨홀의 확장 기능 제공과 초기우수를 포함한 모든 우수를 오폐수처리장으로 보내지 않기 때문에 오폐수처리장의 처리 용량을 늘리기 위한 별도의 증설이 필요 없어 예산 절감 효과를 발휘할 수가 있게 되는 것이다.

맨홀 기반의 기술에 IoT 기술을 접목시켜 융복합 기술을 제공하기 위한 본 발명의 주요 구성요소인 RTU(700)는 도 1에 도시한 바와 같이, 특정 맨홀의 주변에 설치 구성될 수 있으며, 필요에 따라 복수 개의 맨홀을 하나의 그룹으로 설정하여 하나의 그룹당 설치 구성하여 원격지에서 모니터링할 수 있도록 구성할 수도 있으므로 현장 여건에 따라 탄력적으로 구성할 수 있다.

이때, RTU(700)는 일측에 강우센서(900)를 포함하여 구성되며, 강우센서(900)로부터 획득한 강우정보와 수위측정장치(400)로부터 획득한 수위 정보와 초기우수유출량측정장치(800)로부터 획득한 유출량 정보에 따라 우수관용수문개폐기(550) 또는 오수연결관용수문개폐기(650)의 닫힘 혹은 열림을 제어하기 위한 기능을 수행하게 된다.

다음은 도 4 및 도 6을 참조하여 제1 실시예에 따른 RTU(700)의 구성요소와 동작 과정에 대하여 구체적으로 설명하겠다.

도 4에 도시한 바와 같이, RTU(700)는 정보DB(705), 초기우수처리모드 수행부(710), 유출량측정모드 수행부(715), 이벤트종료모드 수행부(720)를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 RTU(700)의 구성에 의해 초기우수는 오수관(200)으로 유도하여 저류지 혹은 하수처리장으로 제공하고, 초기우수가 아닌 일반 우수는 유출우수관(100)으로 유도하여 하천 등으로 제공하는 방식이다.

강우가 없는 평상시에는 도 6에 도시된 바와 같이 우수관용수문(500)과 오수연결관용수문(600)은 모두 닫혀 있는 상태에 있게 되고, 수위측정장치(400)는 수위를 측정하고 있으며, 차집맨홀(300) 내부의 수위는 평상시 수위를 유지하고 있게 된다.

상기 정보DB(705)는 초기우수 수위정보 산출에 필요한 강우빈도별 초기우수 수위정보, 초기우수 유출량 산출에 필요한 초기우수 수위에 대응되는 차집맨홀 내의 우수량 정보, 평상시 수위정보를 저장하고 있다.

상기 초기우수처리모드 수행부(710)는 강우센서에 의해 강우가 발생했음을 알리는 정보 획득시 동작하며, 동작하게 되면 수위측정장치(400)에 측정 신호를 송출하여 수위 정보를 획득하고, 강우 빈도에 따른 초기우수 수위정보를 산출하고, 획득된 수위 정보와 산출된 초기우수 수위정보가 동일할 경우에 오수연결관용수문개폐기(650)에 열림 신호를 송출하게 된다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 닫힘 상태에 있던 상기 오수연결관용수문(600)은 오수연결관용수문개폐기(650)에 의해 열림 상태가 되어 차집맨홀(300)에 유입된 초기우수가 오수연결관(670)을 통해 오수관(200)으로 유출되게 된다.

예를 들어, 강우센서에 의해 강우 이벤트 신호를 획득할 경우에, 수위측정장치(400)에 측정 신호를 송출하여 수위측정장치(400)로부터 수위 정보를 획득하고, 강우빈도에 따른 초기우수 수위정보가 30cm로 산출되는 경우(이는 RTU의 정보DB에 저장된 강우빈도에 따른 초기우수 수위정보로부터 산출된 수위값임), 획득된 수위 정보가 30cm인 경우에 오수연결관용수문개폐기(650)에 열림 신호를 송출하여 닫혀 있던 오수연결관용수문(600)을 열어 초기우수를 오수관으로 제공하게 되는 것이다.

상기 강우빈도에 따른 초기우수 수위정보의 산출에 대해 구체적으로 설명하면, 상기 산출되는 초기우수 수위정보는 강우빈도에 따라 달리 산출되며, 초기우수 수위정보 산출을 위해 필요한 강우빈도별 초기우수 수위정보는 RTU에 구비된 정보DB에 저장되어 있다.

상기 정보DB를 이용하여 강우빈도에 따라 초기우수 수위정보를 달리 산출하는 이유는 강우빈도에 따라 차집맨홀(300)로 유입된 우수 중 초기우수로 판단할 우수의 양이 다르기 때문이다.

예를 들어, 직전 강우시와 현재 강우시의 시간 차이가 3일인 경우와 한 달인 경우, 한 달인 경우는 상대적으로 3일인 경우보다 도로, 산업단지, 도시 주변에 존재하는 오염원의 양이 많다. (비가 자주 오지 않아 도로 등에 오염원이 많이 쌓여 있음)

따라서, 초기우수 수위정보를 일률적으로 동일한 값으로 산출하게 되면, 장기간 비가 오지 않은 경우, 오염원이 포함된 초기우수가 유출우수관(100)을 통해 하천으로 유입되어 하천을 오염시킬 수 있게 된다.

예를 들어, 초기우수 수위정보가 30cm로 일률적으로 산출되는 경우, 초기우수처리모드 수행부(710)는 측정 수위가 30cm가 되면 30cm의 수위에 해당하는 차집맨홀내의 우수량이 초기우수라 판단하고 오수연결관용수문(600)이 열리도록 제어하여, 30cm의 수위에 해당하는 초기우수가 유출되도록 하고, 이후 후술할 유출량측정모드 수행부(715)는 유출된 초기우수의 유출량을 확인하여 설정된 유출량(예: 상기 30cm의 수위에 해당하는 우수량)이 유출된 것으로 확인되면 오수연결관용수문(600)이 닫히도록 제어한다.

그러나, 직전 강우시와 현재 강우시의 시간 차이가 한 달인 경우, 그만큼 오염원이 많이 도로 등에 쌓여 있었기 때문에 직전 강우시와 현재 강우시의 시간 차이가 15일인 경우를 기준으로 산출된 상기 초기우수 수위인 30cm에 해당하는 차집맨홀내의 우수량은 오염원이 포함된 초기우수를 모두 포함하고 있다고 볼 수 없다.

즉, 초기우수 수위가 30cm 이상(예: 60cm나 1m 정도) 정도가 되어야 60cm나 1m에 해당하는 차집맨홀 내의 우수량이 오염원을 갖는 초기우수를 모두 포함하고 있게 되는 것이다.

따라서, 상기 초기우수처리모드 수행부(710)는 동작하게 되면, 차집맨홀 내의 수위정보를 획득하고, 정보DB(직전 강우시와 현재 강우시의 시간 차이인 강우빈도별로 각기 다른 초기우수 수위정보가 저장되어 있음)를 이용하여 강우빈도에 따른 초기우수 수위를 산출하고, 획득된 수위정보가 산출된 초기우수 수위정보에 해당하게 되면 오수연결관용수문(600)이 개방되도록 제어하게 된다.

또한, 유출량측정모드 수행부(715)는 초기우수처리모드 수행부(710)의 동작과 동시 또는 일정시간 경과 후 동작하고, 동작 시 초기우수유출량측정장치(800)에 측정 신호를 송출하여 유출량 정보를 획득하게 된다.

이때, 유출량측정모드 수행부(715)는 초기우수 유출량 정보를 산출하고, 산출된 초기우수 유출량 정보가 초기우수유출량측정장치(800)로부터 획득한 유출량 정보와 동일하게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이 오수연결관용수문개폐기(650)에 닫힘 신호를 송출하여 오수연결관용수문(600)을 닫히도록 제어하고, 우수관용수문개폐기(550)에 열림 신호를 송출하여 우수관용수문(500)이 개방되도록 제어하게 된다.

이때, 상기 산출된 초기우수 유출량 정보는 초기우수 수위에 대응되는 차집맨홀 내의 우수량 정보인 것을 특징으로 하며, 초기우수 수위에 대응되는 차집맨홀내의 우수량 정보는 RTU의 정보DB에 저장되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 유출량측정모드 수행부(715)는 상기 정보DB에 저장된 강우빈도에 따라 달리 설정되어 있는 초기우수 수위정보와 해당 초기우수 수위정보에 대응되는 차집맨홀내의 우수량 정보를 이용하여 초기우수 유출량 정보를 산출하고, 산출된 초기우수 유출량 정보가 획득한 유출량 정보와 동일하게 되면 오수연결관용수문(600)이 닫히고 우수관용수문(500)이 개방되도록 제어하게 된다.

예를 들어, RTU의 정보DB에 저장된 정보가 강우빈도에 따라 달리 설정되어 있는 초기우수 수위가 30cm이고, 초기우수 수위 30cm에 대응된 차집맨홀 내의 우수량이 1톤이라고 가정하면, 유출량측정모드 수행부(715)는 1톤을 초기우수 유출량 정보로 산출하고, 초기우수유출량측정장치(800)로부터 획득된 유출량 정보가 1톤이 될 때까지 주기적으로 측정 신호를 송출하여 유출량 정보를 획득하다가 획득한 유출량이 산출된 1톤의 초기우수 유출량 정보와 일치하는 경우에 오수연결관용수문개폐기(650)에 닫힘 신호를 송출하여 오수연결관용수문(600)을 닫고, 우수관용수문개폐기(550)에 열림 신호를 송출하여 우수관용수문(500)을 열게 되는 것이다.

이후, 열린 우수관용수문(500)을 통해 차집맨홀(300)로 유입된 우수 중 초기우수가 아닌 일반 우수가 유출우수관(100)을 통해 하천 등으로 정상적으로 유출되는 것이다.

상술한 초기우수처리모드 수행부(710)와 유출량측정모드 수행부(715)의 구성적 특징에 의하면, 단기성 강우에 의해 차집맨홀 내의 수위가 산출한 초기우수 수위정보의 수위 값에 이르지 못한 채 강우가 종료되면, 차집맨홀 내에는 오염원을 포함하고 있는 일정량의 초기우수가 유입되어 저장되어 있음에도 불구하고, 차집맨홀 내의 수위가 산출한 초기우수 수위에 다다르지 못했기 때문에 오수연결관용수문(600)이 개방되지 않는 문제가 발생한다.

이를 해결하기 위해,

상기 정보DB(705)는 차집맨홀의 현재 수위에 대응되는 차집맨홀 내의 우수량 정보를 더 저장하고,

상기 초기우수처리모드 수행부(710)는 획득한 수위 정보의 수위 값이 산출한 초기우수 수위정보의 수위 값 이하에서 일정 시간이상 증가하지 않는 경우에, 오수연결관용수문개폐기(650)에 열림 신호를 송출하여 오수연결관용수문(600)이 개방되도록 제어한다.

이 경우, 상기 유출량측정모드 수행부(715)는 정보DB(705)를 이용하여 차집맨홀의 현재 수위에 대응되는 차집맨홀 내의 우수량 정보를 단기 유출량 정보로 산출하고, 획득된 유출량 정보가 산출된 상기 단기 유출량 정보와 동일하게 되면, 오수연결관용수문개폐기(650)에 닫힘 신호를 송출하여 오수연결관용수문(600)이 닫히도록 제어하여 단기성 강우에 의해 차집맨홀 내의 수위가 산출한 초기우수 수위정보의 수위 값에 이르지 못하더라도 차집맨홀 내에 저장된 오염원을 포함하고 있는 일정량의 초기우수를 오수연결관(670)을 통해 오수관(200)으로 이송시키게 되는 것이다.

이후, 이벤트종료모드 수행부(720)는 유출량측정모드 수행부(715)가 동작한 후 강우센서(900)로부터 강우가 종료되었다는 정보 획득시 동작하며, 동작하게 되면 수위측정장치(400)에 측정 신호를 송출하여 수위측정장치로부터 수위 정보를 획득하게 되는데, 이때, 획득된 수위 정보가 설정된 평상시 수위 정보와 일치하게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 우수관용수문개폐기(550)에 닫힘 신호를 송출하여 우수관용수문(500)을 닫아 평상시 상태(우수관용수문(500)과 오수연결관용수문(600)이 모두 닫힌 상태)로 복귀하도록 하는 것이다.

예를 들어, 평상시 수위 정보를 20cm로 설정하였다면, 획득된 수위 정보가 20cm가 될 때까지 우수관용수문(500)의 열림 상태를 유지하여 차집맨홀(300)로부터 일반 우수가 충분히 배출되도록 유지하다가 측정된 수위 정보가 20cm가 되면 우수관용수문개폐기(550)에 닫힘 신호를 송출하여 우수관용수문(500)을 닫아 평상시 상태로 복귀하도록 하는 것이다.

다음은 도 6을 참조하여 평상시, 강우 이벤트시, 이벤트 종료시의 작동 모드에 따른 우수관용수문(500), 오수연결관용수문(600), 수위측정장치(400), 초기우수유출량측정장치(800)의 측정/정지, 닫힘/열림 상태를 설명하도록 한다.

구체적으로 설명하면, 평상시(비강우시)에는 평상모드로 작동하게 되는데, 이때에는 평시모드 수행부(705)가 수위측정장치(400)에 측정 신호를 송출하여 차집맨홀내의 수위를 측정한다.

이때, 오수연결관용수문(600)은 닫힘 상태를 유지하게 되며, 초기우수유출량측정장치(800)는 정지 상태를 유지하게 되고, 우수관용수문(500)은 닫힘 상태에 있다.

이후, 강우 이벤트가 발생할 경우(강우시)에는 초기우수 처리모드로 작동하게 되는데, 이때에는 초기우수처리모드 수행부(710)가 수위측정장치(400)에 측정 신호를 송출하여 차집맨홀내의 수위를 측정한다.

이때, 획득된 수위 정보가 설정된 초기우수 수위정보와 동일하게 되면, 초기우수처리모드 수행부(710)는 오수연결관용수문(600)이 개방 상태가 되도록 제어하여 초기우수를 오수연결관(670)으로 배출시킨다.

이때, 초기우수유출량측정장치(800)는 유출량을 측정하기 시작하고, 우수관용수문(500)은 닫힘 상태를 유지하게 되는 것이다.

초기우수처리모드 수행부(710) 동작과 동시 또는 일정시간 후에 동작 유출량측정모드수행부(715)가 동작하게 되고, 동작 시 초기우수유출량측정장치(800)에 측정 신호를 송출하여 유출량 정보를 획득한다.

획득된 유출량 정보가 설정된 초기우수 유출량 정보와 동일하게 되면, 오수연결관용수문(600)이 닫힘 상태가 되도록 제어함과 동시에 우수관용수문(500)이 개방 상태가 되도록 제어한다.

이후, 강우센서(900)로부터 강우가 종료되었다는 정보를 획득하게 되면 이벤트종료모드 수행부(720)가 동작하게 되고, 이벤트종료모드 수행부(720)가 동작하게 되면 수위측정장치(400)에 측정 신호를 송출하여 수위 정보를 획득하고, 획득된 수위 정보가 설정된 평상시 수위 정보와 일치하게 되면, 우수관용수문개폐기(550)에 닫힘 신호를 송출하여 우수관용수문(500)이 닫히도록 제어한다.

<제2 실시예>

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템의 전체 구성도이다.

제2 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템은 유입우수관(50), 유출우수관(100), 차집맨홀(300), 수위측정장치(400), 우수관용수문(500), 우수관용수문개폐기(550), 오수연결관용수문(600), 오수연결관용수문개폐기(650), 오수연결관(670), 초기우수유출량측정장치(800), RTU(700), 침투조(2000)를 포함하여 구성된다.

즉, 제2 실시예는 제1 실시예의 오수관(200) 대신에 침투조(2000)를 구성하고 침투조(2000)에 오수연결관(670)을 연결하는 것이다.

따라서, 본 발명의 제2 실시예는 초기우수를 침투조(2000)로 제공하게 되는데, 이를 통해 지하로 침투시켜 지하수를 함양하며, 초기우수를 제어하는 물순환 건전화의 저영향 개발(LID, Low Impact Development)시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기 저영향 개발이란, 건전한 물순환 체계 구축을 목표로 강우 체류시간을 확보하여 홍수를 예방하고, 비점오염물질의 하천 유입을 감소시키는 개발 방식을 의미한다.

이러한 시대 흐름에 맞게 상기한 침투조(2000)를 구성하고, 초기우수를 제어하게 되는 것이다.

상기 침투조에는 자연여과 시스템이 구축되어 있어, 오염원을 포함하고 있는 초기우수를 자연 정화시키게 된다.

제1 실시예에서는 초기우수를 오수관(200)을 통해 오폐수처리장으로 이송시켰으나, 이 경우 초기우수의 양이 많은 경우(홍수 시 등)에는 수많은 차집맨홀(300)들에서 유입되는 초기우수로 인해 오폐수처리장의 처리용량에 문제가 생길수 있게 된다.

이를, 물순환 건전화의 저 영향 개발시스템의 일환으로 차집맨홀에 유입된 초기우수를 오폐수처리장으로 이송시키지 않고, 자연정화 시스템이 구축된 침투조(차칩맨홀당 설치되거나 인접한 복수의 차집맨홀당 설치)로 이송시키게 되면, 오폐수처리장의 처리용량 과다의 문제를 해결할 수 있게 된다.

<제3 실시예>

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템의 전체 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 제3 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템은, 제1 실시예의 구성에 RTU에서 제공되는 모니터링 정보를 획득하여 화면에 제공하기 위한 모니터링앱(3500)이 탑재되는 사용자단말기(3000)와 상항실에 구비되는 모니터링 서버(4000)를 더 포함하여 구성하게 된다.

구체적으로, 제1 실시예에 따른 도시형 초기우수 분류시스템에 구성되는 유입우수관(50), 유출우수관(100), 오수관(200), 차집맨홀(300), 수위측정장치(400), 우수관용수문(500), 우수관용수문개폐기(550), 오수연결관용수문(600), 오수연결관용수문개폐기(650), 오수연결관(670), RTU(700), 초기우수유출량측정장치(800)에 사용자단말기(3000)와 모니터링 서버(4000)를 더 포함하여 구성하게 되는 것이다.

이때, 상기 모니터링 서버(4000)는 RTU(700)에서 제공되는 모니터링 정보를 획득하여 모니터링 화면에 제공하거나 획득한 모니터링 정보를 사용자단말기(3000)로 제공한다.

또한, 상기 사용자단말기(3000)는 탑재된 모니터링앱(3500)을 통해 RTU(700)에서 제공되는 모니터링 정보를 획득하여 화면에 제공하거나 모니터링 서버(4000)에서 제공되는 모니터링 정보를 획득하여 화면에 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 모니터링 정보는 RTU(700)정보, 강우센서(900)로부터 획득한 강우 정보, 수위측정장치(400)로부터 획득한 수위 정보, 초기우수유출량측정장치(800)로부터 획득한 유출량 정보, 우수관용수문(500) 또는 오수연결관용수문(600)의 닫힘 혹은 열림 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 물관리를 위한 매뉴얼에 따라 상기 RTU(700)가 모드별 제어를 수행할 경우에, 관리자는 상황실에 구비된 모니터링 서버(4000)(RTU(700)와 네트워크 통신이 가능)를 통해 RTU(700)에서 제공되는 모니터링 정보를 통해 해당 RTU(700)와 해당 RTU(700)가 제어하고 있는 장치들의 동작 상황을 상황실에서 RTU(700)별로 모니터링할 수 있다.

그러나 만일, 관리자가 기타 용무에 의해 상황실을 벗어나게 되면 모니터링 정보를 확인할 수 없다.

이를 해결하기 위하여, RTU(700) 또는 모니터링 서버(4000)와 네트워크 통신이 가능한 사용자단말기(3000)를 구성하고, 사용자단말기에 모니터링앱(3500)을 탑재시키게 된다.

따라서, 모니터링 정보를 RTU(700) 또는 모니터링 서버(4000)로부터 획득한 사용자단말기(3000)는 탑재된 모니터링앱(3500)을 통해 획득한 모니터링 정보를 화면에 출력하게 된다.

즉, 모니터링앱(3500)이 실행되면 사용자단말기(3000)는 RTU(700) 또는 모니터링 서버(4000) 간에 통신네트웍이 형성되고, RTU(700) 또는 모니터링 서버(4000)로부터 모니터링 정보를 획득하여 화면에 출력시키게 되는 것이다.

이때, 사용자단말기가 RTU(700)로부터 모니터링 정보를 획득하고자 하는 경우에는 사용자단말기와 RTU는 일반적 이동통신망으로 연결되고, 사용자단말기가 상황실의 모니터링 서버(4000)로부터 모니터링 정보를 획득하고자 하는 경우에는 사용자단말기와 상황실의 모니터링 서버는 사내 네트워크망 혹은 기타 무선통신망으로 연결된다.

한편, 상기 모니터링 정보는 현재 수행중인 모드 정보를 더 포함할 수 있다.

즉, 제1 실시예의 경우에는 강우 이벤트 발생시, 초기우수를 처리하기 위한 구성이므로 이에 따라, 초기우수처리모드 수행부(710), 유출량측정모드 수행부(715), 이벤트종료모드 수행부(720) 중 어느 하나의 모드가 수행되게 되는데, 이때, 현재 수행 중인 모드(초기우수처리모드, 유출량측정모드, 이벤트종료모드) 정보를 제공하게 됨으로써, 관리자는 RTU(700)별 현재 수행중인 모드 상태를 확인할 수 있게 되는 것이다.

예를 들어, 제1번 RTU(700)가 초기우수처리모드를 수행 중에 있으면, '제1번 RTU(700) 초기우수처리모드를 수행 중에 있습니다.'라는 정보를 화면에 출력하게 되는 것이다.

따라서, 상기 모니터링 정보를 통해 RTU(700)별 동작 모드와 해당 RTU(700)가 제어하고 있는 차집맨홀의 수위 정보와 장치(수문)들의 동작 상태 정보를 모니터링 할 수 있게 된다.

한편, 다른 실시예에 따라, 본 발명의 상기 우수관용수문(500)과 오수연결관용수문(600)은 밸브로 대체될 수 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 밸브로 대체하는 경우, 수문의 장치 거대화란 문제를 해결할 수 있으며, 이 경우, 각 밸브는 우수관용수문개폐기(550) 또는 오수연결관용수문개폐기(650)에 의해 개폐가 제어되는 것은 자명하다 할 것이다.

또한, 본 발명의 실시예들(제1 ~ 3실시예)에 따른 RTU(700)는 기상청의 기상 예보를 취득하기 위한 기상예보수집부(미도시)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기와 같이, RTU(700)에 강우센서(900) 이외에 기상예보수집부를 추가 구성하는 이유는 초기우수처리모드 수행부(710)가 강우센서로부터 강우가 발생했음을 알리는 정보를 획득할 경우에, 초기우수처리모드 수행부(710)는 상기 기상예보수집부를 통해 기상 예보 정보를 수집하여 정말 강우 상태인지를 확인하기 위한 것으로 이는 강우센서의 오동작을 방지하기 위함이다.

상기 강우센서(900)는 강우(비)를 감지하는 센서로서 강우를 감지하는 경우강우가 발생했음을 알리는 정보를 RTU(700)의 초기우수처리모드 수행부(710)로 제공하게 된다.

그러나, 강우센서(900)는 강우를 감지하여 강우가 발생했음을 알리기도 하지만, 강우센서 주변으로부터 유체(예를 들어, 물, 기름, 기타 액체 등)가 강우센서로 유입되면 이를 강우로 감지하여 강우가 발생했음을 알리는 정보를 제공하는 오동작을 할 수도 있다.

이러한 강우센서의 오동작을 방지하기 위해 기상예보수집부를 구성하고, RTU의 초기우수처리모드 수행부(710)는 강우센서로부터 강우가 발생했음을 알리는 정보 획득시 기상예보수집부로부터 RTU(700)가 설치 구성된 지역에 강우 예보가 존재하는지를 확인하게 되고, 존재할 경우에 초기우수처리모드 수행부(710)가 초기 우수처리 모드를 수행하도록 하는 것이다.

예를 들어, 강우센서 주변으로부터 유체(예를 들어, 물, 기름, 기타 액체 등)가 강우센서로 유입되면 이를 강우로 감지할 수 있는 오작동이 발생할 수 있으므로 초기우수처리모드 수행부(710)가 기상예보수집부를 통해 기상 예보 정보를 획득하였는가를 재차 확인하는 과정을 거치는 것이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예의 다른 양태에 따른 도시형 초기우수 분류시스템의 RTU 블록도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, RTU(700)는, 모터저항치계측부(750), 저항값정보저장부(755), 저항값비교부(760), 이벤트정보송출부(765)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기와 같은 구성은 우수관용수문(500)과 오수연결관용수문(600)의 개방과 패쇄를 위한 구동력을 제공하기 위해 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)에 구성된 모터의 권선 저항값을 측정하여 실시간으로 모터가 정상 상태인지, 비정상 상태인지를 판단하여 비정상 상태일 경우에 이벤트 정보를 사전에 관리자에게 알려주어 모터 사고에 따른 2차 피해를 미연에 방지하기 위한 것이다.

즉, 집중 호우가 예상되는 상황에서 모터가 고장 나게 되면 우수관용수문(500)과 오수연결관용수문(600)이 동작하지 않아 우수가 도로로 범람하게 될 것이다.

따라서, 이를 해결하기 위하여 주기적으로 모터를 동작시켜 평상시에 이를 관리하거나, 모터를 동작시키는 상황이 오면 모터가 정상적으로 동작하는 지를 판단할 수 있도록 하는 것이다.

이를 위하여, 상기 모터저항치계측부(750)는 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)에 구성된 모터의 권선 저항값을 측정하게 된다.

그리고 상기 저항값정보저장부(755)는 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)에 구성된 모터의 권선 저항값에 대한 아날로그 출력 값의 기준값, 기준값 미만일 경우에 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)에 구성된 모터의 이벤트 정보, 기준 값 초과일 경우에 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)에 구성된 모터의 이벤트 정보를 저장하고 있다.

하기의 표 1를 참조하여 설명하자면, 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)에 구성된 모터의 권선 저항값에 대한 아날로그 출력값의 기준값, 기준값 미만일 경우에 모터의 이벤트 정보, 기준값 초과일 경우에 모터의 이벤트 정보를 저장하고 있다.

수신된 아날로그 신호값	정상유무	비정상시 이벤트 정보	담당자정보
20mA 미만	비정상	단락	010-123-4567
20mA	정상	-
20mA 초과	비정상	단선	010-123-4567

그리고 상기 저항값비교부(760)는 저항값정보저장부(755)에 저장된 기준값과 상기 획득된 저항값에 대한 아날로그 출력 값을 비교하여 기준 값을 벗어나는지를 판단하게 된다.

본 발명에서의 기준 값은 20mA로 설정하였으며, 이를 획득된 저항값에 대한 아날로그 출력 값을 비교하여 기준 값을 벗어나는 지를 판단하게 된다.

기준 값을 충족하게 되면, 정상 상태이므로 이벤트 정보를 발생하지 않게 된다.

또한, 상기 정상 범위를 레인지 범위가 아닌 특정 측정값으로 설정하는 이유는 정상적인 상태의 저항값만 알고 있으며, 이를 초과하면 단선이고, 미만일 경우에는 단락이 일반적으로 발생하기 때문에 실제 현장의 경험칙에 의해 설정한 것이다.

따라서, 기준치를 벗어나면 두 가지 중에 하나이기 때문에 정보 판단이 RTU에서 신속하게 이루어질 수 있으므로 관리자가 이벤트 정보를 받으면 바로 현장에 방문하여 신속하게 처리할 수 있는 장점을 제공하게 된다.

그리고 상기 이벤트정보송출부(765)는 저항값 비교부의 비교 결과가 기준값을 벗어나면, 해당 이벤트 정보를 저항값정보저장부로부터 추출하여 모터를 관할하는 담당자단말기로 전송하게 된다.

예를 들어, 15Ω이라는 R 결선의 측정 저항값의 아날로그 신호값이 20mA일 경우에, 정상이므로 이벤트 정보를 생성되지 않게 된다.

그러나, R 결선의 측정 저항값에 대한 수신된 아날로그 신호값이 19mA이면, 비정상을 의미하게 되고, 이때 단락이 발생하였다는 이벤트 정보를 생성하게 되고, 생성된 이벤트 정보 즉, 단락이 발생하였다는 중요 정보를 포함한 이벤트 정보를 담당자단말기로 송출하게 된다.

반대로, R 결선의 측정 저항값에 대한 수신된 아날로그 신호값이 23mA이면, 비정상을 의미하게 되고, 이때 단선이 발생하였다는 이벤트 정보를 생성하게 되고, 생성된 이벤트 정보 즉, 단선이 발생하였다는 중요 정보를 포함한 이벤트 정보를 담당자단말기로 송출하게 된다.

한편, 부가적인 양태에 따라, 상기 수위측정장치(400), 초기우수유출량측정장치(800)에 무선통신부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우에 상기 RTU(700)는 수위측정장치, 초기우수유출량측정장치(800)로부터 수위 정보, 유출량 정보를 수신받기 위한 중앙무선통신부;를 포함하여 구성되게 된다.

이는 IoT 기반의 정보 교환을 수행하기 위한 구성이며, RTU(700)에 복수 개의 현장에 설치 구성된 수위측정장치(400), 초기우수유출량측정장치(800)들로부터 정보들을 수집하게 된다.

따라서, 복수 개의 수위측정장치(400), 초기우수유출량측정장치(800)들과 하나의 RTU(700)가 서로 무선 통신으로 데이터를 공유할 수 있게 되며, RTU(700)에서는 자신이 관장하는 영역 내의 모든 맨홀들을 실시간으로 관리할 수 있게 되며, RTU(700)도 마찬가지로 복수 개로 구성하여 광역을 관리할 수 있게 되며, 수집된 빅데이터를 토대로 가장 최적의 수문 개방 시간을 지역별로 설정하여 전자동으로 초기 비점 오염을 저감시키는 기능을 수행할 수 있게 된다.

또한, RTU(700)는 동작 전원을 상용전원으로부터 공급받을 수도 있지만, 태양광에 의해 동작전원을 공급하도록 평소 태양광에너지를 저장하기 위한 태양광축전부를 더 포함하도록 구성하여 태양광축전부로부터 동작 전원을 공급받을 수 있다.

예를 들어, 평소 맑은 날씨에 태양광을 통해 태양광축전부에 전기를 축적하였다가 우수관용수문개폐기(550) 및 오수연결관용수문개폐기(650)의 제어시 태양광축전부에 저장된 전기를 이용하여 무선 통신과 제어를 수행하게 되는 것이다.

따라서, 태양에너지를 활용한 녹색에너지기술을 제공함으로써, 전력과 인력의 소요를 줄여 더욱 획기적으로 관리비용을 절감하는 효과를 제공할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 오염물질의 농도가 높은 초기 5mm ~ 10mm 정도의 초기우수를 RTU의 제어를 통해 오수관 또는 침투조로 제공함으로써, 환경오염을 줄일 수 있는 시스템을 제공하는 효과를 발휘하며, 모든 우수를 오수관과 연결된 오폐수처리장으로 보내지 않기 때문에 오폐수처리장의 처리 용량을 늘리기 위한 별도의 증설이 필요없어 예산 절감 효과를 발휘하게 된다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

50 : 유입우수관
100 : 유출우수관
200 : 오수관
300 : 차집맨홀
400 : 수위측정장치
500 : 우수관용수문
550 : 우수관용수문개폐기
600 : 오수연결관용수문
650 : 오수연결관용수문개폐기
670 : 오수연결관
700 : RTU
800 : 초기우수유출량측정장치
900 : 강우센서
3000 : 사용자단말기

Claims (8)

1. 도시형 초기우수 분류시스템에 있어서,
   도로, 산업단지, 도시 주변에 형성되어 우수를 차집맨홀(300)로 유입시키기 위한 유입우수관(50)과,
   차집맨홀(300)로 유입된 우수를 하천 등으로 유출시키기 위한 유출우수관(100)과,
   도로, 산업단지, 도시 주변에 형성되어 생활폐수나 산업폐수를 오폐수처리장 혹은 저류 시설로 이송시키거나, 차집맨홀(300)로부터 유출되는 초기우수를 오폐수처리장 혹은 저류 시설로 이송시키기 위한 오수관(200)과,
   상기 유입우수관과 유출우수관에 연결되어 유입되는 우수를 보관하거나 보관된 우수를 유출하기 위한 차집맨홀(300)과,
   상기 차집맨홀(300)에 설치 구성되어 수위를 측정하여 RTU로 제공하기 위한 수위측정장치(400)와,
   상기 유출우수관(100)과 차집맨홀(300)의 연결 부분에 형성되어 유출우수관(100)을 통해 유출되는 우수의 유출을 제어하는 우수관용수문(500)과,
   RTU(700)의 제어 신호에 따라 상기 우수관용수문(500)을 개방 혹은 폐쇄시키는 우수관용수문개폐기(550)와,
   상기 차집맨홀(300)과 오수연결관(670)의 연결부분에 형성되어 오수연결관(670)을 통해 유출되는 초기우수의 유출을 제어하는 오수연결관용수문(600)과,
   RTU의 제어 신호에 따라 상기 오수연결관용수문(600)을 개방 혹은 폐쇄시키는 오수연결관용수문개폐기(650)와,
   차집맨홀(300)과 오수관(200) 사이에 형성되어 차집맨홀(300)내의 초기우수를 오수관(200)으로 이송시키는 오수연결관(670)과,
   상기 오수연결관(670) 일측에 구성되어 오수연결관(670)을 통해 오수관(200)으로 이송되는 초기우수의 유출량을 측정하여 RTU로 제공하기 위한 초기우수유출량측정장치(800)와,
   일측에 강우센서(900)를 포함하여 구성되며, 강우센서(900)로부터 획득한 강우정보와 수위측정장치(400)로부터 획득한 수위 정보와 초기우수유출량측정장치(800)로부터 획득한 유출량 정보에 따라 우수관용수문개폐기(550) 또는 오수연결관용수문개폐기(650)의 닫힘 혹은 열림을 제어하기 위한 RTU(700)를 포함하여 구성되는 도시형 초기우수 분류시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 도시형 초기우수 분류시스템은,
   RTU(700)로부터 모니터링 정보를 획득하는 모니터링 서버(4000)와,
   상기 RTU(700) 또는 모니터링 서버(4000)로부터 모니터링 정보를 제공받아 화면에 표시하기 위한 모니터링앱(3500)이 탑재되는 사용자단말기(3000)를 더 포함하고,
   상기 사용자단말기(3000)는 RTU(700) 또는 모니터링 서버(4000)로부터 모니터링 정보를 제공 받는 것을 특징으로 하는 도시형 초기우수 분류시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 도시형 초기우수 분류시스템은,
   오수관(200) 대신 침투조(2000)로 대체되는 것을 특징으로 하는 도시형 초기우수 분류시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 RTU(700)는,
   초기우수 수위정보 산출에 필요한 강우빈도별 초기우수 수위정보, 초기우수 유출량 산출에 필요한 초기우수 수위에 대응되는 차집맨홀 내의 우수량 정보, 평상시 수위정보를 저장하고 있는 정보DB(705)와,
   강우센서에 의해 강우가 발생했음을 알리는 정보 획득시 동작하며, 동작하게 되면 수위측정장치(400)에 주기적으로 측정 신호를 송출하여 수위 정보를 획득하고, 초기우수 수위정보를 산출하고, 획득한 수위 정보와 산출한 초기우수 수위정보가 동일할 경우에 오수연결관용수문개폐기(650)에 열림 신호를 송출하여 오수연결관용수문(600)이 개방되도록 제어하는 초기우수처리모드 수행부(710)와,
   초기우수처리모드 수행부(710) 동작과 동시 또는 일정시간 경과 후에 동작하고, 동작 시, 초기우수 유출량 정보를 산출하고, 초기우수유출량측정장치(800)에 측정 신호를 송출하여 유출량 정보를 획득하고, 획득된 유출량 정보가 산출된 초기우수 유출량 정보와 동일하게 되면, 오수연결관용수문개폐기(650)에 닫힘 신호를 송출하여 오수연결관용수문(600)이 닫히도록 제어하고 우수관용수문개폐기(550)에 열림 신호를 송출하여 우수관용수문(500)이 개방되도록 제어하는 유출량측정모드 수행부(715)와,
   유출량측정모드 수행부(715)가 동작한 후 강우센서(900)로부터 강우가 종료되었다는 정보 획득시 동작하며, 동작하게 되면 수위측정장치(400)에 측정 신호를 송출하여 수위 정보를 획득하고, 획득된 수위 정보가 설정된 평상시 수위 정보와 일치하게 되면, 우수관용수문개폐기(550)에 닫힘 신호를 송출하여 우수관용수문(500)이 닫히도록 제어하는 이벤트종료모드 수행부(720)를 포함하며,
   상기 초기우수처리모드 수행부(710)에 의해 산출된 초기우수 수위정보는 정보DB(705)에 저장된 강우빈도별 초기우수 수위정보를 이용하여 산출된 정보이고,
   상기 유출량측정모드 수행부(715)에 의해 산출된 초기우수 유출량 정보는 정보DB(705)에 저장된 초기우수 수위에 대응되는 차집맨홀내의 우수량 정보를 이용하여 산출된 정보인 것을 특징으로 하는 도시형 초기우수 분류시스템.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 모니터링앱(3500)은,
   제공 받은 모니터링 정보를 사용자단말기(3000) 화면에 표시하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하며,
   상기 모니터링 정보는,
   RTU(700)정보, 강우센서(900)로부터 획득한 강우 정보, 수위측정장치(400)로부터 획득한 수위 정보, 초기우수유출량측정장치(800)로부터 획득한 유출량 정보, 우수관용수문(500) 또는 오수연결관용수문(600)의 닫힘 혹은 열림 정보, 현재 수행중인 모드 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 도시형 초기우수 분류시스템.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 수위측정장치(400)와 초기우수유출량측정장치(800)는 무선통신부를 더 포함하여 구성되고,
   상기 RTU(700)는 수위측정장치(400)와 초기우수유출량측정장치(800)로부터 각각 수위 정보와 유출량 정보를 수신받기 위한 중앙무선통신부를 더 포함하여 구성되며
   상기 RTU(700)는 태양광에 의해 동작 전원을 공급받도록 하기 위해 태양광에너지를 저장하기 위한 태양광축전부를 더 포함하도록 구성되며,
   이 경우, 상기 RTU(700)는 동작 전원을 상용 전원 또는 상기 태양광축전부로부터 공급받는 것을 특징으로 하는 도시형 초기우수 분류시스템.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 우수관용수문(500)과 오수연결관용수문(600)은 각각 밸브로 대체될 수 있고,
   이 경우, 밸브는 우수관용수문개폐기(550) 또는 오수연결관용수문개폐기(650)에 의해 개폐가 제어되는 것을 특징으로 하는 도시형 초기우수 분류시스템.
   
8. 제 4항에 있어서,
   상기 RTU(700)는,
   기상청의 기상 예보를 취득하기 위한 기상예보 수집부를 더 포함하고,
   상기 초기우수처리모드 수행부(710)는 상기 강우센서(900)로부터 강우가 발생했음을 알리는 정보가 획득되고, 상기 기상예보 수집부에서 획득한 기상 예보로부터 상기 RTU가 설치 구성된 지역에 강우 예보가 존재하는 것으로 확인되면 동작하는 것을 특징으로 하는 도시형 초기우수 분류시스템.
   
   

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