KR101917145B1

KR101917145B1 - 수도시설 통합 운영 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101917145B1
Application number: KR1020170178369A
Authority: KR
Inventors: 손창식
Original assignee: (주)썬텍엔지니어링
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-01-24

Abstract

본 발명은 수도시설 통합 운영 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소규모 수도시설 단위로 해당 소규모 수도시설이 설치된 영역을 영상 및 센서에 의해 보안을 유지하고, 소규모 수도시설의 하위 시설 이상여부를 모니터링하며, 물탱크에 유입되어 공급되는 수돗물의 수질을 지속적으로 모니터링하고, 수돗물의 수질에 이상이 있으면 1차적으로 소독제의 투여량을 조절하고, 소독제 투여량 조절 후에도 수돗물의 수질에 지속적으로 이상이 있거나 제3자나 동물의 침입 시 원수의 물탱크 공급 및 수돗물의 수용가 공급을 자동 차단하고 원격지에서 소규모 수도시설을 제어할 수 있으며, 모바일 단말기를 통해 소규모 수도시설의 다양한 정보를 확인할 수 있는 수도시설 통합 운영 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

수도시설 통합 운영 시스템 및 방법{Integrated operation system and method for water facility}

국민의 소득증가와 의식수준의 발전으로 인해 보다 나은 삶에 대한 수요가 증가하고 있다. 깨끗한 물의 공급은 전 국민이 누려야할 권리이며, 삶의 질을 개선시키는 매우 중요한 요소 중 하나이다. 우리나라의 상수도 보급률을 살펴보면 2015년을 기준으로 96.5%이며, 이는 대부분의 국민에게 안전한 물을 공급하고 있다고 볼 수 있다. 그러나 아직까지도 농촌지역에 거주하는 상당수의 국민은 지역적 특성과 경제성 등의 이유로 인해 고도의 정수처리 공정을 통해 체계적으로 관리되는 안전한 수돗물을 공급받지 못하고 있는 실정이다.

이와 같은 지역들은 소규모의 수도시설(이하 "소규모 수도시설"이라 함)을 설치하고 있으며, 현재 운영되고 있는 소규모 수도시설은 13,419개소이며, 지하수, 계곡수, 용천수 등을 원수로 사용하고 있다.

통상적인 소규모 수도시설은 농촌지역의 주민의 건강과 문화생활을 증진시켜 왔으나, 대부분 별도의 정수처리 시설 없이 취수원 원수를 물탱크에 저장하였다가 그대로 공급하는 간이 시설에 해당한다.

따라서 소규모 수도시설은 그 개수가 많아, 국가에서 관리하기 위해서는 많은 인력을 필요로 한다. 그러나 많은 소규모 수도시설을 관리하기 위해 많은 인력을 충원하기 어려우며, 인원이 적건 많건 소규모 수도시설이 설치된 지역적인 특성에 의해 각 소규모 수도시설을 제대로 관리하기 어려운 문제점이 있었다.

이러한 이유로 소규모 수도시설이 설치된 마을에서 마을 주민들이 직접 소규모 수도시설을 관리하는 경우도 많고, 지원과 관리가 미흡하여 시설이 노후화된 지역이 많으며, 관리가 허술하여 고장이 빈번하게 발생하고 있다.

또한, 먹는 물의 안정성 부분도 문제점으로 대두되고 있으며, 대표적으로 염소소독 불이행으로 인한 수인성 질병 위험, 소독제 과잉 투입으로 인한 트리할로메탄(THMs),할로아세트산(HAAs)과 같은 발암물질에 노출될 수 있고, 축산 폐수나 토양오염 등에 의한 원수를 오염시킬 수 있으며, 또한 사람에 의한 유해물질 투입 등의 위험도 상존하는 문제점이 있었다.

또한, 수질과 관련된 소규모 수도시설에서 탁도, 대장균, 일반 세균 등이 기준을 초과하는 경우가 빈번하게 나타나고 있다. 특히, 탁도는 대장균 및 세균과의 상관관계가 높고, 바이러스와 원생동물인 지아디아, 크립토스포리디움 등과의 상관성도 높은 것으로 알려져 있다. 대장균은 염소가 1mg/L만 존재하더라고 2~3초 내에 99%가 불활성화되고, 살모넬라나 쉬겔라, 장티푸스와 같은 병원성 균류는 이보다 훨씬 약한 것으로 알려져 있다. 이는 적정량의 소독제만 투여된다면 크게 고려할 필요성이 없다는 것을 의미한다. 그러나 바이러스가 존재한다면 상황은 다르다. 4log(99.99%) 이상으로 바이러스를 불활성화시키려면 염소 1mg/L의 농도 하에서 10분 이상의 접촉시간이 필요하다. 더불어 원생동물인 지아디아의 경우 대장균의 염소내성 대비 약 2,400배, 크립토스포리디움은 약 170,000배 강한 것으로 알려져 있다. 이와 같은 바이러스와 원생동물은 인체에 위해를 가할 수 있으며, 소독제의 농도 존재만으로 제어가 쉽지 않기 때문에 이를 불활성화시키기 위한 소독능 평가 기반의 시스템 도입이 필요하다.

또한, 고탁도는 심각한 질병을 가져올 수 있으므로, 소규모 수도시설에 탁도를 지속적으로 감시할 수 있는 시스템의 적용이 요구되어지고 있다.

상술한 바와 같은 문제점들을 종합적으로 해결하고, 제한된 인력으로 효율적으로 소규모 수도시설을 관리할 수 있는 지능화된 통합 운영 시스템의 개발이 요구되어지고 있다.

대한민국 등록특허 제10-0882800호(2009.02.03.등록)

따라서 본 발명의 목적은 소규모 수도시설 단위로 해당 소규모 수도시설이 설치된 영역을 영상 및 센서에 의해 보안을 유지하고, 소규모 수도시설의 하위 시설 이상여부를 모니터링하며, 물탱크에 유입되어 공급되는 수돗물의 수질을 지속적으로 모니터링하고, 수돗물의 수질에 이상이 있으면 1차적으로 소독제의 투여량을 조절하고, 소독제 투여량 조절 후에도 수돗물의 수질에 지속적으로 이상이 있거나 제3자나 동물의 침입 시 원수의 물탱크 공급 및 수돗물의 수용가 공급을 자동 차단하고 원격지에서 소규모 수도시설을 제어할 수 있으며, 모바일 단말기를 통해 소규모 수도시설의 다양한 정보를 확인할 수 있는 수도시설 통합 운영 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템은: 상기 펌프에 의해 공급되는 원수를 외부로 배수하는 원수 배수관; 상기 원수 유입관과 원수 배수관의 연결부위에 구성되고 제어를 받아 상기 펌프에 의해 공급되는 원수를 상기 원수 유입관 및 원수 배수관 중 어느 하나로 선택하여 공급하는 수 유입 전동밸브; 상기 수돗물 공급관과 상기 원수 배수관의 연결부위에 구성되고, 제어를 받아 물탱크에서 수용가로 수돗물을 공급하거나 차단하고, 제어를 받아 상기 원수 배수관에서 외부로 공급되는 원수를 공급받아 일부는 제1경로를 통해 외부로 배출하고 일부는 제2경로로 배출하도록 분배하는 경로를 형성하는 수 공급 전동밸브; 및 상기 수돗물 공급관을 통해 수용가로 공급되는 수돗물의 수질을 측정하고, 원수의 수질이 미리 저장된 수 공급 설정 조건을 만족하지 않으면 상기 수 유입 전동밸브를 제어하여 원수를 상기 원수 배수관을 통해 외부로 배수시키고, 상기 수 공급 전동 밸브를 제어하여 수용가로 수돗물이 공급되는 것을 차단하는 수 공급 제어를 수행하는 현장운영관리시스템을 포함하되, 상기 현장운영관리시스템은, 상기 수용가로의 수돗물 공급을 차단한 후, 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 상기 원수 배수관을 통해 외부로 배출되는 배수 원수를 상기 제2경로를 통해 유입받아 수질을 측정하며, 상기 배수 원수의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하면 상기 수 유입 전동밸브를 제어하여 원수 배수관으로 공급되는 원수를 차단하고 원수 유입관으로 공급시키며, 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 상기 물탱크의 수돗물이 수용가로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 시스템은: 상기 원수 유입관에 설치되어 상기 원수 유입관을 통해 물탱크로 공급되는 유량을 측정하고, 상기 물탱크에 모이는 수돗물의 수위를 측정하여 출력하는 수 상태 검출부를 더 포함하되, 상기 현장운영관리시스템은, 상기 수 상태 검출부를 통해 물탱크의 물 공급 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 수 상태 검출부는, 원수 유입관에 구성되어 원수 유입관을 통해 상기 물탱크로 공급되는 원수의 유량을 검출하여 출력하는 플로우 검출부; 상기 물탱크의 내부에 구성되어 상기 물탱크에 보관되는 수돗물의 수위를 측정하는 제1수위 검출부; 및 상기 제1수위 검출부와 다른 위치에 구성되어 상기 물탱크의 내부에 구성되어 상기 물탱크에 보관되는 수돗물의 수위를 측정하는 제2수위 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 현장운영관리시스템은, 상기 수 상태 검출부를 통해 측정되는 유입유량 및 수위에 의해 유출유량을 계산하고, 유입유량 및 유출유량에 의한 소독제 저감 계수 및 소독능을 계산하고, 물의 수질상태, 계산된 소독제 저감 계수 및 소독능에 따른 소독제의 수돗물 내 유지시간을 계산하고, 상기 유지시간 동안 상기 수 유입 전동밸브 및 수 공급 전동밸브를 제어하여 물탱크의 수돗물을 유지시키는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은: 소독제를 담고 있으며, 상기 원수 유입관에 구성되어 상기 현장운영관리시스템의 제어를 받아 제어에 따른 소독제를 상기 원수 유입관을 통해 물탱크로 공급되는 원수에 투입하는 약품 공급부를 더 포함하되, 상기 현장운영관리시스템은, 상기 수 상태 검출부를 통해 측정되는 유입유량 및 수위에 의해 유출유량을 계산하고, 유입유량 및 유출유량에 의한 소독제 저감 계수를 계산하고, 상기 소독제 저감 계수에 따른 소독제 투여량을 계산하고, 상기 약품 공급부를 상기 계산된 소독제 투여량에 따라 제어하여 상기 소독제 투여량만큼 소독제를 원수 유입관을 통해 흐르는 원수에 투입시키는 것을 특징으로 한다.

상기 수도시설 관리부이 설치된 감시영역의 복수의 위치에 설치되는 복수의 센서들을 포함하여 비허가자 및 동물의 접근 여부를 검출하는 보안부를 더 포함하되, 상기 현장운영관리시스템은, 상기 보안부를 통해 비허가자 및 동물의 접근이 검출되면 상기 수 유입 전동밸브를 제어하여 원수를 상기 원수 배수관을 통해 외부로 배수시키고, 상기 수 공급 전동 밸브를 제어하여 수용가로 수돗물이 공급되는 것을 차단하는 것을 특징으로 한다.

상기 보안부는, 상기 물탱크의 상부에서 구성되고, 회전, 틸팅, 인/아웃 기능을 구비하여 상기 감시영역을 촬영하는 카메라를 포함하여, 촬영된 동영상 및 정지영상을 출력하는 영상촬영부; 상기 수도시설 관리부을 보호하고 감시영역을 형성하는 펜스에 구성되는 출입구에 구성되어 사람 및 동물의 접근을 검출하는 접근 검출부; 상기 출입구의 주변에서 물체의 움직임이 발생되는지를 검사하는 움직임 검출부; 및 물탱크 상부에 구성되어 물탱크 상부에서 새로운 물체의 존재를 감지하되 일정 크기 이상의 물체를 감지하는 물탱크 접근 검출부를 포함하되, 상기 현장운영관리시스템은, 상기 접근 검출부, 움직임 검출부 및 물탱크 접근 검출부를 통해 물체가 검출되면 상기 영상촬영부를 통해 물체를 검출한 영역을 촬영하여 동영상 및 정지영상을 획득하고, 획득된 동영상 및 정지영상의 분석에 의해 사람인지 동물인지를 판단하고, 상기 출입문이 강제로 열렸는지를 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은: 상기 출입구에 설치되어 접근한 사람으로부터 인증정보를 획득하여 출력하는 출입 인증부를 더 포함하되, 상기 현장운영관리시스템은, 상기 출입 인증부로부터 수신되는 인증정보와 미리 등록된 인증정보를 비교하여 허가자인지 비허가자인지를 판단하고, 허가자이면 상기 출입문의 잠금을 해제하고, 비허가자이면 출입문의 잠금을 유지하고 상기 보안부를 통해 출입문의 강제 열림 및 파손을 모니터링하는 것을 특징으로 한다.

상기 현장운영관리시스템은, 상기 플로우 검출부, 제1수위 검출부 및 제2수위 검출부의 정상 여부를 검출하고, 상기 플로우 검출부, 제1수위 검출부 및 제2수위 검출부의 정상 여부 판단 결과에 의해 상기 펌프의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 현장운영관리시스템은, 상기 수 공급 제어의 수행 결과, 물탱크에 보관된 수돗물의 소독제 저감 계수 및 소독능, 소독제 유지 시간, 수 상태 검출부의 각 구성의 정상 여부 및 상기 펌프의 고장여부 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 수도시설 관리정보를 생성하여 전송하고, 상기 수도시설 통합 운영 시스템은, 상기 소규모 수도시설 관리정보를 수신하여 저장 및 해당 관리자가 볼 수 있도록 해당 관리자의 관리자 단말기로 제공하여 표시시키는 중앙 수질 관리 서버; 및 상기 중앙 수질 관리 서버와 연동하여 중앙 수질 관리 어플리케이션에 따라 요청된 특정 정보를 상기 특정 정보를 요청한 모바일 단말기로 제공하는 어플리케이션 서버를 포함하는 중앙수질 관리센터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 현장운영관리시스템은, 유입되는 원수 또는 수돗물에 존재하는 다항목을 실시간으로 수질측정할 수 있는 수질측정장치인 수질측정부를 더 포함하되, 상기 다항목은, 잔류염소, 탁도, 수소이온농도, 온도, 전기전도도, 총입자성부유물질, 용존산소, 영양염류, 중금속 중 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 방법은: 현장운영관리시스템이 펌프를 가동하여 원수를 원수 유입관을 통해 물탱크로 공급하기 시작하는 원수 유입 과정; 현장운영관리시스템이 상기 물탱크의 수돗물을 수돗물 공급관을 통해 수용가로 공급 과정; 및 상기 현장운영관리시스템이 상기 수돗물 공급관을 통해 수용가로 공급되는 수돗물의 수질을 측정하고, 측정된 수돗물의 수질이 미리 저장된 수 공급 설정 조건을 만족하면 수 유입 전동밸브를 제어하여 상기 원수 유입관을 통해 원수를 물탱크로 공급시키고 수 공급 전동밸브를 제어하여 물탱크의 수돗물이 수돗물 공급관을 통해 수용가로 배출하도록 제어하고, 만족하지 않으면 상기 수 유입 전동밸브를 제어하여 상기 원수 유입관을 통해 유입되는 원수를 원수 배수관을 통해 외부로 배출시키고 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 수용가로 공급되는 원수를 차단하고 상기 원수 배수관을 통해 공급되는 수 중 일부는 제1경로를 통해 외부로 배출하고 일부는 제2경로로 배출하도록 분배하는 수 공급 제어 과정을 포함하되, 상기 수공급 제어 과정에서 측정된 수돗물의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하지 못하면 상기 현장운영관리시스템이 상기 수 공급 전동 밸브의 제어에 의한 상기 원수 배수관을 통해 외부로 배출되는 배수 원수를 상기 제2경로를 통해 공급받아 상기 배수 원수의 수질을 측정하며, 상기 배수 원수의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하면 상기 수 유입 전동밸브를 제어하여 원수 배수관으로 공급되는 원수를 차단하고 원수 유입관으로 공급시키며, 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 상기 물탱크의 수돗물이 수용가로 공급되도록 제어하는 수 공급 재개 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 방법은: 상기 현장운영관리시스템이 상기 소규모 수도시설이 설치된 감시영역의 복수의 위치에 설치되는 복수의 센서들을 포함하는 보안부를 통해 비허가자가 소규모 수도시설이 설치된 감시영역에 침입하는지를 모니터링하고, 침입 검출 시 상기 수 유입 전동밸브를 구동하여 상기 원수 유입관을 통해 유입되는 원수를 원수 배수관을 통해 외부로 배출시키고 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 수용가로 공급되는 수돗물을 차단하는 보안 유지 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보안 유지 과정은, 영상 촬영부를 구동하여 상기 감시 영역의 영상을 획득하는 영상 획득 단계; 움직임 검출부 및 접근 검출부(43) 중 적어도 하나 이상을 통해 사람 또는 동물의 접근 및 움직임이 검출되는지를 분석하는 제1물체 접근 감지 단계; 비허가자 또는 동물이 비정상적으로 출입문을 통해 감시 영역으로 진입하는지를 판단하는 침입 판단 단계; 및 침입으로 판단되면 상기 영상을 저장하고, 상기 수 유입 전동밸브를 구동하여 상기 원수 유입관을 통해 유입되는 원수를 원수 배수관을 통해 외부로 배출시키고 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 수용가로 공급되는 수돗물을 차단하는 수돗물 공급 차단 제어를 수행하는 수 공급 차단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보안 유지 과정은, 제1물탱크 접근 검출부 및 제2물탱크 접근 검출부를 통해 물탱크 상부 물체가 존재하는지를 판단하는 제2물체 접근 감지 단계를 더 포함하고, 상기 제2물체 접근 감지 단계에서 물탱크 상부에서 물체가 감지되면 상기 수 공급 차단 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 보안 유지 과정은, 상기 수 공급 차단 단계 후 상기 감시 영역에 침입자가 있음을 알리기 위해 상기 촬영된 영상을 포함하는 침입 통지 정보를 미리 설정된 관리자에게 전송하는 침입 통지 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수 공급 제어 과정은, 상기 현장운영관리시스템이 약품 공급부를 제어하여 원수 유입관을 통해 물탱크로 공급되는 원수에 미리 설정된 기준 투여량의 소독제를 투여하는 기준 소독 단계; 상기 현장운영관리시스템이 수 상태 검출부의 플로우 검출부를 통해 물탱크로 공급되는 원수의 유입유량을 측정하고, 측정된 유입유량 및 상기 물탱크의 수위에 의한 유출유량을 계산하는 수돗물 유입 및 유출 유량 검출 단계; 원소 공급관을 통해 수용가로 공급하는 공급 수돗물의 수질을 측정하는 수질 측정 단계; 측정된 수돗물의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하는지를 검사하는 수질 만족 여부 판단 단계; 수돗물의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하지 못하면 소독제 저감 계수를 계산하고 소독제 저감 계수에 대응하는 소독제(약품) 투여량을 계산한 후 계산된 소독제 투여량에 따라 약품 공급부를 제어하여 소독제를 유입 원수에 투여하는 소독제 조절 단계; 상기 소독제 조절 단계가 수행되고 일정 수질 유의 수준 시간 후에도 수돗물의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하지 않는지를 판단하는 최종 수질 판단 단계; 및 상기 최종 수질 판단 단계에서 수돗물의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하지 못하면 상기 수 유입 전동밸브를 구동하여 상기 원수 유입관을 통해 유입되는 원수를 원수 배수관을 통해 외부로 배출시키고 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 수용가로 공급되는 원수를 차단하는 원수 공급 차단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 현장운영관리시스템이, 플로우 검출부, 제1수위 검출부, 제2수위 검출부 및 펌프의 고장여부를 모니터링하는 수 처리 시설 고장 모니터링 과정; 및 고장 발생 시 고장난 부분에 대한 정보를 포함하는 고장정보를 관리자에게 제공하는 고장정보 보고 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수 처리 시설 고장 모니터링 과정은, 플로우 검출부가 정상적으로 동작하는지를 판단하는 플로우 검출부 고장 판단 단계; 제1수위 검출부가 정상적으로 동작하는지를 판단하는 제1수위 검출부 고장 판단 단계; 제2수위 검출부의 정상적으로 동작하는지를 판단하는 제2수위 검출부 고장 판단 단계; 및 상기 플로우 검출부, 제1수위 검출부 및 제2수위 검출부가 모두 정상적으로 동작하는지의 여부에 의해 펌프의 고장 여부를 판단하는 펌프 고장 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 소규모 수도시설을 통해 공급되는 수돗물의 수질을 실시간으로 측정하고, 수질이 오염된 경우 수돗물의 공급을 자동 차단한 후, 관리자에게 통지함으로써 해당 수도시설의 수돗물을 음용하는 주민을 오염된 수질로부터 보호할 수 있고, 오염된 수질에 따르게 대처할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 소규모 수도시설이 설치된 감시 영역으로 비허가자 및 동물 중 어느 하나 이상이 무단으로 침입하는지를 감시함으로써 비허가자 및 동물에 의해 수돗물이 오염되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 소규모 수도시설의 수 처리 시설(펌프, 각종 센서 등)의 고장여부를 실시간으로 모니터링하고, 고장 발생 시 관리자에게 통지하여 주므로 고장난 부분을 빠르게 수리할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 수돗물 유입량 및 유출량에 의해 소독제 저감 계수를 계산하고, 소독능에 의해 소독제의 부족 및 초과 여부를 판단하고 계산된 소독제 저감 계수에 의해 소독제 투여량을 계산하여 수돗물의 소독능을 조절함으로써 보다 정확하고 철저한 수질 관리를 수행할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 물탱크의 상부에 구성되는 두 개의 적외선 센서를 통해 일정 크기 이상의 물체 존재 여부를 판단하고 경보하여 줌으로써 비허가자가 물탱크 위에 올라가는 것을 빠르게 감지하고, 이에 빠르게 대처할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 수도시설 관리부의 일실시예에 따른 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 수도시설 관리부의 블록 구성도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 현장운영관리시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 적용되는 시간에 따른 소독제 농도 감소를 이용한 계수산정을 설명하기 위한 최소 농도 대비 시간에 따른 소독제 농도 감소 그래프를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 수도시설 통합 운영 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 방법 중 보안 실행 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 방법 중 수 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따른 수 처리 방법의 소독제 투입 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 수 처리 방법의 소규모 수도시설의 수 상태 검출부 모니터링 방법을 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 구성 및 동작을 설명하고, 상기 시스템에서의 수도시설 통합 운영 방법을 설명한다. 본 발명에서는 물탱크(1) 이전의 수를 '원수'라는 용어를 사용하고, 물탱크(1)에 보관되고 수용가로 공급되는 수를 '수돗물'이라는 용어를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 이하 도 1을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템은 현장운영관리시스템(200)을 포함하는 적어도 하나 이상의 수도시설 관리부(100) 및 상기 수도시설 관리부(100)들을 원격지에서 통합적으로 제어 및 관리하는 중앙감시제어시스템(300)을 포함하며, 실시예에 따라 모바일 단말기(500)를 더 포함한다.

수도시설 관리부(100), 중앙감시제어시스템(300) 및 모바일 단말기(500)는 유무선 데이터통신망(600)을 통해 유선 및 무선으로 연결되어 상호 데이터 통신을 수행한다.

상기 유무선 데이터통신망(600)은 와이파이(WiFi)망을 포함하는 인터넷망, 3세대(3 Generation: 3G), 4G, 5G 등의 이동통신망, 와이브로망 등 중 적어도 하나 이상이 결합되어 있는 통신망일 수 있을 것이다.

상기 수도시설 관리부(100)는 원수지에서 원수를 유입받고, 원수를 소독한 수돗물을 수용가로 공급하되, 지속적인 수돗물의 수질을 모니터링하고, 수질에 따른 수돗물의 수용가 공급 여부를 결정하며, 수돗물 유입량 및 유출량에 의해 소독제 저감 계수를 계산하고, 소독능에 의해 소독제의 부족 및 초과 여부를 판단하고 계산된 소독제 저감 계수에 의해 소독제 투여량을 계산하여 수돗물의 소독능을 자동 조절하고, 수도시설 관리부(100)의 동작 상태 정보, 카메라 영상정보 등을 포함하는 보안정보, 모니터링 및 관리되는 원수 및 수돗물에 대한 수질정보를 포함하는 수도시설 관리정보를 일정 주기 또는 중앙감시제어시스템(300)의 요청에 따라 중앙감시제어시스템(300)으로 제공한다.

중앙감시제어시스템(300)은 원격지에서 다수의 수도시설 관리부(100)로부터 수도시설 관리정보를 수집하여 각 수도시설 관리부(100)를 통합 관리한다.

중앙감시제어시스템(300)은 원격지에서 각각의 수도시설 관리부(100)의 각 구성 및 기능들을 제어할 수 있도록 구성된다.

또한, 중앙감시제어시스템(300)은 수도시설 관리부(100)가 설치된 지역의 사용자들의 모바일 단말기(500)로 해당 지역의 수도시설 관리부(100)가 제공하는 다양한 정보를 제공한다.

모바일 단말기(500)는 임의의 수도시설 관리부(100)가 설치된 지역의 수도시설 관리부(100) 관리자 또는 그 지역 주민의 스마트폰 등의 단말기로서, 본 발명에 따른 수도시설 관리 어플리케이션(또는 "앱"이라 함)을 설치하고 있어야 하며, 해당 사용자는 중앙감시제어시스템(300)에 수도시설 관리 모니터링(모든 등급) 및 제어(등급에 따라 허용-관리자) 서비스에 등급을 지정하여 가입되어 있어야 할 것이다. 관리자 등급은 인증절차를 통해 등록할 수 있도록 구성되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 모바일 단말기(500)는 상기 수도시설 관리 어플리케이션을 통해 현장운영관리시스템(200)의 보호 박스 외측에 인쇄되거나 부착된 QR코드 및 NFC 태그로부터 접속정보를 획득하고, 획득된 접속정보에 의해 상기 어플리케이션 서버(미도시)를 통해서 또는 다이렉트로 현장운영관리시스템(200)에 연결되거나 중앙감시제어시스템(300)에 연결되어 상술한 정보들을 공유하도록 구성될 수도 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 수도시설 관리부의 일실시예에 따른 구성을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 수도시설 관리부블록 구성도를 나타낸 도면이다. 이하 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

우선, 수도시설 관리부(100)의 구성을 설명하면, 수도시설 관리부(100)는 수돗물을 보관하는 물탱크(1), 수 제어부(10), 보안부(40), 수 상태 검출부(50), 약품 공급부(60), 수질측정장치(160) 및 현장운영관리시스템(200)을 포함하되, 실시예에 따라 출입 인증부(70)를 더 포함할 수 있을 것이다. 상기 수질측정장치(160)는 현장운영관리시스템(200)에 일체로 구성될 수도 있을 것이다.

수 제어부(10)는 펌프(11), 수 유입 전동밸브(12) 및 수 공급 전동밸브(13)를 포함한다.

원수지에서 원수를 흡입하여 강력한 힘으로 배출하는 펌프(11), 일단이 상기 펌프(11)에 연결되고, 타단이 상기 물탱크(1)의 상단부에 연결되어 상기 펌프(11)에 의해 배출되는 원수를 상기 물탱크(1)로 운송하는 원수 유입관(2) 및 상기 물탱크(1)에 보관된 수돗물을 수용가로 공급하는 수돗물 공급관(3)을 포함한다.

본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템은 상술한 수도시설 관리부(100)의 구성과, 원수 배수관(4), 수 배출관(5), 수 유입 전동밸브(12), 수 공급 전동밸브(13) 및 현장운영관리시스템(200)을 포함하고, 실시예에 따라 보안부(40), 수 상태 검출부(50), 약품 공급부(60) 및 출입 인증부(70)를 더 포함할 수 있을 것이다.

원수 배수관(4)은 도 1에서 보이는 바와 같이 펌프(11)와 물탱크(1) 사이에 구성되는 원수 유입관(2)의 초입에서 분기되어 펌프(11)에 의해 공급되는 원수를 감시영역 외부(강, 하천, 하수도 등)로 배수시키는 관이다.

수 배출관(5)은 현장운영관리시스템(200)에서 측정수로 사용된 수돗물 또는 원수를 외부로 배출시키는 관이다.

수 유입 전동밸브(12)는 상기 원수 유입관(2)에서 원수 배수관(4)이 분기되는 부위에 구성되는 3방향 밸브로, 현장운영관리시스템(200)의 제어를 받아 원수의 흐름 방향을 제어한다. 즉, 수 유입 전동밸브(12)는 현장운영관리시스템(200)의 제어를 받아 펌프(11)에 의해 공급되는 원수가 원수 유입관(2)을 통해 물탱크(1)로 공급되도록 하거나, 물탱크(1)로 공급되는 방향을 차단하고, 펌프(11)에서 공급되는 원수를 원수 배수관(4)을 통해 외부로 배출되도록 한다.

수 공급 전동밸브(13)는 수돗물 공급관(3) 및 원수 배수관(4) 사이에 연결되는 4방향 밸브로, 현장운영관리시스템(200)의 제어를 받아 수돗물 또는 원수의 흐름 방향을 제어한다. 즉, 수 공급 전동밸브(13)는 현장운영관리시스템(200)의 제어를 받아 물탱크(1)로부터 공급되는 수돗물이 현장운영관리시스템(200) 및 수용가로 공급되도록 원수 흐름방향을 제어하거나, 물탱크(1)에서 공급되는 수돗물이 수용가로 공급되지 않도록 차단하고 원수가 원수 배수관(4)을 통해 외부로 배출되는 배수 원수를 현장운영관리시스템(200)로 공급되도록 한다.

현장운영관리시스템(200)은 상기 수돗물 공급관(3)을 통해 수용가로 공급되는 공급 수돗물을 투입받아 수질을 측정하고, 공급 수돗물의 수질이 미리 저장된 수 공급 설정 조건을 만족하지 않으면 상기 수 유입 전동밸브(12)를 제어하여 수돗물을 상기 원수 배수관(4)을 통해 외부로 배수시키고, 상기 수 공급 전동밸브(13)를 제어하여 수용가로 수돗물이 공급되는 것을 차단하는 수 공급 제어를 수행한다.

또한, 현장운영관리시스템(200)은 상기 수용가로의 수돗물 공급을 차단한 후, 상기 원수 배수관(4)을 통해 외부로 배출되는 배수 원수를 유입받아 수질을 측정하며, 상기 배수 원수의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하면 상기 수 유입 전동밸브(12)를 제어하여 원수 배수관(4)으로 공급되는 원수를 차단하고 원수 유입관(2)으로 원수를 공급시키며, 상기 수 공급 전동밸브(13)를 제어하여 상기 물탱크(1)의 수돗물이 수용가로 공급되도록 제어한다.

상기 현장운영관리시스템(200)은 다항목에 대한 수질측정을 수행하는 다항목 수질측정 수단이 적용되는 것이 바람직할 것이다. 상기 다항목은 잔류염소, 탁도, 수소이온농도(pH), 온도, 전기전도도, 총입자성부유물질, 용존산소, 영양염류(암모니아성질소, 아질산성질소, 질산성질소 등), 중금속 등이 될 수 있을 것이다.

또한, 현장운영관리시스템(200)은 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 전반적인 동작을 제어한다. 현장운영관리시스템(200)의 상세 구성 및 동작은 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

보안부(40)는 수도시설 관리부(100)이 설치된 감시영역에 사람이나 동물이 접근하는지, 비인가자 및 동물이 감시영역 내로 접근하는지, 또는 사람이 물탱크(1)의 상부로 올라오는지 등을 검출하고, 그에 따른 신호를 현장운영관리시스템(200)로 전송한다.

보안부(40)는 감시영역 내에 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하여 감시영역에 대한 동영상 및 정지영상 중 어느 하나를 획득하여 출력하는 영상 촬영부(41), 감시영역을 형성하는 펜스(6)의 출입문에 설치되어 출입문 주변으로 움직이는 물체가 있는지를 검출하는 움직임 검출부(42), 상기 출입문으로 접근하는 물체를 감지하는 접근 검출부(43), 물탱크(1)의 상부에 설치되어 물탱크 상부에서 움직이는 물체를 검출하는 물탱크 접근 검출부(44, 45)를 포함한다. 상기 접근 검출부(43)의 검출 방향에 따라 상기 접근 검출부(43)로부터 출력되는 신호에 의해 출입문의 열림 여부를 판단할 수도 있을 것이다. 또한, 보안부(40)는 출입문의 열림 및 충격 등을 감지하기 위한 별도의 센서를 구비하여 출입문의 열림 및 충격 발생 등을 검출하고 해당 검출 신호를 현장운영관리시스템(200)로 전송하도록 구성될 수도 있을 것이다.

상기 보안부(40)의 움직임 검출부(42), 접근 검출부, 물탱크 접근 검출부(44, 45)는 각각의 센서로만 구성되어 현장운영관리시스템(200)과 직접 연결될 수도 있고, 통신을 통해 검출된 정보를 현장운영관리시스템(200)로 전송하도록 구성될 수도 있을 것이다. 그러나 보안부(40)의 영상 촬영부(41)는 통신을 통해 영상을 전송하도록 구성되는 것이 바람직하며, 통신은 인터넷 프로토콜(Internet Protocol: IP) 방식이 적용되는 것이 바람직할 것이다.

물탱크 접근 검출부는 물탱크(1)의 상부 바닥 부근에 설치되어 제1높이 이내의 물체를 검출하는 제1물탱크 접근 검출부(44) 및 상부 바닥 부근으로부터 제2높이(제1높이<제2높이)에 설치는 제2물탱크 접근 검출부(45)를 포함하여, 제1높이의 물체 및 제2높이의 물체를 구분하여 검출할 수 있도록 한다. 즉, 현장운영관리시스템(200)은 제1물탱크 접근 검출부(44) 및 제2물탱크 접근 검출부(45)를 통해 동물과 사람을 식별할 수 있을 것이다.

수 상태 검출부(50)는 수의 공급 상태를 검출하여 수 공급 상태 정보를 현장운영관리시스템(200)로 출력한다.

상기 수 상태 검출부(50)는 펌프(11)에서 원수 유입관(2) 또는 원수 배수관(4)으로 공급되는 원수의 유량을 측정하는 플로우 검출부(51), 물탱크(1)의 내부에 구성되어 물탱크(1) 내부에 보관되는 수돗물의 수위를 측정하는 제1수위 검출부(52) 및 상기 제1수위 검출부(52)와 다른 위치 및 다른 방식으로 물탱크(1) 내부에 보관되는 수돗물의 수위를 측정하는 제2수위 검출부(53)를 포함한다.

상기 제1수위 검출부(52)는 도 1에서와 같이 물탱크(1)의 천장에 구성되어 초음파, 적외선 등에 의해 보관되는 수돗물의 수위를 검출하는 장치일 수 있을 것이다.

그리고 제2수위 검출부(53)는 물탱크(1)의 저면부터 상부까지 측면을 따라 일정 거리 간격으로 설치되는 전극에 의해 물탱크(1)에 보관되는 수돗물의 수위를 측정하는 전극 수위 검출 장치일 수 있을 것이다.

약품 공급부(60)는 소독제를 일정 량 이상 가지고 있으며, 도 1에서 보이는 바와 같이 수돗물 공급관(3) 상에 구성되어, 현장운영관리시스템(200)의 제어에 따른 양의 소독제를 원수 유입관(2)을 통해 물탱크(1)로 공급되는 원수에 투여한다.

상기 펌프(11), 수 유입 전동밸브(12), 수 공급 전동밸브(13) 수 상태 검출부(50)의 플로우 검출부(51), 제1수위 검출부(52) 및 제2수위 검출부(53)는 현장운영관리시스템(200)부터 직접 제어신호를 수신받아 해당 동작을 수행하도록 구성될 수도 있고, 통신을 통해 정보를 수신하고 수신된 정보에 대응하는 동작을 수행하도록 구성될 수도 있을 것이다.

출입 인증부(70)는 펜스(6)의 출입문에 설치되어 출입문을 잠그거나 잠금 해제하며, 출입문을 통해 감시영역으로 들어가고자 하는 사람의 인증정보를 획득하여 현장운영관리시스템(200)로 출력하며, 출입하고자 하는 사람이 인증에 성공한 허가자이면 현장운영관리시스템(200)의 제어를 받아 출입문의 잠금을 해제하고, 비허가자이면 잠금을 유지한다.

출입 인증부(70)는 강제로 출입문이 개방된 경우 출입문 강제 열림 신호를 현장운영관리시스템(200)로 출력한다.

약품 공급부(60) 및 출입 인증부(70)는 현장운영관리시스템(200)과 IP 통신에 의해 정보를 송수신하도록 구성되는 것이 바람직할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 현장운영관리시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 적용되는 시간에 따른 소독제 농도 감소를 이용한 계수산정을 설명하기 위한 최소 농도 대비 시간에 따른 소독제 농도 감소 그래프를 나타낸 도면이다. 이하 도 4 및 도 5를 참조하여 현장운영관리시스템(200)의 상세 구성 및 동작을 설명한다.

현장운영관리시스템(200)은 제어모듈(110), 저장부(120), 디스플레이부(130), 입력부(140), 통신부(150)를 포함하며, 실시예에 따라 밸브 구동부(170), 펌프 구동부(180), 약품 공급부 구동부(190)를 더 포함할 수도 있으며, 실시예에 따라 수질측정장치(160)가 포함될 수도 있을 것이다.

제어모듈(110)은 본 발명의 현장운영관리시스템(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어모듈(110)의 상세 구성 및 동작은 다른 구성들을 먼저 설명한 후 설명한다.

저장부(120)는 본 발명에 따른 현장운영관리시스템(200)의 동작을 제어하기 위한 제어프로그램을 저장하는 프로그램 영역, 상기 제어프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 일시 저장하는 임시영역, 제어 동작에 따라 발생하는 데이터를 반영구적으로 저장하는 데이터영역을 포함한다. 상기 데이터 영역에는 감시영역 보안상태 정보, 수 상태 정보, 고장정보, 동작 상태 정보, 촬영 영상(동영상 및 정지영상 중 어느 하나 이상), 수 공급 설정 조건 정보, 소독제 유지 기준 시간, 수질 유의 수준 기준 시간, 수질 측정 정보 등이 저장될 수 있을 것이다.

디스플레이부(130)는 제어모듈(110)의 제어를 받아 현장운영관리시스템(200)의 동작 상태에 따른 동작정보 및 동작에 대응하는 다양한 정보들을 디스플레이한다. 상기 정보는 현장운영관리시스템의 운영정보, 현재 물탱크(1)에서 수용가로 공급되는 수돗물의 수질정보, 고장정보 등이 될 수 있을 것이다.

입력부(140)는 현장운영관리시스템(200)의 기능을 제어할 수 있는 버튼 및 스위치들 포함하는 버튼장치, 스위치장치 및 상기 디스플레이부(130)의 화면에 일체로 구성되어 터치된 위치에 대한 위치신호를 출력하는 터치패드, 기능을 선택하고 숫자 및 문자를 입력할 수 있는 다수의 키들을 구비하는 키보드 등과 같은 키 입력장치 등 중 하나 이상을 포함한다.

통신부(150)는 상기 유무선 데이터통신망(600)에 유선으로 접속하여 데이터 통신을 수행하는 유선 통신부(151), 상기 유무선 데이터통신망(600)에 무선으로 접속하여 데이터통신을 수행하는 무선통신부(152) 및 플로우 검출부(51), 제1수위 검출부(52) 및 제2수위 검출부(53)를 포함하는 수 상태 검출부(50)와 연결되어 제1수위 신호, 제2수위 신호 및 플로우 검출 신호를 수신받아 제어모듈(110)로 출력하는 인터페이스부(154)를 포함하며, 실시예에 따라 근거리의 모바일 단말기(500)와 다이렉트 무선통신을 수행할 수 있는 근거리 무선통신부(153)를 더 포함할 수 있을 것이다.

수질측정부(160)는 수용가로 공급되는 공급 수돗물 및 원수 배수관(4)을 통해 배수되는 배수 원수에 대해 다항목의 수질을 측정하고, 측정된 수질정보를 제어모듈(110)로 출력한다. 상기 다항목은 상술한 바와 같이 잔류염소, 탁도, pH, 온도, 전기전도도, 총입자성부유물질, 용존산소, 영양염류(암모니아성질소, 아질산성질소, 질산성질소 등), 중금속 등이 될 수 있을 것이다.

수질측정부(160)는 현장운영관리시스템(200) 내에 설치되어 내부 인터페이스 수단을 통해 연결되도록 구성될 수도 있고, 현장운영관리시스템(200)의 내부 또는 외부에 설치되어 통신부(150)를 통해 연결되어 정보를 송수신하도록 구성될 수도 있을 것이다.

밸브 구동부(170)는 현장운영관리시스템(200)이 직접 제어신호를 출력하는 경우, 제어모듈(110)의 제어에 대응하는 제어신호를 수 유입 전동밸브(12) 및 수 공급 전동밸브(13)로 전송한다.

펌프 구동부(180)는 제어모듈(110)의 제어를 받아 펌프(11)를 구동하기 위한 펌프 구동신호를 펌프(11)로 출력한다.

약품 공급부 구동부(190)는 제어모듈(110)의 제어를 받아 약품 공급부(60)가 소독제를 특정 투여량만큼 유입 원수에 투입하도록 하는 약품 공급부 구동신호를 상기 투여량에 대응하는 시간만큼 상기 약품 공급부(60)로 출력한다.

제어모듈(110)은 수 모니터링부(111), 유입유량 감시부(112), 유출유량 감시부(113), 소독제 투입량 결정부(114), 보안 감시부(115), 정보 연동부(119) 및 시설 제어부(117)를 포함하여 본 발명에 따른 현장운영관리시스템(200)의 전반적인 동작을 제어한다.

구체적으로 설명하면, 수 모니터링부(111)는 수질측정부(160)를 통해 물탱크(1)에서 수돗물 공급관(3)으로 공급되는 공급 수돗물의 수질 및 원수 배수관(4)으로 배수되는 배수 원수 중 하나를 공급받아 수질을 측정한다. 이때 측정되는 수질측정 항목은 잔류염소, 탁도, pH, 온도, 전기전도도, 총입자성부유물질, 용존산소, 영양염류(암모니아성질소, 아질산성질소, 질산성질소 등), 중금속 등이 될 수 있을 것이다.

특히 수질이 점차 나빠지는 현상은 소독능에 큰 영향을 주는 탁도 농도에 의해 결정되므로 수질은 탁도 농도를 기준으로 통계학적 개념인 신뢰구간을 이용하여 판단된다. 신뢰구간을 이용하는 이유는 측정하는 동안 수질을 대표하지 않는 특정 측정값에 의해 발생한 오차를 포함할 수 있고, 향후에도 발생할 수 있는 측정 불확실의 범위를 예측하여 신뢰할 수 있는 기준을 근거로 실재 수질이 나빠지고 있는지를 판단하기 위함이다.

수 모니터링부(111)는 90% 신뢰구간을 이용하여 하기 수학식 1에 의해 s를 계산하고, 하기 수학식 2에 의해 95%%의 유의수준에 대한 탁도 농도를 계산한다.

여기서 x는 탁도 농도값이고, N은 적용된 탁도 농도값의 개수이다.

여기서 t는 분포표에서 90% 신뢰구간에 해당하는 불확실도 값이다.

예를 들어, 탁도 농도가 0.0528, 0.0552, 0.0573 NTU가 측정되고

=0.1601/3=0.0534 이고, t가 2.92라면, 90% 신뢰구간 CI는 다음과 같다.

=0.0528+0.0552+0.0573=0.1653

= 0.002799+0.003047+0.003283 = 0.009118이고,

여기서

=0.1653/3=0.0551이고, t 분포표에서 95% 유의수준에 해당하는 불확실도 값은 4.30이다. 상기 계산값을 이용해서 측정값에 대한 신뢰구간을 계산하면 다음과 같다.

즉, 수 모니터링부(111)는 계산된 신뢰구간의 탁도 값을 기준으로 향후 측정값이 해당 범위를 설정한 시간동안 지속적으로 초과하는 경우 오염된 원수가 물탱크 내로 유입되고 있는 것으로 판단한다.

유입유량 감시부(112)는 하기 수학식 3에 의해 펌프(11)의 가동 시간에 따라 물탱크(1)로 유입되는 유입유량을 실시간으로 계산하여 모니터링한다.

여기서, kW는 펌프(11)의 모터 동력, r은 비중, H는 양정, η는 효율이다.

효율은 최초 운영 시 유출이 없는 상태에서 펌프 가동시간에 따라 상승하는 수위를 기준으로 산정된다.

유출유량 감시부(113)는 상기 유입유량 감시부(112)에서 계산된 유입유량과 통신부(150)의 인터페이스부(154)를 통해 입력되는 물탱크(1)의 수위값에 의해 계산되는 수위 변화값을 기반으로 하기 수학식 4에 의해 실시간 유출유량을 계산한다.

여기서, A는 물탱크(1)의 단면적, h₁은 초기 수위, h₂는 변화된 수위, t₀는 최초 시간, t₁은 h₂ 확인 당시의 시간이다.

소독제 투입량 결정부(114)는 수 모니터링부(111)를 통해 측정된 잔류염소 농도(M/L³)를 하기 수학식 5에 적용하여 소독제 저감 계수(k)를 계산하고, 소독제 저감 계수(k)에 의해 원수 유입관(2)으로부터 공급되는 원수에 투입할 소독제의 투여량을 계산한다.

여기서, C_t = 시간 t에서 잔류염소 농도(M/L³), C₀ = 초기 잔류염소 농도(M/L³), k= 잔류염소의 총감소 계수(T^-1)(소독제 저감 계수), K_b =수체 감소 계수, k_w는 시설 내부벽 감소 계수(L/T), kf는 물질전달 계수(L/T), R은 시설의 반지름(L)이다.

상기 수학식 5에서 잔류염소의 총감소 계수에 영향을 미치는 시설 내부벽 감소 계수(kw), 물질전달 계수(Kf), 시설의 반지름(R)은 소규모 급수시설의 물 양에 대비하면 미미한 부분이므로 계산에서 생략할 수도 있다. 결과적으로 수체 감소 계수(kb)가 가장 큰 인자에 해당하며, 해당 인자는 미생물, 유/무기물과의 상관성이 높은 탁도 농도와 더불어 수은, pH도 고려되어 결정될 수 있다. 여기서 pH는 급격한 변화가 없는 한 소독능에 큰 영향을 미치지 않기 때문에 고려 대상에서 제외할 수 있다.

소독제 투입량 결정부(114)는 최초 미리 설정된 투여량에 대응하는 소독제를 물탱크(1)로 공급되는 원수에 투여하고, 물탱크 유입/유출 유량을 기반으로 체류시간을 산정한 후 이를 바탕으로 투여량 기준의 최초농도 대비 측정시점의 농도를 계산하는 과정을 통해 소독제의 투여량을 결정한다. 최초 농도 대비 시간에 따른 소독제 농도 감소는 도 5와 같이 나타낼 수 있으며, 이러한 과정을 통해 탁도 농도와 수온에 따른 소독제 저감 계수를 조건별로 표 1의 예시와 같이 구축할 수 있으며, 다양한 조건에 해당하는 소독제 저감 계수를 기반으로 소독제 투여량을 결정할 수 있을 것이다.

시설의 특성은 60m³ , 유출유량 8m³/h, 체류시간 450분, 사용 소독제 NaOCl이며, 수질 특성은 탁도 0.1 NTU, 수온 20℃, pH 7.0의 조건인 경우를 예를 들어 소독제 투여량을 계산하는 경우를 설명한다.

소독제 투여량 계산부(114)는 대장균, 세균, 바이러스, 지아디아 까지 불활성화시킬 수 있는 잔류염소 농도를 국립환경과학원에서 제공하는 공포 소독능 계산프로그램을 이용하여 소독능을 계산한다. 이때의 소독능은 1.3mg/L일 것이다.

소독제 투여량 계산부(114)는 1.3mg/L보다 약 1.5배 높은 1.96mg/L의 농도가 되는 소독제 투여량을 계산한다.

소독제 투여량(C_t)의 상세 계산 과정은 표 1과 같이 소독제 저감 계수가 사전 운전을 통해 자동으로 결정되면 전술한 시설의 특성과 하기 수학식 6을 이용한다. 여기서 1.3mg/L은 소독능 계산에 의해 필요한 잔류염소 농도이며, 0.0546은 표 1의 조건에 부함하는 값이고, 450은 체류시간을 의미한다. 그리고 60은 단위환산을 위해 분을 시간으로 바꾸기 위한 것이다.

보안 감시부(115)는 보안부(40)의 영상 촬영부(41)를 구동하고 영상 촬영부(41)로부터 입력되는 영상을 저장부(120)에 저장하여 관리하고, 움직임 검출부(42), 접근 검출부(43), 제1물탱크 접근 검출부(44) 및 제2물탱크 접근 검출부(45)를 통해 감시영역으로 진입하는 물체 및 물탱크(1) 위에 움직이는 물체가 존재하는지의 여부를 검출하고, 출입 인증부(70)를 통해 출입자 인증에 의한 허가자인지 비허가지인지를 판단하며, 그에 따른 출입 인증부(70)를 통해 출입구의 잠김 및 잠김 해제를 제어한다.

정보 연동부(116)는 본 발명의 다른 실시예에 따라 통신부(150)의 유선 통신부(151)를 통해 중앙수질 관리센터(200)와 연결되고, 중앙수질 관리센터(200)를 통한 모바일 단말기(500)와 무선으로 연결되어 현장운영관리시스템(200)에 의해 수집되고 제어되는 정보를 중앙수질 관리센터(200) 및 모바일 단말기(500)들과 공유한다.

또한, 정보 연동부(116)는 근거리 무선통신부(153)를 통해 근거리의 모바일 단말기(500)와 직접 연결되어 근거리 데이터 통신을 통해 시설정보, 운영정보, 수질측정 정보 점검기록 등의 수집되는 정보들을 모바일 단말기(500)들과 공유한다. 상기 모바일 단말기(500)가 정보 연동부(116)를 통해 제공되는 정보를 공유하기 위해 현장운영관리시스템(200)을 보호하는 박스 외측에 현장운영관리시스템(200)의 정보를 공유할 수 있는 접속정보를 포함하는 QR 코드가 인쇄 및 부착되어 있거나, NFC 태그가 부착되어 있을 수 있을 것이다.

시설 제어부(117)는 밸브 구동부(170), 펌프 구동부(180), 약품 공급부 구동부(190)를 제어한다.

도 6은 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 시스템의 수도시설 통합 운영 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면 현장운영관리시스템(200)의 제어모듈(110)은 시스템에 전원이 공급되면 제어모듈(110)은 보안부(40) 및 출입 인증부(70)를 구동하여 수도시설 관리부(100)이 설치된 감시영역에 대한 보안을 실행한다(S100).

보안이 실행되고 있는 상태에서 제어모듈(110)은 입력부(140)를 통해 펌프 구동 명령이 입력되면 펌프 구동부(180)를 통해 펌프(11)를 가동시킨다(S200).

펌프(11)가 가동되면 제어모듈(110)은 수 유입 전동 밸브(12) 및 수 공급 전동 밸브(13)를 제어하여 펌프(11)를 통해 공급되는 원수를 물탱크(1)로 공급하고, 물탱크(1)의 수돗물을 수용가로 공급하기 시작한다(S300).

수돗물이 공급되기 시작하면 제어모듈(110)은 수질측정부(160)를 통해 물탱크(1)에서 수용가로 공급되는 공급 수돗물의 수질을 측정하고, 측정된 수질에 따라 약품 공급부(60)를 제어하여 물탱크(1)로 공급되는 공급 원수에 투여되는 소독제를 투여량을 조절하는 수 처리를 수행한다(S400).

도 7은 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 방법 중 보안 실행 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 7을 참조하여 보안 실행방법을 좀 더 구체적으로 설명하면, 제어모듈(110)은 통신부(150)의 유선 통신부(151), 무선 통신부(152) 및 근거리 무선통신부(153) 중 어느 하나를 통해 영상 촬영부(41)로부터 영상을 수신받아 저장부(120)에 저장하기 시작한다(S111).

영상 획득 시작과 함께 제어모듈(110)은 보안부(40)의 움직임 검출부(42), 접근 검출부(43), 제1물탱크 접근 검출부(44) 및 제2물탱크 접근 검출부(45)를 통해 각 센서를 구동하고 출입 인증부(70)를 구동한다(S113).

모든 센서들 및 출입 인증부(70)가 구동되면 제어모듈(110)은 수도시설 관리부(100)을 보호하는 감시영역으로 접근하는 물체 및 물탱크(1) 위에 존재하는 물체를 검출하기 시작하고, 출입문의 열림 및 출입 승인의 정상 여부를 판단하여 허가자가 출입하는지 비허가자가 출입하는지를 모니터링한다(S115, S117, S119, S121).

특히, 물탱크 위에서 물체가 검출되는 경우 제어모듈(110)은 서로 다른 높이에 설치되는 제1물탱크 접근 검출부(44)와 제2물탱크 접근 검출부(45)에 의해 일정 크기 이상의 물체인지를 식별하는 단계(S123)를 더 포함할 수도 있을 것이다.

감시 영역 내로 물체(사람 또는 동물)가 접근하고 출입문이 강제로 열리는 경우(정상 승인 되지 않고 출입문이 열리는 경우) 또는 물탱크 위에서 일정 크기 아상의 물체가 검출되면 영상 촬영부(41)를 통해 출입자(출입자 추적기술 적용)를 촬영하기 시작하고, 상기 수 유입 전동밸브(12)를 구동하여 상기 원수 유입관(2)을 통해 유입되는 원수를 원수 배수관(4)을 통해 외부로 배출시키고 상기 수 공급 전동밸브(13)를 제어하여 수용가로 공급되는 수돗물을 차단하는 수돗물 공급 차단 절차를 수행한다(S125).

수돗물 공급이 차단되면 제어모듈(110)은 촬영 영상을 포함하는 보안정보를 미리 설정되어 있는 관리자에게 전송한(S127) 후, 침입 이벤트를 저장부(120)에 저장한다(S129).

도 8은 본 발명에 따른 수도시설 통합 운영 방법 중 수 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 제어모듈(110)은 초기 유입 원수량을 기준으로 미리 설정된 소독제 투여량에 따라 약품 공급부(60)를 제어하여 소독제를 유입 원수에 투여하여 유입원수를 소독한다(S411).

소독이 개시되면 제어모듈(110)은 수돗물 유입유량, 유출유량을 계산하고(S413), 수질측정부(160)를 통해 공급 수돗물의 수질을 측정하기 시작하고(S415), 측정되는 공급 수돗물의 수질이 미리 설정된 기준 조건 이하인지를 판단하여 공급 수돗물의 수질을 모니터링하기 시작한다(S417). 상기 기준 조건은 상술한 바와 같이 탁도에 대한 조건일 것이다.

수질이 기준 조건 이하가 아니면 제어모듈(110)은 이전에 잠시 동안만 수질이 기준 조건 이하로 내려감에 의해 카운트되었던 수질 유의 수준 시간을 초기화한다(S419).

수질이 기준조건 이하로 떨어졌으면 제어모듈(110)은 수질 유의 수준 시간을 카운트한다(S421).

수질이 측정되고 수질 유의 수준 시간이 카운트되고 있으면 제어모듈(110)은 수질에 따른 소독제 투여량을 결정하고, 약품 공급부(60)를 제어하여 결정된 소독제 투여량만큼 소독제를 공급 원수에 투여한다(S423).

수질에 따른 투여량만큼 소독제가 투여되면 제어모듈(110)은 수질 유의 수준 시간이 기준 설정시간을 초과하는지를 검사한다(S425). 상기 기준 설정시간은 수질에 따라 달라질 수도 있을 것이다. 이는 원수에 포함되어 수질을 악화시키는 원인(균류, 바이러스 등)에 따라 소독제에 의해 해당 원인을 불활성화시키는 데 소요되는 시간이 다르기 때문이다.

상기 기준설정 시간 동안 소독제를 투여했음에도 수질이 기준 조건 이하이면 제어모듈(110)은 수 유입 전동밸브(12)를 제어하여 유입원수를 원수 배수관(4)으로 배수시키고(S427), 수 공급 전동밸브(13)를 제어하여 물탱크(1)에서 수용가로 공급되는 공급 수돗물을 차단하고, 원수 배수관(4)으로 배수되는 배수 원수를 수질측정부(160)로 공급한다(S429).

배수 원수가 공급되면 제어모듈(110)은 수질측정부(160)를 통해 배수 원수의 수질을 측정하기 시작하고(S431), 배수 원수의 수질이 설정 기준조건을 만족하는지를 검사한다(S433).

배수 원수의 수질이 설정 기준조건을 만족하면 수 유입 전동밸브(12)를 제어하여 펌프(11)에 의해 공급되는 원수를 물탱크(1)로 공급하고, 수 공급 전동밸브(13)를 제어하여 물탱크(1)의 수돗물을 수용가 및 수질측정부(160)로 공급한다(S435).

도 9는 본 발명에 따른 수 처리 방법의 소독제 투입 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 제어모듈(110)은 상술한 바와 같이 유입유량을 계산하고, 물탱크(1)의 수위 변화량과 계산된 유입유량에 의해 유출유량을 계산하며, 유입유량 및 유출 유량에 의해 소독제 저감계수를 계산하며(S511), 소독능을 계산한다(S513).

소독능이 계산되면 제어모듈(110)은 소독능이 기준조건을 만족하는지를 판다고(S515), 기준조건을 만족하면 소독제가 과량 투입되었는지를 판단한다(S517).

소독능이 기준조건 이하이거나 소독제(소독능)가 과량 투입된 것으로 판단되면 제어모듈(110)은 소독제 저감 계수에 의해 소독제 투입량을 계산하고(S519), 계산된 소독제 투입량에 따라 약품 공급부(60)를 제어하여 소독제를 공급 원수에 투여한다(S521).

도 10은 본 발명에 따른 수 처리 방법의 수도시설 관리부(100)의 수 상태 검출부 모니터링 방법을 나타낸 도면이다.

상술한 바와 같이 본원발명은 유입유량, 유출유량, 유입/유출 유량에 의한 소독제 저감 계수 및 소독능을 계산하고, 그에 대응하는 소독재의 투입량을 결정하므로 수 상태 검출부(50)의 플로우 검출부, 제1수위 검출부(52), 제2수위 검출부(53)가 매우 중요한 역할을 수행한다. 따라서 본 발명에서는 상기 수 상태 검출부(50)의 고장 여부 및 상기 수 상태 검출부의 고장여부에 근거한 펌프(11)의 고장 판단을 수행한다.

도 10을 참조하면, 제어모듈(110)은 수 상태 검출부(50)의 플로우 검출부(51), 제1수위 검출부(52), 제2수위 검출부(53)의 출력 값을 분석하여(S611), 플로우 검출부(51), 제1수위 검출부(52) 및 제2수위 검출부(53)의 정상 여부를 판단한다(S613 내지 S625).

판단결과, 플로우 검출부(51), 제1수위 검출부(52) 및 제2수위 검출부가 모두 정상이아면 모든 검출부 정상인 것으로 판정하고(S627), 플로우 검출부(51), 제1수위 검출부(52) 및 제2수위 검출부(53)가 모두 정상이 아닌 것으로 판단되면 펌프(11)가 고장인 것으로 판단하며(S639), 정상이 아닌 검출부에 대응하는 이상 경보를 발생한다(S629 내지 S637).

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

1: 물탱크 2: 원수 유입관
3: 수돗물 공급관 4: 원수 배수관
5: 수 배출관 6: 펜스
11: 펌프 12: 수 유입 전동밸브
13: 수 공급 전동밸브 40: 보안부
41: 영상 촬영부 42: 움직임 검출부
43: 접근 검출부 44: 제1물탱크 접근 검출부
45: 제2물탱크 접근 검출부 50: 수 상태 검출부
51: 플로우 검출부 52: 제1수위 검출부
53: 제2수위 검출부 60: 약품 공급부
70: 출입 인증부 100: 수도시설 관리부
110: 제어모듈 111: 수 모니터링부
112: 유입유량 감시부 113: 유출유량 감시부
114: 소독제 투입량 결정부 115: 보안 감시부
116: 정보 연동부 117: 시설 제어부
120: 저장부 130: 디스플레이부
140: 입력부 150: 통신부
151: 유선 통신부 152: 무선 통신부
153 근거리 무선통신부 154: 인터페이스부
160: 수질측정부 170: 밸브 구동부
180: 펌프 구동부 190: 약품 공급부 구동부
200: 현장운영관리시스템 300: 중앙감시제어시스템
500: 모바일 단말기 600: 유무선 데이터통신망

Claims

물탱크, 상기 물탱크에 원수를 공급하는 원수 유입관, 상기 물탱크에서 수용가로 수돗물을 공급하는 수돗물 공급관을 구비하는 수도시설 관리부를 포함하는 수도시설 통합 운영 시스템에 있어서,
상기 수도시설 관리부는,
제어를 받아 상기 원수를 원수 유입관을 통해 상기 물탱크로 공급하는 펌프;
상기 원수 유입관서 분기되어 상기 펌프에 의해 공급되는 원수를 외부로 배수하는 원수 배수관;
상기 원수 유입관과 원수 배수관의 연결부위에 구성되고 제어를 받아 상기 펌프에 의해 공급되는 원수를 상기 원수 유입관 및 원수 배수관 중 어느 하나로 선택하여 공급하는 수 유입 전동밸브;
상기 수돗물 공급관과 상기 원수 배수관의 연결부위에 구성되고, 제어를 받아 물탱크에서 수용가로 수돗물을 공급하거나 차단하고, 제어를 받아 상기 원수 배수관에서 외부로 공급되는 원수를 공급받아 일부는 제1경로를 통해 외부로 배출하고 일부는 제2경로로 배출하도록 분배하는 경로를 형성하는 수 공급 전동밸브;
유입되는 원수 또는 수돗물에 존재하는 탁도를 포함하는 다항목을 실시간으로 측정할 수 있는 수질측정장치인 수질측정부;
상기 원수 유입관에 설치되어 상기 원수 유입관을 통해 물탱크로 공급되는 유량을 측정하고, 상기 물탱크에 모이는 수돗물의 수위를 측정하여 출력하는 수 상태 검출부;
소독제를 담고 있으며, 상기 원수 유입관에 구성되어 제어에 따라 소독제를 상기 원수 유입관을 통해 물탱크로 공급되는 원수에 투입하는 약품 공급부; 및
상기 수 상태 검출부를 통해 물탱크의 물 공급 제어하고, 상기 수질측정부를 통해 상기 수돗물 공급관을 통해 수용가로 공급되는 수돗물의 수질을 측정하고, 원수의 수질이 미리 저장된 수 공급 설정 조건을 만족하는지를 판단하고, 만족하지 않으면 상기 수 유입 전동밸브를 제어하여 원수를 상기 원수 배수관을 통해 외부로 배수시키고, 상기 수 공급 전동 밸브를 제어하여 수용가로 수돗물이 공급되는 것을 차단하는 수 공급 제어를 수행하고, 상기 수용가로의 수돗물 공급을 차단한 후, 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 상기 원수 배수관을 통해 외부로 배출되는 배수 원수를 상기 제2경로를 통해 유입받아 수질을 측정하며, 상기 배수 원수의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하면 상기 수 유입 전동밸브를 제어하여 원수 배수관으로 공급되는 원수를 차단하고 원수 유입관으로 공급시키며, 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 상기 물탱크의 수돗물이 수용가로 공급되도록 제어하는 현장운영관리시스템을 포함하되,
상기 수 상태 검출부는,
원수 유입관에 구성되어 원수 유입관을 통해 상기 물탱크로 공급되는 원수의 유량을 검출하여 출력하는 플로우 검출부;
상기 물탱크의 내부에 구성되어 상기 물탱크에 보관되는 수돗물의 수위를 측정하는 제1수위 검출부; 및
상기 제1수위 검출부와 다른 위치에 구성되어 상기 물탱크의 내부에 구성되어 상기 물탱크에 보관되는 수돗물의 수위를 측정하는 제2수위 검출부를 포함하고,
상기 현장운영관리시스템은,
상기 수 상태 검출부를 통해 측정되는 유입유량 및 수위에 의해 유출유량을 계산하고, 유입유량 및 유출유량에 의한 소독제 저감 계수 및 소독능을 계산하고, 물의 수질상태, 계산된 소독제 저감 계수 및 소독능에 따른 소독제의 원수 내 유지시간을 계산하고, 상기 유지시간 동안 상기 수 유입 전동밸브 및 수 공급 전동밸브를 제어하여 물탱크의 수돗물을 유지시키고,
상기 수 상태 검출부를 통해 측정되는 유입유량 및 수위에 의해 유출유량을 계산하고, 유입유량 및 유출유량에 의한 소독제 저감 계수를 계산하고, 상기 소독제 저감 계수에 따른 소독제 투여량을 계산하고, 상기 약품 공급부를 상기 계산된 소독제 투여량에 따라 제어하여 상기 소독제 투여량만큼 소독제를 원수 유입관을 통해 흐르는 원수에 투입시키는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 수도시설 관리부가 설치된 감시영역의 복수의 위치에 설치되는 복수의 센서들을 포함하여 비허가자 및 동물의 접근 여부를 검출하는 보안부를 더 포함하되,
상기 현장운영관리시스템은,
상기 보안부를 통해 비허가자 및 동물의 접근이 검출되면 상기 수 유입 전동밸브를 제어하여 원수를 상기 원수 배수관을 통해 외부로 배수시키고, 상기 수 공급 전동 밸브를 제어하여 수용가로 수돗물이 공급되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 시스템.
제7항에 있어서,
상기 보안부는,
상기 물탱크의 상부에서 구성되고, 회전, 틸팅, 인/아웃 기능을 구비하여 상기 감시영역을 촬영하는 카메라를 포함하여, 촬영된 동영상 및 정지영상을 출력하는 영상촬영부;
상기 수도시설 관리부를 보호하고 감시영역을 형성하는 펜스에 구성되는 출입구에 구성되어 사람 및 동물의 접근을 검출하는 접근 검출부;
상기 출입구의 주변에서 물체의 움직임이 발생되는지를 검사하는 움직임 검출부; 및
물탱크 상부에 구성되어 물탱크 상부에서 새로운 물체의 존재를 감지하되 일정 크기 이상의 물체를 감지하는 물탱크 접근 검출부를 포함하되,
상기 현장운영관리시스템은,
상기 접근 검출부, 움직임 검출부 및 물탱크 접근 검출부를 통해 물체가 검출되면 상기 영상촬영부를 통해 물체를 검출한 영역을 촬영하여 동영상 및 정지영상을 획득하고, 획득된 동영상 및 정지영상의 분석에 의해 사람인지 동물인지를 판단하고, 상기 출입구의 출입문이 강제로 열렸는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 시스템.
제8항에 있어서,
상기 출입구에 설치되어 접근한 사람으로부터 인증정보를 획득하여 출력하는 출입 인증부를 더 포함하되,
상기 현장운영관리시스템은,
상기 출입 인증부로부터 수신되는 인증정보와 미리 등록된 인증정보를 비교하여 허가자인지 비허가자인지를 판단하고, 허가자이면 상기 출입문의 잠금을 해제하고, 비허가자이면 출입문의 잠금을 유지하고 상기 보안부를 통해 출입문의 강제 열림 및 파손을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 시스템.
제1항에 있어서,
상기 현장운영관리시스템은,
상기 플로우 검출부, 제1수위 검출부 및 제2수위 검출부의 정상 여부를 검출하고,
상기 플로우 검출부, 제1수위 검출부 및 제2수위 검출부의 정상 여부 판단 결과에 의해 상기 펌프의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 시스템.
제1항에 있어서,
상기 현장운영관리시스템은,
상기 수 공급 제어의 수행 결과, 물탱크에 보관된 수돗물의 소독제 저감 계수 및 소독능, 소독제 유지 시간, 수 상태 검출부의 각 구성의 정상 여부 및 상기 펌프의 고장여부 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 수도시설 관리정보를 생성하여 전송하고,
상기 수도시설 통합 운영 시스템은,
상기 수도시설 관리정보를 수신하여 저장 및 해당 관리자가 볼 수 있도록 해당 관리자의 관리자 단말기로 제공하여 표시시키는 중앙 수질 관리 서버; 및
상기 중앙 수질 관리 서버와 연동하여 중앙 수질 관리 어플리케이션에 따라 요청된 특정 정보를 상기 특정 정보를 요청한 모바일 단말기로 제공하는 어플리케이션 서버를 포함하는 중앙수질 관리센터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 시스템.
제1항에 있어서,
상기 다항목은,
잔류염소, 탁도, 수소이온농도, 온도, 전기전도도, 총입자성부유물질, 용존산소, 영양염류, 중금속 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 시스템.
현장운영관리시스템이 펌프를 가동하여 원수를 원수 유입관을 통해 물탱크로 공급하기 시작하는 원수 유입 과정;
현장운영관리시스템이 상기 물탱크의 수돗물을 수돗물 공급관을 통해 수용가로 공급 과정; 및
상기 현장운영관리시스템이 상기 수돗물 공급관을 통해 수용가로 공급되는 수돗물의 수질을 측정하고, 측정된 수돗물의 수질이 미리 저장된 수 공급 설정 조건을 만족하면 수 유입 전동밸브를 제어하여 상기 원수 유입관을 통해 원수를 물탱크로 공급시키고 수 공급 전동밸브를 제어하여 물탱크의 수돗물이 수돗물 공급관을 통해 수용가로 배출하도록 제어하고, 만족하지 않으면 상기 수 유입 전동밸브를 제어하여 상기 원수 유입관을 통해 유입되는 원수를 원수 배수관을 통해 외부로 배출시키고 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 수용가로 공급되는 원수를 차단하고 상기 원수 배수관을 통해 공급되는 수 중 일부는 제1경로를 통해 외부로 배출하고 일부는 제2경로로 배출하도록 분배하는 수 공급 제어 과정을 포함하되,
상기 수공급 제어 과정에서 측정된 수돗물의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하지 못하면 상기 현장운영관리시스템이 상기 수 공급 전동 밸브의 제어에 의한 상기 원수 배수관을 통해 외부로 배출되는 배수 원수를 상기 제2경로를 통해 공급받아 상기 배수 원수의 수질을 측정하며, 상기 배수 원수의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하면 상기 수 유입 전동밸브를 제어하여 원수 배수관으로 공급되는 원수를 차단하고 원수 유입관으로 공급시키며, 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 상기 물탱크의 수돗물이 수용가로 공급되도록 제어하는 수 공급 재개 과정을 더 포함하되,
상기 수 공급 제어 과정은,
상기 현장운영관리시스템이 약품 공급부를 제어하여 원수 유입관을 통해 물탱크로 공급되는 원수에 미리 설정된 기준 투여량의 소독제를 투여하는 기준 소독 단계;
상기 현장운영관리시스템이 수 상태 검출부의 플로우 검출부를 통해 물탱크로 공급되는 원수의 유입유량을 측정하고, 측정된 유입유량 및 상기 물탱크의 수위에 의한 유출유량을 계산하는 수 유입 및 유출 유량 검출 단계;
수돗물 공급관을 통해 수용가로 공급하는 공급 수돗물의 수질을 측정하는 수질 측정 단계;
측정된 수돗물의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하는지를 검사하는 수질 만족 여부 판단 단계;
수돗물의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하지 못하면 소독제 저감 계수를 계산하고 소독제 저감 계수에 대응하는 소독제(약품) 투여량을 계산한 후 계산된 소독제 투여량에 따라 약품 공급부를 제어하여 소독제를 유입 원수에 투여하는 소독제 조절 단계;
상기 소독제 조절 단계가 수행되고 일정 수질 유의 수준 시간 후에도 수돗물의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하지 않는지를 판단하는 최종 수질 판단 단계; 및
상기 최종 수질 판단 단계에서 수돗물의 수질이 상기 수 공급 설정 조건을 만족하지 못하면 상기 수 유입 전동밸브를 구동하여 상기 원수 유입관을 통해 유입되는 원수를 원수 배수관을 통해 외부로 배출시키고 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 수용가로 공급되는 수돗물을 차단하는 수돗물 공급 차단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 방법.
삭제
제13항에 있어서,
상기 현장운영관리시스템이 수도시설 관리부가 설치된 감시영역의 복수의 위치에 설치되는 복수의 센서들을 포함하는 보안부를 통해 비허가자 및 동물이 수도시설 관리부이 설치된 감시영역에 침입하는지를 모니터링하고, 침입 검출 시 상기 수 유입 전동밸브를 구동하여 상기 원수 유입관을 통해 유입되는 원수를 원수 배수관을 통해 외부로 배출시키고 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 수용가로 공급되는 원수를 차단하는 보안 유지 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 방법.
제15항에 있어서,
상기 보안 유지 과정은,
영상 촬영부를 구동하여 상기 감시 영역의 영상을 획득하는 영상 획득 단계;
움직임 검출부 및 접근 검출부(43) 중 적어도 하나 이상을 통해 사람 또는 동물의 접근 및 움직임이 검출되는지를 분석하는 제1물체 접근 감지 단계;
비허가자 또는 동물이 비정상적으로 출입문을 통해 감시 영역으로 진입하는지를 판단하는 침입 판단 단계; 및
침입으로 판단되면 상기 영상을 저장하고, 상기 수 유입 전동밸브를 구동하여 상기 원수 유입관을 통해 유입되는 원수를 원수 배수관을 통해 외부로 배출시키고 상기 수 공급 전동밸브를 제어하여 수용가로 공급되는 수돗물을 차단하는 수돗물 공급 차단 제어를 수행하는 수 공급 차단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 방법.
제16항에 있어서,
상기 보안 유지 과정은,
제1물탱크 접근 검출부 및 제2물탱크 접근 검출부를 통해 물탱크 상부 물체가 존재하는지를 판단하는 제2물체 접근 감지 단계를 더 포함하고,
상기 제2물체 접근 감지 단계에서 물탱크 상부에서 물체가 감지되면 상기 수 공급 차단 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 방법.
제17항에 있어서,
상기 보안 유지 과정은,
상기 수 공급 차단 단계 후 상기 감시 영역에 침입자가 있음을 알리기 위해 상기 촬영된 영상을 포함하는 침입 통지 정보를 미리 설정된 관리자에게 전송하는 침입 통지 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 방법.
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제13항에 있어서,
상기 현장운영관리시스템이,
플로우 검출부, 제1수위 검출부, 제2수위 검출부 및 펌프의 고장여부를 모니터링하는 수 처리 시설 고장 모니터링 과정; 및
고장 발생 시 고장 난 부분에 대한 정보를 포함하는 고장정보를 관리자에게 제공하는 고장정보 보고 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 방법.
제20항에 있어서,
상기 수 처리 시설 고장 모니터링 과정은,
플로우 검출부가 정상적으로 동작하는지를 판단하는 플로우 검출부 고장 판단 단계;
제1수위 검출부가 정상적으로 동작하는지를 판단하는 제1수위 검출부 고장 판단 단계;
제2수위 검출부의 정상적으로 동작하는지를 판단하는 제2수위 검출부 고장 판단 단계; 및
상기 플로우 검출부, 제1수위 검출부 및 제2수위 검출부가 모두 정상적으로 동작하는지의 여부에 의해 펌프의 고장 여부를 판단하는 펌프 고장 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수도시설 통합 운영 방법.