KR101965713B1 - 하수관거의 합리적 운영을 위한 우수토실 스마트 현장 제어 시스템 - Google Patents

하수관거의 합리적 운영을 위한 우수토실 스마트 현장 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하수관거의 합리적 운영을 위한 우수토실 스마트 현장 제어 시스템으로 우천 시에 우수토실에 유입되는 우수를 수문으로 제어하기 위해 솔레노이드 밸브와 개도계에 의해 수문의 상태를 2중으로 감시하고, 수위 정보, 강우량 정보, 수문 정보를 현장 제어 시스템에서 수집하고 수집 정보를 중앙 제어 시스템으로 송신하며, 중앙 제어 시스템에 포함된 알고리즘에 의해 생성된 제어 정보를 수신하여 상호 통신에 의해 수문을 제어할 수 있는 현장 제어 시스템이다.

Description

하수관거의 합리적 운영을 위한 우수토실 스마트 현장 제어 시스템{SEWERAGE GATE CONTROL SYSTEM}
본 발명은 하수관거의 합리적 운영을 위한 우수토실 스마트 현장 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 우천 시에 우수토실로 유입되는 우수를 수문으로 제어하기 위해 수위계, 개도계(開度計) 등을 통해 현장 정보를 수집하여 중앙 제어 시스템에 송신하고, 중앙제어 시스템에 내장된 기초DB와 유기적인 데이터분석을 통한 알고리즘에 따라 상호 통신에 의해 우수토실의 수문 제어를 통해 우수 및/또는 하수 유량을 제어하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 도시 하수와 우수(雨水, 빗물)를 배제하는 방법에는 합류식 하수도와 분류식 하수도가 있으며, 완전히 분류식화 되지 못 한 채 일부 합류식이 남아 있는 불완전 분류식이라고 하는 합병식도 있다.
합류식 하수도는 오수와 우수를 동일 관거에 의해 배제하는 방식이다.
그러나 합류식 하수도는 도 1에 도시된 바와 같이, 강우 시 오수와 우수가 섞여 하수종말처리장(이하, 처리장)으로 유입되면, 오수가 빗물에 희석되어 처리장 내의 미생물 증식이 저하되어 이를 복원하기 위해 2~3개월 이상의 시간이 소요되므로 효율이 저하된다.
따라서 이러한 문제점을 개선하기 위해 오수관과 우수관을 각각 분리하여 배제하는 분류식 하수도를 채택하여 기존의 합류식 관을 우수관으로 활용하고, 오수관을 새로 신설하는 방식을 취하고 있다.
그러나 분류식 하수도에서도 도 2에 도시된 바와 같이, 비가 오지 않는 경우에도 우수관에 오수가 흐르게 되는 문제가 있다.
이는 분류식 공사를 동의하지 않는 세대와 공사가 불가능한 지역일 경우 기존의 오수관을 우수관에 연결하게 되어 세대에서 발생하는 오수가 우수관에 흐르기 때문이다.
위와 같은 문제점을 개선하기 위해 합류식 관에 있어 우수량이 일정량이 이상 도달할 경우 그 이상의 우수를 처리장으로 송수하지 않고 하천으로 흐르게 하는 우수토실 개선 방법이 개발되었다.
이러한 우수토실에 수문을 설치하여 건기 시 또는 초기 강우 시에 처리장 연결부 쪽으로 수문을 개방하여 오수나 오염물이 하천으로 유입되지 않으며, 강우가 지속되면 수문을 차단하여 우수가 처리장으로 과도하게 유입되지 않기 위한 우수토실 제어 시스템이 개발되고 있다.
본 발명의 배경기술로는, 대한민국 등록특허공보 제10-1253532호(이하, 문헌 1), 대한민국 등록특허공보 제10-1744938호(이하, 문헌 2), 일본 특허공보 특허 제4481920호(이하, 문헌 3) 및 대한민국 등록특허공보 제10-1572959호(이하, 문헌 4)가 있다.
문헌 1은 하수관거 모니터링 및 제어 시스템으로 각 지역의 하수관거의 수질 및 수위정보를 계측하여 누적 통계치를 작성하여 우선순위에 따라 수문을 제어하는 시스템이다.
문헌 1의 시스템은 센싱부를 통해 수온, 이온, pH, 용존산소량, 전기전도도, 염도, 탁도 등의 수질을 측정하고 있으나, 이를 측정하기 위한 장치의 설치 조건이 까다로우며, 많은 비용이 소모된다.
또한, 설치비용에 비해 측정 장치를 유지관리하기 어렵고, 설령 유지가 되더라도 측정값이 이상하여 이를 이용해 수문을 제어할 경우 효율이 현저하게 떨어지는 문제가 있다.
문헌 2는 비점 오염 초기 우수 처리시스템으로 오염물질의 농도가 높은 초기 우수를 처리장으로 보내고, 이후 맑은 우수를 하천으로 방류하기 위해 개폐수단을 빗물감지제어장치로 제어하는 시스템이다.
문헌 2의 시스템은 강우 시 초기 5~10mm의 우수인 초기우수를 처리장 또는 하천으로 유입하는 판단을 빗물감지제어장치를 통해 제어하고 있으나, 구역마다 초기우수가 도달하는 유달 시간이 달라 10mm 이상의 우수에서도 초기우수가 발생되어 이를 하천으로 방류할 경우 하천이 오염되는 문제가 발생된다.
문헌 3은 우수 배수 지원 시스템, 우수 배수 지원 방법 및 배수 제어 시스템으로 복수 지점의 시계열적인 강우량 또는 예측 강우량에 근거하여 처리장에 유입되는 우수의 유입량을 예측하여 펌프의 기동 및 정지를 제어하는 시스템에 관한 것이다.
문헌 3의 시스템 역시도 수질계가 설치되어 있어 유입되는 유입수의 수질을 계측하고 있으나, 수질계로부터 측정된 수질 측정값이 부정확하여 이를 연산 수단에 적용할 경우 오차가 발생되어 효율이 떨어진다.
문헌 4는 계획 논리 조정기(PLC, programmable logic controller) 기반 간이서버를 이용한 현장 설비 모니터링 시스템 및 방법으로 별도의 서버를 구축하지 않고 PLC 기반 간이서버를 이용하여 현장 설비를 효율적으로 감시하는 시스템이다.
문헌 4의 시스템은 PLC 신호를 받아 현장제어반이 설치된 현장 설비의 상태를 감시하여 제어하고 있으나, 설정 값의 변경과 작동시점의 조정이 불가능하다.
<배경기술 문헌>
(문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-1253532호
(문헌 2) 대한민국 등록특허공보 제10-1744938호
(문헌 3) 일본 특허공보 특허 제4481920호
(문헌 4) 대한민국 등록특허공보 제10-1572959호
본 발명은 상기 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 하수관거의 합리적 운영을 위한 우수토실 스마트 현장 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 우천 시에 우수토실로 유입되는 우수를 수문으로 제어하기 위해 수위계, 개도계 등을 통해 현장 정보를 수집하고, 수집된 정보를 중앙 제어 시스템에 송신하여, 중앙제어 시스템에 내장된 기초DB와 유기적인 데이터분석을 통한 알고리즘에 따라 상호 통신에 의해 우수토실 제어가 가능한 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 강우 시 수문을 제어하여 하수관로로 유입되는 오수와 일부 포함된 초기우수를 처리장으로 보내며, 이후 맑은 우수 또는 맑은 우수와 희석된 저 농도의 오수는 하천으로 방류하는 제어 처리 효율이 우수한 시스템을 제공하고자 한다.
나아가, 본 발명은 유지관리가 어렵고 설치 조건이 까다로우며 부정확한 수질 정보를 제공하는 수질계를 사용하지 않고, 기초 DB구축을 위한 현장에서 발생되는 정보를 수집하여 오류를 최소화시켜 우수 및/또는 하수를 제어하고자 한다.
더 나아가, 본 발명은 현장 제어 시스템에 포함된 솔레노이드 밸브 및 우수토실 수문에 포함된 개도계의 상태를 2중으로 감시하여 우수토실 수문을 제어하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 계획 논리 조정기(programmable logic controller)를 기반으로 현장에서 수문(1)을 제어할 수 있는 현장 제어 시스템(2)에 있어서, 현장 제어 시스템(2)은 우수토실에 포함된 수위계를 통해 측정된 수위 정보를 수집하는 수집부(210); 현장 제어 시스템(2)에 포함된 솔레노이드 밸브 및 수문(1)에 포함된 개도계를 통해 수문의 개폐 여부 또는 개폐 정도를 감시하는 감시부(220); 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)에 수집부(210)에서 수집된 정보를 송신하는 송신부(230); 중앙 제어 시스템(3)으로부터 송신된 제어 정보를 유/무선 네트워크를 통해 수신하는 수신부(240); 수신부(240)로부터 수신된 제어 정보를 토대로 수문(1)을 제어하는 제어부(250); 송신된 제어 정보를 토대로 수문(1)에 동력을 발생시키는 동력 발생부(260); 및 수집 정보, 감시 정보, 송신 정보, 수신 정보, 제어 정보 및 동력 발생 정보를 저장하는 데이터베이스부(270)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
감시부(220)는 현장 제어 시스템(2)에 포함된 솔레노이드 밸브를 통해 1차적 상태를 감시하고, 수문(1)에 포함된 개도계를 통해 2차적 상태를 감시하여 수문(1)의 개폐 상태를 2중으로 감시하는 것을 특징으로 한다.
수집부(210)는 배수관로에 포함된 강우량계를 통해 측정되는 강우량 정보를 추가로 수집하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배수관로는 분류식, 합류식 또는 합병식 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 현장 제어 시스템을 구동하기 위한 전원 공급 장치가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 현장 제어 시스템(2) 제어 방법(S100)은 수집부(210)를 통해 수위 정보가 주기적으로 수집되는 단계(S110); 수집된 수위 정보를 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계(S120); 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로부터 송신된 제어 정보가 수신되는 단계(S130); 수신된 제어 정보를 토대로 동력 발생부(260)를 통해 수문(1) 제어를 위한 동력이 발생되는 단계(S140); 제어 정보를 토대로 제어부(250)에서 수문(1)이 제어되는 단계(S150); 수문(1)의 개도계로부터 개도 정보가 수집되는 단계(S160); 수집된 개도 정보가 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계(S170); 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로부터 송신된 정보가 수신되는 단계(S180) 및 수집 정보, 감시 정보, 송신 정보, 수신 정보, 제어 정보 및 동력 발생 정보를 저장하여 데이터베이스화 시키는 단계(S190)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 현장 제어 시스템(2)에 포함된 솔레노이드 밸브를 1차로 감시하고, 수문(1)에 포함된 개도계를 2차로 감시하여 수문(1)의 개폐 상태를 2중으로 감시하는 감시 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 현장 제어 시스템(2)을 포함하는 통합제어시스템은 내장된 기초 DB와 유기적인 데이터분석을 통한 알고리즘을 포함하는 중앙 제어 시스템(3)과 개도계가 포함된 수문(1)을 포함하고, 현장 제어 시스템(2)과 중앙 제어 시스템(3)은 유/무선 네트워크를 통해 상호 통신에 의해 수문(1) 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 현장 제어 시스템(2)을 포함하는 통합제어시스템을 이용한 제어 방법은 현장 제어 시스템(2)부터 수위 정보, 강우량 정보가 수집되어 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계; 수위 정보와 강우량 정보를 수신하여 중앙 제어 시스템(3)에 데이터로 저장되는 단계; 저장된 데이터를 기초로 하여 중앙 제어 시스템(3)에서 알고리즘이 구동되어 우수토실의 제어 우선순위와 수문(1)의 개도율이 결정되어 제어 정보가 현장 제어 시스템(2)로 송신되는 단계; 현장 제어 시스템(2)에 수신된 제어 정보에 의해 수문(1)이 제어되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 현장 제어 시스템은 배수관로의 수문을 제어하기 위해 수위계, 개도계 등을 통해 현장 정보를 수집하고, 수집된 정보를 중앙 제어 시스템에 송신하여, 중앙제어 시스템에 내장된 기초DB와 유기적인 데이터분석을 통한 알고리즘에 따라 상호 통신에 의해 우수토실 제어가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 강우 시 수문을 제어하여 하수관로로 유입되는 오수와 일부 포함된 초기우수를 처리장으로 보내며, 이후 맑은 우수 또는 맑은 우수와 희석된 저 농도의 오수는 하천으로 방류하는 제어 처리 효율이 우수한 효과가 있다.
나아가, 본 발명은 유지관리가 어렵고 설치 조건이 까다로우며 부정확한 수질 정보를 제공하는 수질계를 사용하지 않고, 기초 DB구축을 위해 수위계로부터 수집된 정보를 이용하여 우수 및/또는 하수 유량을 제어하므로 오류가 최소화되어 처리장 유입 시 효율이 증대되거나, 하천 방류 시 환경오염이 방지되는 효과가 있다.
더 나아가, 본 발명은 현장 제어 시스템에 포함된 솔레노이드 밸브 및 우수토실 수문에 포함된 개도계의 상태를 2중으로 감시하여 수문을 제어하여 동력 이상, 이물질, 마찰 등에 의한 작동 여부 오류를 수신하여 수문의 상태를 파악하여 오류로 인한 문제를 사전에 방지하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 합류식 관로의 흐름도이며, 도 2는 일반적인 분류식 관로의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 우수토실 수문을 제어하기 위한 통합제어시스템 제어 시스템의 블록도이다.
도 4는 통합제어시스템 구성도이다.
도 5는 현장 제어 시스템의 흐름도이다.
도 6은 통합제어시스템의 데이터 흐름도이다.
도 7은 현장 제어 시스템과 중앙 제어 시스템 간의 구성도이다.
도 8은 통합제어시스템의 흐름도이다.
도 9는 현장 제어 시스템의 제어 포인트와 중앙 제어 시스템간의 통신 구성도이다.
도 10은 현장 제어 시스템, 수문 및 중앙 제어 시스템의 설치 구성도이다.
도 11은 힌지 수문의 사시도이다.
도 12는 버티컬 수문의 정면도이다.
<부호의 설명>
1: 수문, 2: 현장 제어 시스템, 3: 중앙 제어 시스템,
210: 수집부, 220: 감시부, 230: 송신부, 240: 수신부, 250: 제어부, 260: 동력 발생부, 270: 데이터베이스부,
S110: 수집부를 통해 수위 정보가 주기적으로 수집되는 단계,
S120: 수집된 수위 정보를 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템으로 송신되는 단계,
S130: 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템으로부터 송신된 제어 정보가 수신되는 단계,
S140: 수신된 제어 정보를 토대로 동력 발생부를 통해 수문 제어를 위한 동력이 발생되는 단계,
S150: 제어 정보를 토대로 제어부에서 수문이 제어되는 단계,
S160: 수문의 개도계로부터 개도 정보가 수집되는 단계,
S170: 수집된 개도 정보가 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템으로 송신되는 단계,
S180: 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템으로부터 송신된 정보가 수신되는 단계,
S190: 수집 정보, 감시 정보, 송신 정보, 수신 정보, 제어 정보 및 동력 발생 정보를 저장하여 데이터베이스화 시키는 단계
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다.
본 발명은 여기에서 개시되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기에서 개시되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 되며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환이 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
본 발명은 다양한 변환이 가해질 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명한다. 도면들에서 요소의 크기 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있다.
따라서 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 양상들, 특징들, 실시예들 또는 구현예들은 단독으로 또는 다양한 조합들로 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 청구범위에 의해서 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 하고, 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한 통상의 기술을 가진 사람에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
<실시예 1>
도 3을 참조하면, 하수관거의 합리적 운영을 위한 우수토실 스마트 현장 제어 시스템을 포함하는 통합제어시스템은 현장 제어 시스템(2); 수문(1); 중앙 제어 시스템(3) 및 유/무선 네트워크가 포함될 수 있다.
도 7, 9에 도시된 바와 같이, 현장 제어 시스템(2)은 계획 논리 조정기(programmable logic controller)를 기반으로 하여 현장에서 수문(1)을 제어할 수 있다.
현장 제어 시스템(2)은 수집부(210); 감시부(220); 송신부(230); 수신부(240); 제어부(250); 동력 발생부(260); 및 데이터베이스부(270)가 포함될 수 있다.
수집부(210)는 우수토실에 포함된 수위계를 통해 측정된 수위 정보가 수집될 수 있다.
또한, 수집부(210)는 배수구역에 포함된 강우량계를 통해 측정된 강우량 정보가 추가로 수집될 수 있다.
강우량 정보를 추가로 수집되기 위해서 강우량계가 우수토실 제어 현장별 설치되거나, 배수구역별, 하수처리구역별로 설치될 수 있다.
특히, 배수구역별, 하수처리구역별로 설치될 경우 모든 지역에 설치되기에 한계가 있으므로 대표지역별로 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 수위계는 부자식, 기포식, 압력식, 음파식, 초음파식, 레이더식 또는 영상 중 어느 하나가 선택되어 사용할 수 있고, 바람직하게는 초음파식을 사용할 수 있으나, 설치되는 구역의 특성에 맞게 선택하여 설치해야하므로 이에 한정되지 않는다.
초음파식은 물체에 직접 닿지 않고 측정할 수 있는 비접촉방식이며, 압력이나 습도에 영향이 없는 장점이 있다.
특히, 초음파식 수위계는 우수토실 내에 설치됨에 따라 유속이 발생되어도 측정값에 영향이 없다.
수집부(210)를 통해 수집된 강우량 정보 및 수위 정보는 유/무선 네트워크를 이용하여 송신부(230)를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 송신될 수 있다.
본 발명에서는 수질계 오류로 인한 측정된 수질 정보를 사용하지 않아 오류를 최소화함에 따라 강우량 정보, 수위 정보와 중앙 제어 시스템(3)에 포함된 기초 DB와 유기적인 데이터분석을 통한 알고리즘에 따라 초기 우수 발생과 지속 시간, 초기우수의 유달시간을 예측하고 우수토실 수문(1)의 대상과 제어 시기 및 개폐율을 통제할 수 있다.
감시부(220)는 현장 제어 시스템(2)에 포함된 솔레노이드 밸브 및 수문(1)의 실린더 하우징에 포함된 개도계를 통해 수문의 개폐 여부 또는 개폐 정도를 감시할 수 있다.
특히, 감시부(220)는 현장 제어 시스템(2)에 포함된 솔레노이드 밸브를 통해 1차적 상태를 감시하고, 수문(1) 실린더 하우징에 포함된 개도계를 통해 2차적 상태를 감시하여 수문(1)의 개폐 상태를 2중으로 감시할 수 있다.
이로 인해 동력 이상, 이물질, 마찰 등에 의한 작동 여부 오류를 수신하여 수문의 상태를 파악함으로써 오류로 인한 문제를 사전에 방지할 수 있다.
즉, 수문 제어가 효율적으로 이루어져 하수관로로 유입되는 건기 시 오수와 강우 시 오수가 일부 포함된 초기우수를 처리장으로 보내며, 이후 맑은 우수는 하천으로 방류하여 제어 처리 효율이 우수한 효과가 있다.
또한, 감시부(220)는 후단에 설명할 전원 공급 장치의 전원 공급 여부와 누전 여부, 동력 발생부(260)에서 발생되는 동력 발생 여부를 추가로 감시하여 송신부(230)를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 감시 정보가 송신될 수 있다.
송신부(230)는 유/무선 네트워크를 통해 수집부(210)에서 수집된 강우량 정보 및 수위 정보를 중앙 제어 시스템(3)으로 송신될 수 있다.
또한, 송신부(230)는 감시부(220)에서 제공되는 감시 정보를 중앙 제어 시스템(3)으로 송신될 수 있다.
도 4, 6 및 7에 도시된 바와 같이, 중앙 제어 시스템(3)은 인간 기계 상호작용(HMI, human machine interface)을 기반으로 구성된 수문 개폐 제어 및 초기우수의 검출과 배제 알고리즘에 의해 수문(1)의 제어 정보를 현장 제어 시스템(2)에 송신하여 수문(1)을 제어한다.
이는 현장 제어 시스템(2)과 중앙 제어 시스템(3) 간의 상호 통신에 의해 현장 제어가 가능한 것이다.
수신부(240)는 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로부터 송신된 수문(1)의 제어 정보를 수신할 수 있다.
제어부(250)는 수신부(240)로부터 수문(1)의 제어 정보를 토대로 현장 제어 시스템(2)에 포함된 솔레노이드 밸브가 구동됨에 따라 수문(1)의 개문 또는 폐문으로 제어될 수 있다.
동력 발생부(260)는 제어부(250)의 정보를 토대로 수문을 작동시키기 위해 동력을 발생시킬 수 있다.
또한, 동력 발생부(260)는 솔레노이드 밸브가 포함될 수 있다.
특히, 솔레노이드 밸브는 수문(1) 실린더 하우징에 포함된 실린더와 실린더에 연결된 개도계에 의해 수문(1)의 개폐 상태를 2중으로 감시할 수 있다.
즉, 솔레노이드 밸브는 수문(1)의 실린더와 연결되어 수문(1)을 원격으로 제어할 수 있고, 개도계에도 연결되어 있어 수문 정보를 수집할 수 있는 것이다.
상기 실린더는 피스톤 또는 플런저를 왕복 직선 운동을 하기 위해 유압 실린더를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
데이터베이스부(270)는 수집부(210)에서 수집된 수집 정보; 감시부(220)에서 발생되는 감시 정보; 송신부(230)에서 발생되는 송신 정보; 수신부(240)에서 발생되는 수신 정보; 제어부(250)에서 발생되는 제어 정보 및 동력 발생부(260)에서 발생되는 동력 발생 정보를 데이터베이스화 하여 저장될 수 있다.
또한, 저장된 정보는 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3) 또는 사용자 단말기로 송신되어 백업됨에 따라 사전에 예측하지 못한 사고로 인해 정보가 손상되는 것을 예방할 수 있다.
또한, 현장 제어 시스템(2)에 전원 공급 장치가 더 포함될 수 있다.
전원 공급 장치는 일반 전력, 태양광 전력 또는 풍력 전력 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있으나, 설치되는 장소에 따라 사용되는 전원 공급 장치가 변경되어 시공될 수 있으므로 이에 한정되지 않는다.
현장 제어 시스템(2)은 계획 논리 조정기를 기반으로 하고 있어 기본적으로 무인, 무정지로 운행되고 있으나, 사용자가 직접 방문하여 유지 보수를 수행할 수 있도록 전계표시장치가 포함되어 있어 현장 제어 시스템(2)의 상태 정보를 표시할 수 있다.
상기 전계표시장치는 CRT, LCD, LED, OLED 중 어느 하나 이상이 포함될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상태 정보는 수집부(210)에서 수집된 수집 정보; 감시부(220)에서 발생되는 감시 정보; 송신부(230)에서 발생되는 송신 정보; 수신부(240)에서 발생되는 수신 정보; 제어부(250)에서 발생되는 제어 정보 및 동력 발생부(260)에서 발생되는 동력 발생 정보를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 현장 제어 시스템(2)은 사용자가 직접 방문하여 유지 보수를 수행하기 위해 입력 장치가 더 포함될 수 있다.
상기 입력 장치는 마우스 또는 키보드가 포함될 수 있고, 사용자가 직접 데이터를 입력하여 보수할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 현장 제어 시스템(2)을 이용한 우수토실 수문의 제어 방법은 수집부(210)를 통해 수위 정보가 주기적으로 수집되는 단계(S110); 수집된 수위 정보를 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계(S120); 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로부터 송신된 제어 정보가 수신되는 단계(S130); 수신된 제어 정보를 토대로 동력 발생부(260)를 통해 수문(1) 제어를 위한 동력이 발생되는 단계(S140); 제어 정보를 토대로 제어부(250)에서 수문(1)이 제어되는 단계(S150);수문(1)의 개도계로부터 개도 정보가 수집되는 단계(S160); 수집된 개도 정보가 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계(S170); 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로부터 송신된 정보가 수신되는 단계(S180) 및 수집 정보, 감시 정보, 송신 정보, 수신 정보, 제어 정보 및 동력 발생 정보를 저장하여 데이터베이스화 시키는 단계(S190)를 포함할 수 있다.
먼저, 수집부(210)를 통해 수위 정보가 주기적으로 수집되는 단계(S110)는 우수토실에 포함된 수위계를 통해 측정된 수위 정보가 수집부(210)를 통해 수집된다.
이때, 배수구역에 포함된 강우량계를 통해 측정된 강우량 정보가 추가로 수집될 수 있다.
강우량 정보가 추가 수집됨에 따라 대표지역별로 나누어 지역별로 우수토실 수문(1)을 제어할 수 있는 효과가 있다.
그 후, 수집된 수위 정보를 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계(S120)가 수행되며, 현장 제어 시스템(2)의 송신부(230)에 의해 수집 정보인 수위 정보가 중앙 제어 시스템(3)으로 송신된다.
이때, 중앙 제어 시스템(3)은 송신된 정보를 처리하여 제어 정보를 송신한다.
유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로부터 송신된 제어 정보가 수신부(240)로 수신되는 단계(S130)가 수행된다.
상기 제어 정보는 수문(1)의 개폐 여부에 관한 제어 정보이다.
수신된 제어 정보를 토대로 수문(1)을 제어하기 위해 동력 발생부(260)에 의해 동력이 발생되는 단계(S140)가 수행된다.
다음으로는, 수신된 제어 정보를 토대로 제어부(250)에서 수문(1)이 제어되는 단계(S150)가 수행되는데, 동력 발생부(260)에 포함된 솔레노이드 밸브가 구동됨에 따라 수문(1)의 개문 또는 폐문이 제어된다.
수문(1)의 개도계로부터 개도 정보가 수집부(210)로 수집되는 단계(S160)가 수행된다.
그 후, 수집된 개도 정보가 송신부(230)에 의해 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계(S170)가 수행된다.
유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로부터 송신된 정보가 수신부(240)로 수신되는 단계(S180)가 수행된다.
이때, 수신부(240)로부터 수신된 정보는 제어 정보와 개도 정보의 일치 정보가 포함된다.
상기 제어 정보와 개도 정보의 일치 정보가 일치한 경우, 종료됨과 동시에 수집부(210)를 통해 수위 정보가 주기적으로 수집되는 단계(S110)부터 순차적으로 반복하여 수행될 수 있다.
만일 제어 정보와 개도 정보의 일치 정보가 불일치한 경우, 다시 수신된 제어 정보를 토대로 수문(1)을 제어하기 위해 동력 발생부(260)에 의해 동력이 발생되는 단계(S140)부터 순차적으로 수행되어 문제가 발생되지 않음을 확인할 때까지 반복하여 수행된다.
이로 인해 동력 이상, 이물질, 마찰 등에 의한 작동 여부 오류를 수신하여 수문의 상태를 파악함으로써 오류로 인한 문제를 사전에 방지하는 효과가 있다.
수집 정보, 감시 정보, 송신 정보, 수신 정보, 제어 정보 및 동력 발생 정보를 저장하여 데이터베이스화 시키는 단계(S190)는 각 제어 단계에 따라 정보가 생성되면, 실시간으로 저장하여 데이터베이스화가 수행된다.
또한, 데이터베이스화된 정보는 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3) 또는 사용자 단말기로 송신될 수 있다.
이는 사전에 예측하지 못한 사고로 인해 정보가 손상되는 것을 예방하기 위한 백업화 시키는 것이다.
또한, 감시부(220)에 의해 솔레노이드 밸브를 1차로 확인하고, 개도계를 2차로 확인하여 수문(1)의 개폐 상태를 2중으로 확인하는 감시 단계가 더 포함되어 수행될 수 있다.
상기 감시 단계는 제어되는 단계(S150) 후단과 수집되는 단계(S160) 후단에 추가되어 수행될 수 있다.
즉, 감시 단계가 추가됨에 따라 수문(1)의 상태를 솔레노이드 밸브를 통해 1차적 상태를 확인하고, 개도계를 통해 2차적 상태를 확인하여 수문(1)의 개폐 상태를 2중으로 감시하여 수문(1)을 완벽하게 제어함으로써 오수로 인한 환경오염을 방지하는 효과가 있다.
특히, 개도계에 의해 수문(1)의 동작 상태를 0~100% 또는 단계별(예를 들면, 10, 20, 30%... 등)로 감시부(220)에 의해 수문(1) 상태를 확인할 수 있다.
또한, 중앙 제어 시스템(3)으로 감시 정보가 송신된다.
나아가, 수문(1) 제어가 효율적으로 이루어져 하수관로로 유입되는 오수가 일부 포함된 초기우수를 처리장으로 보내며, 이후 맑은 우수는 하천으로 방류하여 제어 처리 효율이 우수한 효과가 있다.
또 다른 실시예로 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 위에서 설명한 현장 제어 시스템(2)를 포함하는 통합제어시스템은 현장 제어 시스템(2), 수문(1) 및 중앙 제어 시스템(3)이 포함되어 유/무선 네트워크를 통해 상호 통신으로 수문(1)을 제어하여 유량을 제어할 수 있다.
중앙 제어 시스템(3)은 인간 기계 상호작용(HMI)을 포함하고 있으며, 내장된 기초 DB와 유기적인 데이터분석을 통한 알고리즘이 포함될 수 있다.
상기 알고리즘은 강우량 정보, 수위 정보와 기초 DB가 포함되어 인자값을 도출하여 수문의 우선순위와 개도율을 제어하는 제어 정보를 결정할 수 있다.
또한, 중앙 제어 시스템(3)은 처리장에 유입되는 하수량을 주기적으로 수집하여 수문(1)을 제어하기 위한 우선순위를 결정하는 인자로 하수 정보를 구축할 수 있다.
예를 들면, 처리장으로 유입되는 하수량이 한계치를 초과하게 되면, 오수농도가 높은 것 즉, 오수 부하율이 높은 지역을 우선으로 하여 수문(1)을 개문하여 처리장으로 이송시키고, 오수농도가 낮은 것 즉, 오수 부하율이 낮은 지역을 우선으로 하여 수문(1)을 폐문하여 하천으로 방류시킨다.
이때, 중앙 제어 시스템(3)은 폐문 정보를 현장 제어 시스템(2)로 송신하게 되면, 현장 제어 시스템(2)의 솔레노이드 밸브가 작동됨에 따라 수문(1)이 구동된다.
그 후, 수문(1)의 개도계에 수문 정보를 현장 제어 시스템(2)에서 수집하여 중앙 제어 시스템(3)으로 송신된다.
수문(1)은 우수토실 내에 있으며, 개도계는 수문(1)에 포함될 수 있다.
또한, 수문(1)은 힌지 수문, 버티컬 수문, 스윙 수문, 플랩 수문 또는 슬라이딩 수문 중 어느 하나 이상이 포함될 수 있으며, 바람직하게는 힌지 수문 및/또는 버티컬 수문이 포함될 수 있으나, 지역별, 하수 특성에 따라 선택적으로 설치하므로 이에 한정되지 않는다.
도 11에 도시된 바와 같이, 힌지 수문은 수문이 구동되기 위해 힌지가 포함되어 있다.
상기 힌지는 수직운동을 회전운동으로 바꾸어 수문이 구동되며, 수문은 운동 저항력을 줄이기 위해 수문 일 측에 경사각이 형성된다.
상기 경사각은 수문 상부면에서 시작하여 그 각도를 한정할 수 있다. 각도가 90°인 경우 직각면을 이루므로 본 발명이 이루고자하는 목적에 방해되므로 1° 이상 90° 미만의 각을 이룰 수 있다.
바람직하게는 10~80°, 더 바람직하게는 20~70°, 가장 바람직하게는 30~70°의 각을 이룰 수 있다.
특히, 경사각이 45°의 각을 이룰 경우 수문에 발생되는 운동 저항력이 가장 작아 수문이 원활하게 열릴 수 있다.
또한, 경사각을 이루는 단면의 모양이 반드시 직선일 필요는 없으며, 적절한 곡률을 갖는 비직선 모양도 가능하다.
나아가, 경사각에 의해 수문이 닫혀 있는 경우 사람 또는 중량물이 수문 위에 올려있어도 아래로 빠지지 않기 위해 경사각과 맞닿는 프레임에도 경사각이 형성될 수 있다.
이때, 힌지 수문과 지면이 수평을 이루는 0°의 각이 주어지게 되면 힌지 수문 일 측에 설치된 실린더 내의 개도계에 0%로 표시되어 폐문되었음을 의미한다.
또한, 힌지 수문과 지면이 수직을 이루는 90°의 각이 주어지게 되면 힌지 수문 일 측에 설치된 실린더 내의 개도계에 100%로 표시되어 개문되었음을 의미한다.
나아가, 힌지 수문과 지면이 45°의 각이 주어지게 되면 힌지 수문 일 측에 설치된 실린더 내의 개도계에 50%로 표시되어 수문이 반만 열리거나, 반만 닫힘을 의미한다.
도 12에 도시된 바와 같이 버티컬 수문이 구동되기 위해 탄성 기밀장치가 포함되어 있다.
상기 탄성 기밀장치는 수문이 상, 하로 움직일 때 수문이 프레임에 가까이 붙어 틈새를 최소화시켜 수밀을 조절하는 것으로, 수문을 둘러싼 프레임 일 측면에 있는 날개와 수문 사이에 탄성 장치인 스프링이 결합될 수 있다.
상기 버티컬 수문 일 측에 설치된 개도계는 동작 상태를 0~100% 또는 단계별로 표현될 수 있다.
예를 들면, 개도계의 동작 상태가 0%일 경우 폐문되어 있음을 의미하고, 100%일 경우 개문되어 있음을 의미한다.
특히, 수문의 실린더 하우징에 포함된 개도계에 의해 수문의 동작 상태를 수시로 확인하고, 현장 제어 시스템(2)의 솔레노이드 밸브를 통해 수문(1)이 작동됨에 따라 2중으로 수문의 상태를 실시간으로 감시하여 제어함에 따라 동력 이상, 이물질, 마찰 등에 의한 작동 여부 오류를 중앙 제어 시스템(3)을 통해 실시간으로 확인으로 인해 오류로 인한 문제를 사전에 방지할 수 있다.
또한, 통합제어시스템은 현장 제어 시스템(2)과 중앙 제어 시스템(3)이 유/무선 네트워크를 통해 상호통신에 의해 수문(1) 제어가 가능하다.
도 8에 도시된 바와 같이, 현장 제어 시스템(2)부터 수위 정보, 강우량 정보가 수집되어 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계가 수행된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 우수토실에 설치된 수위계로부터 현장 제어 시스템(2)은 수위 정보를 수집할 수 있다.
또한, 현장 제어 시스템(2)은 현장에 설치된 강우량계를 통해 강우량 정보를 동시에 수집할 수 있다.
나아가, 수위 정보와 강우량 정보는 주기적으로 수집될 수 있다.
수집된 정보는 유/무선 네트워크를 통해 현장 제어 시스템(2)의 송신부를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 수위 정보와 강우량 정보가 송신된다.
그 후, 수위 정보와 강우량 정보를 수신하여 중앙 제어 시스템(3)에 데이터로 저장되는 단계가 수행된다.
이때, 중앙 제어 시스템(3)은 수위 정보와 강우량 정보를 데이터로 변환하여 저장되고, 정보가 축적됨에 따라 기초 DB가 구축될 수 있다.
특히, 중앙 제어 시스템(3)은 HMI 신호를 이용하고, 현장 제어 시스템(2)은 PLC 신호를 이용함에 따라 중앙 제어 시스템(3)의 변환부를 통해 각 시스템에 맞는 신호로 변화하는 작업이 수행된 후, 저장된다.
다음으로 저장된 데이터를 기반으로 하여 중앙 제어 시스템(3)에서 알고리즘이 구동되어 인자값을 도출하여 우수토실의 수문(1) 제어 우선순위와 수문(1)의 개도율이 결정되어 제어 정보가 현장 제어 시스템(2)로 송신되는 단계가 수행된다.
중앙 제어 시스템(3)의 알고리즘은 강우량계, 수위계, 기초 DB을 토대로 우수토실의 수문 제어 우선순위와 수문(1)의 개도율이 결정되어 제어 정보가 생성된다.
상기 기초 DB는 중앙 제어 시스템(3)의 로딩부를 통해 초기 데이터를 로딩하고, 초기 데이터를 바탕으로 수집 또는 저장된 정보를 자동으로 축적된 데이터를 의미한다.
예를 들면, 수위 정보, 현장 제어 시스템 수량, 지역·지구에 따른 초기우수의 발생과 대상 우수토실까지의 유달시간 또는 지속시간, 초기우수의 발생 이후 수위, 수질변화, 연일 강우 및 건들장마의 수질 등을 초기 데이터로 로딩 될 수 있다.
하기 [표 1]은 알고리즘의 예시도이다.
구 분 강우 수 위 초기 데이터 →
(정보축적)기초 DB		 알 고 리 즘
청천(평시) 시 없음 기준치 이내 수질 및 유량 구축 강우+수위= 평시 오수 발생



강우		 초기 발생 기준치 초과 지역, 지구에 따른 초기우수의 발생과 유달시간/지속시간 강우+수위+기초 DB
= 초기우수 판단
지속 발생 기준치 초과 초기우수의 발생 이후 수질 및
유량 구축		 오수+우수=저 농도 하수
하수처리장 용량 한계치
연일 발생 기준치 초과 연일 및 건들장마의 수질 및
유량 구축		 연일 및 수 일 이내의 강우 발생 시, 초기우수의 판단
표 1에 도시된 바와 같은 알고리즘을 통해 우수토실의 수문(1)의 제어 우선순위를 결정하고 동시에 수문(1)의 개도율이 결정되어 제어 정보가 현장 제어 시스템(2)로 송신된다.
이러한 알고리즘에 의해 수문(1)이 제어됨에 따라 수위에 의한 현장 제어 시스템으로만 수문을 제어함에 따라 발생되었던 수문 제어의 오류와, 제어 기준이 명확하지 않아 발생되는 수질 오염을 최소화하는 효과가 있다.
예를 들면, 청전 시 강우량이 없고, 수위가 기준치 이내의 경우 평시 오수 발생으로 인식하여 수문(1)이 개문되도록 하여 오수를 처리장으로 이송시킨다.
또한, 강우 발생 시는 초기, 지속, 연일로 구분된다.
강우 발생은 즉, 강우 정보와 수위 정보를 현장 제어 시스템(2)을 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 수신되는 것으로 이해할 수 있다.
특히, 중앙 제어 시스템(3)에 내장된 기초 DB에 의해 평시오수, 초기우수, 저 농도 하수, 우수로 구분하여 수문(1)의 개폐 여부를 제어하는 것이다.
예를 들면, 초기 강우 시 강우, 수위, 기초 DB를 토대로 초기우수임을 판단하여 수문(1)이 개문되도록 하여 초기우수를 처리장으로 이송시킨다.
만일, 강우가 지속될 경우 현장 제어 시스템(2)에서 지속적으로 정보를 수집하여, 중앙 제어 시스템(3)에서 오수와 우수가 희석되어 저 농도 우수 또는 우수로 판단됨에 따라 수문(1)이 폐문되도록 하여 이를 하천으로 방류시킨다.
또한, 강우가 연일 또는 건들장마(수 일 이내에 반복되는 강우)가 발생될 경우 알고리즘에 의한 초기우수의 발생 또는 지속 강우를 판단하여 수문(1)이 개문 또는 폐문되도록 한다. 초기우수로 판단될 시 수문(1)이 개문되도록 하여 초기우수를 처리장으로 이송시킨 후, 현장 제어 시스템(2)에서 지속적으로 정보를 수집하여, 중앙 제어 시스템(3)에서 오수와 우수가 희석되어 저 농도 우수 또는 우수로 판단됨에 따라 수문(1)이 폐문되도록 하여 이를 하천으로 방류시킨다.
즉, 현장 제어 시스템(2)로 송신되는 제어 정보는 수문(1)의 개문 또는 폐문 결정 정보가 포함된다.
또한, 현장 제어 시스템(2)로 송신되는 제어 정보는 수문(1) 제어 우선순위 정보가 더 포함된다.
예를 들면, 처리장으로 유입되는 하수량이 한계치를 초과하게 되면, 오수농도가 높은 것 즉, 오수 부하율이 높은 지역을 우선으로 하여 수문(1)을 개문하여 처리장으로 이송시키고, 오수농도가 낮은 것 즉, 오수 부하율이 낮은 지역을 우선으로 하여 수문(1)을 폐문하여 하천으로 방류시킨다.
즉, 현장 제어 시스템(2)로 송신되는 제어 정보는 수문(1) 제어 정보가 포함되는 것으로 예를 들면, 인자값이 평시 오수 발생 또는 초기우수일 경우 오수 부하율이 높은 지역을 우선으로 하여 수문(1)이 차례로 개문되는 제어 정보가 결정되고, 인자값이 저 농도 하수일 경우 오수 부하율이 낮은 지역을 우선으로 하여 수문(1)이 차례로 폐문되는 제어 정보가 결정되는 것을 의미한다.
따라서 중앙 제어 시스템(3)에서 송신된 제어 정보 즉, 현장 제어 시스템(2)에 수신된 제어 정보에 의해 수문(1)이 제어가 진행되는 것이다.
현장 제어 시스템(2)은 수신부로 수신된 제어 정보를 통해 수문(1)을 제어하기 위해 현장 제어 시스템(2)에 포함된 솔레노이드 밸브가 구동되어 수문(1)을 열거나, 닫음으로써 수문(1)이 제어된다.
다음 현장 제어 시스템(2)에 수문(1)의 개도 정보가 수집되어 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계가 수행된다.
현장 제어 시스템(2)의 수집부에서 수문(1)의 실린더 하우징에 포함된 개도계를 통해 수문(1)의 동작 상태를 개도 정보로 수집된다.
수집된 개도 정보는 현장 제어 시스템(2)의 송신부에 의해 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)의 수신부로 송신된다.
이후, 중앙 제어 시스템(3)에서 개도 정보의 일치여부가 확인되는 단계가 수행된다.
이는 중앙 제어 시스템(3)에서 알고리즘이 구동되어 생성된 제어 정보와 현장 제어 시스템(2)에 수문(1)의 개도 정보가 수집되어 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계에서 수신된 개도 정보를 비교하여 일치여부가 확인된다.
중앙 제어 시스템(3)에서 개도 정보의 일치여부가 확인되는 단계에서 일치일 경우, 통합제어시스템은 종료됨과 동시에 현장 제어 시스템(2)부터 정보가 수집되어 중앙 제어 시스템으로 송신되는 단계가 순차적으로 자동 수행되어 수문(1) 제어가 가능하다.
위의 단계에서 불일치일 경우, 현장 제어 시스템(2)에 수신된 제어 정보에 의해 수문(1)이 제어되는 단계부터 다시 순차적으로 수행되고, 일치될 때까지 단계가 반복 수행된다.
따라서 현장 제어 시스템(2)에 포함된 솔레노이드 밸브를 통해 1차적 수문 상태를 감시하고, 수문(1) 실린더 하우징에 포함된 개도계를 통해 2차적 상태를 감시하여 수문(1)의 개폐 상태를 2중으로 감시하여 동력 이상, 이물질, 마찰 등에 의한 작동 여부 오류를 사전에 파악할 수 있다.
즉, 오류로 인한 문제를 사전에 방지하고, 수문 제어가 효율적으로 이루어져 하수관로로 유입되는 오수와 일부 포함된 초기우수를 처리장으로 보내며, 이후 맑은 우수는 하천으로 방류함에 따라 처리장의 효율이 향상되는 효과가 있다.
특히 기존의 현장 제어 시스템의 수위 정보만으로 수문을 제어함에 따라 발생되는 다량의 우수 유입으로 인한 처리장 효율 저하, 오수와 초기우수의 유입으로 인한 하천의 수질 오염 등의 문제를 개선하기 위해 기초 DB를 토대로 구축된 알고리즘을 탑재한 중앙 제어 시스템을 도입하여 문제가 최소화되었다.
본 발명은 하수관거의 합리적 운영을 위한 우수토실 스마트 현장 제어 시스템으로 우천 시 우수토실로 유입되는 우수를 수문으로 제어하기 위해 솔레노이드 밸브와 개도계에 의해 수문의 상태를 2중으로 감시하고, 수위 정보, 강우량 정보, 수문 정보를 수집하여 알고리즘을 포함하는 중앙 제어 시스템과 상호 통신에 의해 수문 제어 시, 오류가 최소화되는 산업상 이용가능한 발명이다.

Claims (9)

  1. 계획 논리 조정기(programmable logic controller)를 기반으로 현장에서 수문(1)을 제어할 수 있는 현장 제어 장치(2)에 있어서,
    수문(1)은 수직운동을 회전운동으로 바꾸는 힌지와 수문 상부면에서 시작하여 10 내지 80°의 경사각이 포함된 힌지 수문이며,
    하수관거에 설치되는 현장 제어 장치(2)는 우수토실에 포함된 수위계를 통해 측정된 수위 정보와 배수구역에 포함된 강우량계를 통해 측정되는 강우량 정보를 수집하는 수집부(210);
    현장 제어 장치(2)에 포함된 솔레노이드 밸브 및 수문(1)에 포함된 개도계를 통해 수문의 개폐 여부 또는 개폐 정도를 감시하는 감시부(220);
    유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)에 수집부(210)에서 수집된 정보를 송신하는 송신부(230);
    중앙 제어 시스템(3)으로부터 송신된 제어 정보를 유/무선 네트워크를 통해 수신하는 수신부(240);
    수신부(240)로부터 수신된 제어 정보를 토대로 수문(1)을 제어하는 제어부(250);
    송신된 제어 정보를 토대로 수문(1)에 동력을 발생시키는 동력 발생부(260);
    수집 정보, 감시 정보, 송신 정보, 수신 정보, 제어 정보 및 동력 발생 정보를 저장하는 데이터베이스부(270) 및 현장 제어 장치(2)를 구동하기 위한 전원 공급 장치를 포함하며,
    감시부(220)는 현장 제어 장치(2)에 포함된 솔레노이드 밸브를 통해 1차적 상태를 감시하고, 수문(1)에 포함된 개도계를 통해 2차적 상태를 감시하여 수문(1)의 개폐 상태를 2중으로 감시하고,
    동력 발생부(260)는 솔레노이드 밸브가 포함되어 수문(1)의 실린더와 개도계에 연결되어 수문(1)을 제어하며,
    우천 시에 수문(1)을 개문하여 오수가 포함된 초기우수를 처리장으로 이송시키고, 수문(1)을 폐문하여 맑은 우수 또는 우수에 희석된 오수를 하천으로 방류하는 것을 특징으로 하는, 스마트 현장 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 수집부(210)를 통해 수위 정보가 주기적으로 수집되는 단계(S110);
    수집된 수위 정보를 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계(S120);
    유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로부터 송신된 제어 정보가 수신되는 단계(S130);
    수신된 제어 정보를 토대로 동력 발생부(260)를 통해 수문(1) 제어를 위한 동력이 발생되는 단계(S140);
    제어 정보를 토대로 제어부(250)에서 수문(1)이 제어되는 단계(S150);
    하수관거에 설치되는 현장 제어 장치(2)에 포함된 솔레노이드 밸브를 1차로 감시하고, 수문(1)에 포함된 개도계를 2차로 감시하여 수문(1)의 개폐 상태를 2중으로 감시하는 감시단계;
    수문(1)의 개도계로부터 개도 정보가 수집되는 단계(S160);
    수집된 개도 정보가 유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계(S170);
    유/무선 네트워크를 통해 중앙 제어 시스템(3)으로부터 송신된 정보가 수신되는 단계(S180) 및
    수집 정보, 감시 정보, 송신 정보, 수신 정보, 제어 정보 및 동력 발생 정보를 저장하여 데이터베이스화 시키는 단계(S190)를 포함하며,
    수문(1)은 수직운동을 회전운동으로 바꾸는 힌지와 수문 상부면에서 시작하여 10 내지 80°의 경사각이 포함된 힌지 수문이며,
    동력 발생부(260)는 솔레노이드 밸브가 포함되어 수문(1)의 실린더와 개도계에 연결되어 수문(1)을 제어하며,
    우천 시에 수문(1)을 개문하여 오수가 포함된 초기우수를 처리장으로 이송시키고, 수문(1)을 폐문하여 맑은 우수 또는 우수에 희석된 오수를 하천으로 방류하는 것을 특징으로 하는, 스마트 현장 제어 장치 제어 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1의 스마트 현장 제어 장치(2)를 포함하는 통합제어장치에 있어서,
    통합제어장치는, 내장된 기초 DB와 유기적인 데이터분석을 통한 알고리즘을 포함하는 중앙 제어 시스템(3)과 개도계가 포함된 수문(1)을 포함하고,
    현장 제어 장치(2)와 중앙 제어 시스템(3)은 유/무선 네트워크를 통해 상호 통신에 의해 수문(1) 제어가 가능하며,
    수문(1)은 수직운동을 회전운동으로 바꾸는 힌지와 수문 상부면에서 시작하여 10 내지 80°의 경사각이 포함된 힌지 수문이며,
    현장 제어 장치(2)는 하수관거에 설치되며,
    우천 시에 수문(1)을 개문하여 오수가 포함된 초기우수를 처리장으로 이송시키고, 수문(1)을 폐문하여 맑은 우수 또는 우수에 희석된 오수를 하천으로 방류하는 것을 특징으로 하는, 스마트 현장 제어 장치(2)를 포함하는 통합제어장치.
  9. 청구항 8의 스마트 현장 제어 장치(2)를 포함하는 통합제어장치를 이용한 제어 방법에 있어서,
    현장 제어 장치(2)로부터 수위 정보, 강우량 정보가 수집되어 중앙 제어 시스템(3)으로 송신되는 단계;
    수위 정보와 강우량 정보를 수신하여 중앙 제어 시스템(3)에 데이터로 저장되는 단계;
    저장된 데이터를 기초로 하여 중앙 제어 시스템(3)에서 알고리즘이 구동되어 우수토실의 제어 우선순위와 수문(1)의 개도율이 결정되어 제어 정보가 현장 제어 장치(2)로 송신되는 단계;
    현장 제어 장치(2)에 수신된 제어 정보에 의해 수문(1)이 제어되는 단계를 포함하며,
    수문(1)은 수직운동을 회전운동으로 바꾸는 힌지와 수문 상부면에서 시작하여 10 내지 80°의 경사각이 포함된 힌지 수문이며,
    현장 제어 장치(2)는 하수관거에 설치되며,
    우천 시에 수문(1)을 개문하여 오수가 포함된 초기우수를 처리장으로 이송시키고, 수문(1)을 폐문하여 맑은 우수 또는 우수에 희석된 오수를 하천으로 방류하는 것을 특징으로 하는, 현장 제어 장치(2)를 포함하는 통합제어장치를 이용한 제어 방법.
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