KR102119961B1 - ＩｏＴ 센서 데이터를 활용한 오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 시스템 및 그 탐지 방법 - Google Patents

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Abstract

오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 시스템은, 오폐수 및 오폐수의 처리에 사용되는 적어도 하나의 약품이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 제 1 탐지기; 및 상기 오폐수 처리 시스템에 설치된 다수의 센서로부터의 측정값을 군집화하고, 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값에 의해 장애를 탐지하는 제 2 탐지기;를 포함한다.

Description

ＩｏＴ 센서 데이터를 활용한 오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 시스템 및 그 탐지 방법{MALFUNCTIONING DETECTION SYSTEM OF WASTE WATER TREATMENT SYSTEM USING IoT SENSOR DATA AND DETECTION METHOD THEREFOR}
본 발명은 IoT 센서 데이터를 활용한 오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 시스템 및 그 탐지 방법에 관한 것이다.
근래 환경 문제가 크게 대두하고 있는 가운데, 오폐수 처리 시스템의 장애를 관리할 수 있는 장애 탐지 시스템은 더욱 효율적으로 설계가 될 필요가 있다.
일반적으로 오폐수 처리 시스템은, 다수의 탱크/수조, 다수의 배관 및 다수의 펌프를 이용하여 원수인 오폐수를 최종적으로 슬러지로 농축하게 된다. 그런데 이러한 복잡한 오폐수 처리 시스템에서 각 부분에 설치된 센서의 측정값을 센서 각각에 대한 값에 대해서만 분석하였을 경우에는, 복잡한 장애 기전 때문에 장애 발생 여부를 정확하게 탐지하기 어렵다.
따라서, 오폐수 처리 시스템의 각 부분의 상호 작용을 고려하여 장애를 탐지할 필요가 있다.
국내등록특허공보 제10-0935364호 : 수위 변화에 따른 퍼지모델을 이용한 무인 원격 수처리 통합관리시스템 및 그 방법.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 오폐수 처리 시스템에서 각 부분에 설치된 센서의 측정값들을 조합하여 다단계에 의해 장애를 탐지하는 것에 의해 장애를 정확하게 탐지할 수 있는 IoT 센서 데이터를 활용한 오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 시스템 및 그 탐지 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 시스템은, 상기 오폐수 처리 시스템과 관련하여 측정된 다수의 측정값을 이용하여 오폐수 및 오폐수의 처리에 사용되는 적어도 하나의 약품이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 제 1 탐지기;를 포함한다.
상기 적어도 하나의 약품은, 황산알루미늄 용액 및 폴리머 용액을 포함하고, 상기 제 1 탐지기는, 오폐수 집수조, 황산알루미늄 용액 저장 탱크 및 폴리머 용액 저장조와 관련된 다수의 측정값을 조합하여, 상기 오폐수, 상기 황산알루미늄 용액 및 상기 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 다수의 측정값을 이용하여 상기 제 1 탐지기는, 상기 오폐수 집수조로부터 배출되는 상기 오폐수를 이송하기 위한 오폐수용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액 저장 탱크로부터 배출되는 상기 황산알루미늄 용액을 이송하기 위한 황산알루미늄 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 폴리머 용액 저장조로부터 배출되는 상기 폴리머 용액을 이송하기 위한 폴리머 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액 저장 탱크로부터 배출된 상기 황산알루미늄 용액이 이송되는 황산알루미늄 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 및 상기 폴리머 용액 저장조로부터 배출된 상기 폴리머 용액이 이송되는 폴리머 용액 계량조의 수위의 감소 여부;를 탐지하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 제 1 탐지기에서는, 상기 오폐수용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 폴리머 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 및 상기 폴리머 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 중 적어도 2개의 정보를 조합한 다수의 판단 경로를 이용하여, 정상적으로 상기 오폐수, 상기 황산알루미늄 용액 및 상기 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 장애 탐지 시스템은, 상기 오폐수 처리 시스템에 설치된 다수의 센서로부터의 측정값을 군집화하고, 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값에 의해 장애를 탐지하는 제 2 탐지기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값은, 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 적어도 하나의 수조 또는 탱크에 저장된 용액의 수위 및 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 수조 또는 탱크와 연결된 적어도 하나의 배관의 압력값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 군집화는, 3개의 센서로부터 측정된 3개의 값을 이용하여 하나의 군집을 구성하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 3개의 센서 중 제 1 센서는, 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 하나의 수위를 측정하기 위한 센서이고, 상기 3개의 센서 중 제 2 센서는, 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 적어도 하나와 연결된 배관의 압력을 측정하기 위한 센서인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 3개의 센서 중 제 3 센서는, 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 하나의 수위를 측정하기 위한 센서; 또는, 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 적어도 하나와 연결된 배관의 압력을 측정하기 위한 센서;인 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값 중 적어도 하나는, 상기 오폐수 집수조의 수위, 상기 황산알루미늄 용액 저장 탱크의 수위 또는 폴리머 용액 저장조의 수위를 측정한 값인 것을 특징으로 한다. 아울러, 상기 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값 중 적어도 하나는, 상기 오폐수 집수조로부터 배출되는 오폐수가 이송되는 배관의 압력인 오폐수 이송 배관 압력; 또는, 오폐수의 처리 결과, 침전된 슬러지가 이송되는 배관의 압력인 슬러지 이송 배관 압력;인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 방법은, 상기 오폐수 처리 시스템과 관련하여 측정된 다수의 측정값을 이용하여, 오폐수 및 오폐수의 처리에 사용되는 적어도 하나의 약품이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 제 1 탐지 단계;를 포함한다.
상기 적어도 하나의 약품은, 황산알루미늄 용액 및 폴리머 용액을 포함하고, 상기 제 1 탐지 단계는, 오폐수 집수조, 황산알루미늄 용액 저장 탱크 및 폴리머 용액 저장조와 관련된 다수의 측정값을 조합하여, 상기 오폐수, 상기 황산알루미늄 용액 및 상기 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 장애 탐지 방법은, 다수의 측정값을 이용하여 상기 제 1 탐지 단계에서, 상기 오폐수 집수조로부터 배출되는 상기 오폐수를 이송하기 위한 오폐수용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액 저장 탱크로부터 배출되는 상기 황산알루미늄 용액을 이송하기 위한 황산알루미늄 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 폴리머 용액 저장조로부터 배출되는 상기 폴리머 용액을 이송하기 위한 폴리머 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액 저장 탱크로부터 배출된 상기 황산알루미늄 용액이 이송되는 황산알루미늄 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 및 상기 폴리머 용액 저장조로부터 배출된 상기 폴리머 용액이 이송되는 폴리머 용액 계량조의 수위의 감소 여부;를 탐지하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 제 1 탐지 단계에서는, 상기 오폐수용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 폴리머 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 및 상기 폴리머 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 중 적어도 2개의 정보를 조합한 다수의 판단 경로를 이용하여, 정상적으로 상기 오폐수, 상기 황산알루미늄 용액 및 상기 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 장애 탐지 방법은, 상기 오폐수 처리 시스템에 설치된 다수의 센서로부터의 측정값을 군집화하고, 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값에 의해 장애를 탐지하는 제 2 탐지 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값은, 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 적어도 하나의 수조 또는 탱크에 저장된 용액의 수위 및 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 수조 또는 탱크와 연결된 적어도 하나의 배관의 압력값을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 IoT 센서 데이터를 활용한 오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 시스템 및 그 탐지 방법에 따르면, 오폐수 처리 시스템에서 각 부분에 설치된 센서의 측정값들을 조합하여 다단계에 의해 장애를 탐지하는 것에 의해 장애를 정확하게 탐지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오폐수 처리 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 시스템의 구성도.
도 3은 오폐수 처리 시스템에 설치된 다수의 센서에 따른 측정값.
도 4는 제 1 탐지기에 의한 장애 탐지 방법의 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 IoT 센서 데이터를 활용한 오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 시스템 및 그 탐지 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
먼저, 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오폐수 처리 시스템(100)의 구성도를 나타낸다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오폐수 처리 시스템(100)은, 오폐수 집수조(101), 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102), 수산화나트륨 용액 저장 탱크(103), 폴리머 용액 저장조(104), 황산알루미늄 용액 계량조(105), 폴리머 용액 계량조(106), 반응조(107), PH 조정조(108), 응집조(109), 완속 응집조(110), 급속 침전조(111), 방류조(112) 및 농축조(113)를 포함하는 탱크 또는 수조를 구비한다. 다만, 탱크라는 용어로 본 발명에 기재되어 있는 구성이라고 할지라도 수조로 대체될 수 있으며, 수조라는 용어로 본 발명에 기재되어 있는 구성이라고 할지라도 탱크로 대체될 수 있음은 물론이다.
오폐수 집수조(101)는, 공장으로부터의 오폐수의 원수가 모이는 수조이다. 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)는 황산알루미늄 용액이 들어 있는 탱크이고, 수산화나트륨 용액 저장 탱크(103)는 수산화나트륨 용액이 들어 있는 탱크이고, 폴리머 용액 저장조(104)는 수돗물을 공급받아 폴리머 용액을 제조 및 저장하는 수조이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오폐수 처리 시스템(100)은, 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)로부터 직접 반응조(107)로 황산알루미늄 용액을 투입하는 것이 아니라, 황산알루미늄 용액 계량조(105)를 통해 황산알루미늄 용액의 반응조(107)에의 투입량을 정확히 계산하며 투입하는 것에 그 특징이 있다. 반응조(107)에서 반응한 용액은, PH 조정조(108)로 이송되어 수산화나트륨 용액 저장 탱크(103)로부터의 수산화나트륨 용액을 이용하여 PH를 조정하게 된다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오폐수 처리 시스템(100)은, 폴리머 용액 저장조(104)로부터 직접 응집조(109)로 폴리머 용액을 투입하는 것이 아니라, 폴리머 용액 계량조(106)를 통해 폴리머 용액의 응집조(109)에의 투입량을 정확히 계산하며 투입하는 것에도 그 특징이 있다.
PH 조정조(108)로부터 PH 조정된 용액은 응집조(109)로 이송되어, 폴리머 용액을 이용하여 1차 응집되고, 완속 응집조(110)에서 2차로 응집되게 된다.
완속 응집조(110)에 의해 응집 완료 후, 급속 침전조(111)에서 침전된 후, 침전되지 않은 용액은 방류조(112)를 통해 방류되고, 침전된 슬러지는 농축조(113)로 이송되어 농축된다.
아울러, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오폐수 처리 시스템(100)은, 탱크 또는 수조와 연결하는, 다수의 배관을 구비할 필요가 있다. 또한, 다수의 배관에는 펌프를 설치하여, 해당 용액 등의 이송을 원활하게 할 필요가 있다.
펌프로는, 오폐수용 펌프(P1), 황산알루미늄 용액용 펌프(P2), 수산화나트륨 용액용 펌프(P3), 폴리머 용액용 펌프(P4) 및 슬러지용 펌프(P5)를 예로 들 수 있다.
오폐수용 펌프(P1)는, 오폐수 집수조(101)와 반응조(107) 사이의 배관에 설치되며, 오폐수용 오폐수 집수조(101)로부터 반응조(107)로의 오폐수를 펌핑하여 이송하는 역할을 한다. 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)는, 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)와 황산알루미늄 용액 계량조(105) 사이의 배관에 설치되며, 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)로부터 황산알루미늄 용액 계량조(105)로의 황산알루미늄 용액을 펌핑하여 이송하는 역할을 한다. 아울러, 수산화나트륨 용액용 펌프(P3)는, 수산화나트륨 용액 저장 탱크(103)와 PH 조정조(108) 사이의 배관에 설치되며, 수산화나트륨 용액 저장 탱크(103)로부터 PH 조정조(108)로의 수산화나트륨 용액을 펌핑하여 이송하는 역할을 한다.
또한, 폴리머 용액용 펌프(P4)는, 폴리머 용액 저장조(104)와 폴리머 용액 계량조(106) 사이의 배관에 설치되며, 폴리머 용액 저장조(104)로부터 폴리머 용액 계량조(106)로의 폴리머 용액을 펌핑하여 이송하는 역할을 한다. 아울러, 슬러지용 펌프(P5)는, 급속 침전조(111)와 농축조(113) 사이의 배관에 설치되며, 급속 침전조(111)로부터 농축조(113)로의 슬러지를 펌핑하여 이송하는 역할을 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오폐수 처리 시스템(100)의 장애 탐지 시스템(200)의 구성도를 나타낸다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오폐수 처리 시스템(100)의 장애 탐지 시스템(200)은, 데이터 수신부(210), 데이터 저장부(220), 장애 탐지부(230) 및 제어부(240)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 오폐수 처리 시스템(100)의 장애 탐지 시스템(200)은, 메모리와 통신 기능을 구비한 컴퓨팅 장치 등을 이용하여 구현될 수 있을 것이다.
데이터 수신부(210)는, 오폐수 처리 시스템(100)에 설치된 다수의 센서로부터 측정값을 입력받는 역할을 한다. 다수의 센서는, IoT(Internet of things) 기능을 구비한 IoT 센서인 것이 바람직하다.
아울러, 데이터 저장부(220)는, 데이터 수신부(210)로부터 수신된 데이터를 저장하는 역할을 한다.
도 3은 오폐수 처리 시스템(100)에 설치된 다수의 센서에 따른 측정값을 나타낸다.
장애 탐지부(230)는, 데이터 저장부(220)에 저장된 다수의 센서로부터의 측정값 또는 데이터 수신부(210)로부터 수신된 다수의 센서로부터의 측정값을 이용하여 오폐수 처리 시스템(100)의 장애를 탐지하는 역할을 한다.
제어부(240)는, 장애 탐지부(230)에 의해 탐지된 신호를 이용하여, 오폐수 처리 시스템(100)을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 역할을 한다.
하기에 본 발명의 장애 탐지부(230)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
장애 탐지부(230)는, 제 1 탐지기(231), 제 2 탐지기(232) 및 제 3 탐지기(233)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
제 1 탐지기(231)는, 오폐수 처리 시스템(100)과 관련하여 측정된 다수의 측정값을 이용하여 오폐수 및 오폐수의 처리에 사용되는 적어도 하나의 약품이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 역할을 한다. 아울러, 이를 위해 제 1 탐지기(231)는 다수의 센서로부터의 측정값을 이용하여 학습하여, 회귀나무(Regression Tree) 알고리즘을 이용하여, 자동으로 알고리즘을 생성할 수 있다.
적어도 하나의 약품은, 황산알루미늄 용액 및 폴리머 용액을 포함한다.
구체적으로 제 1 탐지기(231)는, 오폐수 집수조(101), 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102) 및 폴리머 용액 저장조(104)와 관련된 다수의 측정값을 조합하여, 오폐수, 황산알루미늄 용액 및 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 역할을 한다.
제 1 탐지기(231)는 오폐수용 펌프(P1)의 원격 기동 스위치의 온/오프 정보를 이용한, 오폐수 집수조(101)로부터 배출되는 오폐수를 이송하기 위한 오폐수용 펌프(P1)의 가동 여부; 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)의 원격 기동 스위치의 온/오프 정보를 이용한, 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)로부터 배출되는 황산알루미늄 용액을 이송하기 위한 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)의 가동 여부; 및 폴리머 용액용 펌프(P4)의 원격 기동 스위치의 온/오프 정보를 이용한, 폴리머 용액 저장조(104)로부터 배출되는 폴리머 용액을 이송하기 위한 폴리머 용액용 펌프(P4)의 가동 여부;를 탐지하는 것이 바람직하다.
아울러, 제 1 탐지기(231)는, 황산알루미늄 용액 계량조(105)의 수위 정보를 이용한, 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)로부터 배출된 황산알루미늄 용액이 이송되는 황산알루미늄 용액 계량조(105)의 수위의 감소 여부; 및 폴리머 용액 계량조(106)의 수위 정보를 이용한 폴리머 용액 저장조(104)로부터 배출된 폴리머 용액이 이송되는 폴리머 용액 계량조(106)의 수위의 감소 여부;를 더 탐지하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 제 1 탐지기(231)는, 오폐수용 펌프(P1)의 가동 여부; 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)의 가동 여부; 폴리머 용액용 펌프(P4)의 가동 여부; 황산알루미늄 용액 계량조(105)의 수위의 감소 여부; 및 폴리머 용액 계량조(106)의 수위의 감소 여부; 중 적어도 2개의 정보를 조합한 다수의 판단 경로를 이용하여, 오폐수, 황산알루미늄 용액 및 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 제 1 탐지기(231)에 의한 장애 탐지 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 탐지기(231)에 의한 장애 탐지 방법은, 오폐수 집수조(101)로부터의 오폐수를 반응조(107)로 공급하기 위한 오폐수용 펌프(P1)가 정상적으로 가동 중인 지를 판단하는 제 1-1 탐지 단계(S101); 제 1-1 탐지 단계(S101)의 판단 결과, 오폐수용 펌프(P1)가 정상적으로 가동 중인 경우, 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)로부터의 황산알루미늄 용액을 황산알루미늄 용액 계량조(105)로 공급하기 위한 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)가 정상적으로 가동 중인 지를 판단하는 제 1-2 탐지 단계(S102); 및 제 1-2 탐지 단계(S102)의 판단 결과, 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)가 정상적으로 가동 중인 경우, 폴리머 용액 저장조(104)로부터 폴리머 용액을 폴리머 용액 계량조(106)로 공급하기 위한 폴리머 용액용 펌프(P4)가 정상적으로 가동 중인 지를 판단하는 제 1-3 탐지 단계(S103);를 포함한다.
아울러, 제 1 탐지기(231)에 의한 장애 탐지 방법은, 제 1-1 탐지 단계(S101)의 판단 결과, 오폐수용 펌프(P1)가 정상적으로 가동 중이 아닌 경우, 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)로부터 황산알루미늄 용액을 황산알루미늄 용액 계량조(105)로 공급하기 위한 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)가 정상적으로 가동 중인 지를 판단하는 제 1-4 탐지 단계(S104); 및 제 1-4 탐지 단계(S104)의 판단 결과, 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)가 정상적으로 가동 중이 아닌 경우, 황산알루미늄 용액 계량조(105)의 수위가 감소 중인 지를 판단하는 제 1-5 탐지 단계(S105);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 탐지기(231)에 의한 장애 탐지 방법은, 제 1-2 탐지 단계(S102)의 판단 결과 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)가 정상적으로 가동 중이 아닌 경우, 제 1-4 탐지 단계(S104)의 판단 결과 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)가 정상적으로 가동 중인 경우 또는 제 1-5 탐지 단계(S105)의 판단 결과 황산알루미늄 용액 계량조(105)의 수위가 감소 중인 경우, 오류 메시지를 출력하는 제 1-6 단계(S106);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 제 1 탐지기(231)에 의한 장애 탐지 방법은, 제 1-1 탐지 단계(S101)의 판단 결과, 오폐수용 펌프(P1)가 정상적으로 가동 중이 아닌 경우 폴리머 용액 저장조(104)로부터 폴리머 용액 계량조(106)로 공급하기 위한 폴리머 용액용 펌프(P4)가 정상적으로 가동 중인 지를 판단하는 제 1-7 탐지 단계(S107); 및 제 1-7 탐지 단계(S107)의 판단 결과, 폴리머 용액용 펌프(P4)가 정상적으로 가동 중이 아닌 경우 폴리머 용액 계량조(106)의 수위가 감소 중인 지를 판단하는 제 1-8 탐지 단계(S108);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 탐지기(231)에 의한 장애 탐지 방법은, 제 1-7 탐지 단계(S107)의 판단 결과 폴리머 용액용 펌프(P4)가 정상적으로 가동 중인 경우 또는 제 1-8 탐지 단계(S108)의 판단 결과 폴리머 용액 계량조(106)의 수위가 감소 중인 경우, 오류 메시지를 출력하는 제 1-9 탐지 단계(S109);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 제 1 탐지기(231)에 의한 장애 탐지 방법은, 제 1-1 탐지 단계의 판단 결과, 오폐수용 펌프(P1)가 정상적으로 가동 중이 아닌 경우, 오폐수 집수조(101)의 수위가 감소 중인 지를 판단하는 제 1-10 탐지 단계(S110); 및 제 1-10 탐지 단계(S110)의 판단 결과, 오폐수 집수조(101)의 수위가 감소 중인 경우, 오류 메시지를 출력하는 제 1-11 탐지 단계(S111);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 2 탐지기(232)는, 오폐수 처리 시스템(100)에 설치된 다수의 센서로부터의 측정값을 군집화하고, 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값을 이용하여 장애를 탐지하는 역할을 한다. 아울러, 이를 위해 제 2 탐지기(232)는 다수의 센서로부터의 측정값을 이용하여 군집화하되, 군집화는 k-means 클러스터링과 같은 군집화 알고리즘을 이용할 수 있고, 군집 범위를 학습할 필요가 있다.
제 2 탐지기(232)는, 학습된 군집 범위를 벗어난 센서로부터의 측정값이 발생하는 경우, 오류 메시지를 생성하는 것이 바람직하다.
관리자 확인에 의하여 해당 현상이 발생한 원인을 업데이트하여 단순히 센서의 체크 범위에 의한 오류 알림이 아니라 데이터를 이용한 학습 데이터로 센서의 체크 범위는 안전하지만 오류가 발생하는 경우를 계속 업데이트하는 것에 의해, 본 발명의 장애 탐지 시스템(200)을 숙련공처럼 숙련시켜 나아갈 수 있다.
구체적으로 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값은, 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 적어도 하나의 수조 또는 탱크에 저장된 용액의 수위 및 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 수조 또는 탱크와 연결된 적어도 하나의 배관의 압력값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
군집화는, 3개의 센서로부터 측정된 3개의 값을 이용하여 하나의 군집을 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 3차원으로 군집화를 하는 것이 바람직하다.
3개의 센서 중 제 1 센서는, 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 하나의 수위를 측정하기 위한 센서이고, 3개의 센서 중 제 2 센서는, 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 적어도 하나와 연결된 배관의 압력을 측정하기 위한 센서일 수 있다.
아울러, 3개의 센서 중 제 3 센서는, 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 하나의 수위를 측정하기 위한 센서; 또는, 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 적어도 하나와 연결된 배관의 압력을 측정하기 위한 센서;인 것을 특징으로 한다.
또한, 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값 중 적어도 하나는, 오폐수 집수조(101)의 수위, 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)의 수위 또는 폴리머 용액 저장조(104)의 수위를 측정한 값인 것이 바람직하다.
아울러, 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값 중 적어도 하나는, 오폐수 집수조(101)로부터 배출되는 오폐수가 이송되는 배관의 압력인 오폐수 이송 배관 압력; 또는, 오폐수의 처리 결과, 침전된 슬러지가 이송되는 배관의 압력인 슬러지 이송 배관 압력;인 것을 특징으로 한다.
예를 들면 제 2 탐지기(232)에서, 오폐수 집수조(101)의 수위, 오폐수 이송 배관 압력 및 슬러지 이송 배관 압력을 제 1 군집으로, 오폐수 이송 배관 압력, 수산화나트륨 용액 저장 탱크(103)의 수위 및 폴리머 용액 계량조(106)의 수위를 제 2 군집으로 구성될 수 있다.
제 3 탐지기(233)는, 수위 센서, 압력 센서 및 PH 센서 등과 같이 일정 수치의 값을 측정하는 센서에 대해 해당 측정값이 설정된 정상 범위 내에서 동작하고 있는 지를 탐지하는 역할을 한다.
제 3 탐지기(233)는, 설정된 정상 범위를 범어난 센서로부터의 측정값이 발생하는 경우, 오류 메시지를 생성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 IoT 센서 데이터를 활용한 오폐수 처리 시스템(100)의 장애 탐지 방법은, 상술한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오폐수 처리 시스템(100)의 장애 시스템을 이용하므로, 별도의 설명이 없더라도, 상술한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오폐수 처리 시스템(100)의 모든 특징을 포함하고 있음은 물론이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 IoT 센서 데이터를 활용한 오폐수 처리 시스템(100)의 장애 탐지 방법은, 오폐수 처리 시스템(100)과 관련하여 측정된 다수의 측정값을 이용하여 오폐수 및 오폐수의 처리에 사용되는 적어도 하나의 약품이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 제 1 탐지 단계(S100); 오폐수 처리 시스템(100)에 설치된 다수의 센서로부터의 측정값을 군집화하고, 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값에 의해 장애를 탐지하는 제 2 탐지 단계(S200); 및 수위 센서, 압력 센서 및 PH 센서 등과 같이 값을 출력하는 센서가, 설정된 정상 범위 내에서 동작하고 있는 지를 탐지하는 제 3 탐지 단계(S300);를 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 제 2 탐지 단계(S200)는 1차적으로 제 1 탐지 단계(S100)에 의한 탐지 후 실행되는 것이 바람직하다. 또한, 제 3 탐지 단계(S300) 단계는, 제 1 탐지 단계(S100) 및 제 2 탐지 단계(S200)와 병행해서 실행되는 것을 특징으로 한다.
제 1 탐지 단계(S100)에서, 적어도 하나의 약품은, 황산알루미늄 용액 및 폴리머 용액을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 제 1 탐지 단계(S100)는, 오폐수 집수조(101), 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102) 및 폴리머 용액 저장조(104)와 관련된 다수의 측정값을 조합하여, 오폐수, 황산알루미늄 용액 및 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 것을 특징으로 한다.
다수의 측정값을 이용하여 제 1 탐지 단계(S100)에서, 오폐수 집수조(101)로부터 배출되는 오폐수를 이송하기 위한 오폐수용 펌프(P1)의 가동 여부; 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)로부터 배출되는 황산알루미늄 용액을 이송하기 위한 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)의 가동 여부; 및 폴리머 용액 저장조(104)로부터 배출되는 폴리머 용액을 이송하기 위한 폴리머 용액용 펌프(P4)의 가동 여부;를 탐지한다.
아울러, 다수의 측정값을 이용하여 제 1 탐지 단계(S100)에서, 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)로부터 배출된 황산알루미늄 용액이 이송되는 황산알루미늄 용액 계량조(105)의 수위의 감소 여부; 및 폴리머 용액 저장조(104)로부터 배출된 폴리머 용액이 이송되는 폴리머 용액 계량조(106)의 수위의 감소 여부;를 더 탐지하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 제 1 탐지 단계(S100)에서는, 오폐수용 펌프(P1)의 가동 여부; 황산알루미늄 용액용 펌프(P2)의 가동 여부; 폴리머 용액용 펌프(P4)의 가동 여부; 황산알루미늄 용액 계량조(105)의 수위의 감소 여부; 및 폴리머 용액 계량조(106)의 수위의 감소 여부; 중 적어도 2개의 정보를 조합한 다수의 판단 경로를 이용하여, 정상적으로 오폐수, 황산알루미늄 용액 및 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 것을 특징으로 한다.
제 2 탐지 단계(S200)에서 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값은, 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 적어도 하나의 수조 또는 탱크에 저장된 용액의 수위 및 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 수조 또는 탱크와 연결된 적어도 하나의 배관의 압력값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 군집화는, 3개의 센서로부터 측정된 3개의 값을 이용하여 하나의 군집을 구성하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 3개의 센서 중 제 1 센서는, 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 하나의 수위를 측정하기 위한 센서이고, 3개의 센서 중 제 2 센서는, 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 적어도 하나와 연결된 배관의 압력을 측정하기 위한 센서인 것을 특징으로 한다.
또한, 3개의 센서 중 제 3 센서는, 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 하나의 수위를 측정하기 위한 센서; 또는, 오폐수 처리 시스템(100)에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 적어도 하나와 연결된 배관의 압력을 측정하기 위한 센서;인 것이 바람직하다.
예를 들면, 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값 중 적어도 하나는, 오폐수 집수조(101)의 수위, 황산알루미늄 용액 저장 탱크(102)의 수위 또는 폴리머 용액 저장조(104)의 수위를 측정한 값을 이용할 수 있다. 또한, 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값 중 적어도 하나는, 오폐수 집수조(101)로부터 배출되는 오폐수가 이송되는 배관의 압력인 오폐수 이송 배관 압력; 또는, 오폐수의 처리 결과, 침전된 슬러지가 이송되는 배관의 압력인 슬러지 이송 배관 압력;인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 오폐수 처리 시스템(100)의 장애 탐지 시스템(200) 및 그 탐지 방법에 따르면, 오폐수 처리 시스템(100)에서 각 부분에 설치된 센서의 측정값들을 조합하여 다단계에 의해 장애를 탐지하는 것에 의해 장애를 정확하게 탐지할 수 있음을 알 수 있다.
100 : 오폐수 처리 시스템
101 : 오폐수 집수조 102 : 황산알루미늄 용액 저장 탱크
103 : 수산화나트륨 용액 저장 탱크 104 : 폴리머 용액 저장조
105 : 황산알루미늄 용액 계량조 106 : 폴리머 용액 계량조
107 : 반응조 108 : PH 조정조
109 : 응집조 110 : 완속 응집조
111 : 급속 침전조 112 : 방류조
113 : 농축조
P1 : 오폐수용 펌프 P2 : 황산알루미늄 용액용 펌프
P3 : 수산화나트륨 용액용 펌프 P4 : 폴리머 용액용 펌프
P5 : 슬러지용 펌프
200 : 장애 탐지 시스템
210 : 데이터 수신부 220 : 데이터 저장부
230 : 장애 탐지부 240 : 제어부
231 : 제 1 탐지기 232 : 제 2 탐지기
233 : 제 3 탐지기

Claims (24)

  1. 오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 시스템에 있어서,
    상기 오폐수 처리 시스템과 관련하여 측정된 다수의 측정값을 이용하여 오폐수 및 오폐수의 처리에 사용되는 적어도 하나의 약품이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 제 1 탐지기;
    상기 오폐수 처리 시스템에 설치된 다수의 센서로부터의 측정값을 군집화하고, 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값에 의해 장애를 탐지하는 제 2 탐지기; 및
    수위 센서, 압력 센서 및 PH 센서를 포함하는 일정 수치의 값을 측정하는 센서에 대해 해당 측정값이 설정된 정상 범위 내에서 동작하고 있는 지를 탐지하는 제 3 탐지기;를 포함하되,
    상기 군집화는, 3개의 센서로부터 측정된 3개의 값을 이용하여 하나의 군집을 구성하고,
    상기 제 2 탐지기는,
    오폐수 집수조의 수위; 상기 오폐수 집수조로부터 배출되는 오폐수가 이송되는 배관의 압력인 오폐수 이송 배관 압력; 및 상기 오폐수의 처리 결과, 침전된 슬러지가 이송되는 배관의 압력인 슬러지 이송 배관 압력;을 제 1 군집으로, 상기 오폐수 이송 배관 압력; 수산화나트륨 용액 저장 탱크의 수위; 및 폴리머 용액 계량조의 수위;를 제 2 군집으로 군집화하되,
    폴리머 용액 저장조로부터 배출된 폴리머 용액이 상기 폴리머 용액 계량조로 이송되는 것을 특징으로 하는 장애 탐지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 약품은,
    황산알루미늄 용액 및 폴리머 용액을 포함하고,
    상기 제 1 탐지기는,
    상기 오폐수 집수조, 황산알루미늄 용액 저장 탱크 및 상기 폴리머 용액 저장조와 관련된 다수의 측정값을 조합하여, 상기 오폐수, 상기 황산알루미늄 용액 및 상기 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장애 탐지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    다수의 측정값을 이용하여 상기 제 1 탐지기는,
    상기 오폐수 집수조로부터 배출되는 상기 오폐수를 이송하기 위한 오폐수용 펌프의 가동 여부;
    상기 황산알루미늄 용액 저장 탱크로부터 배출되는 상기 황산알루미늄 용액을 이송하기 위한 황산알루미늄 용액용 펌프의 가동 여부; 및
    상기 폴리머 용액 저장조로부터 배출되는 상기 폴리머 용액을 이송하기 위한 폴리머 용액용 펌프의 가동 여부;를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장애 탐지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    다수의 측정값을 이용하여 상기 제 1 탐지기는,
    상기 황산알루미늄 용액 저장 탱크로부터 배출된 상기 황산알루미늄 용액이 이송되는 황산알루미늄 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 및
    상기 폴리머 용액 저장조로부터 배출된 상기 폴리머 용액이 이송되는 상기 폴리머 용액 계량조의 수위의 감소 여부;를 더 탐지하는 것을 특징으로 하는 장애 탐지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제 1 탐지기에서는,
    상기 오폐수용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 폴리머 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 및 상기 폴리머 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 중 적어도 2개의 정보를 조합한 다수의 판단 경로를 이용하여, 정상적으로 상기 오폐수, 상기 황산알루미늄 용액 및 상기 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장애 탐지 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 3개의 센서 중 제 1 센서는, 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 하나의 수위를 측정하기 위한 센서이고,
    상기 3개의 센서 중 제 2 센서는, 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 적어도 하나와 연결된 배관의 압력을 측정하기 위한 센서인 것을 특징으로 하는 장애 탐지 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 3개의 센서 중 제 3 센서는,
    상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 하나의 수위를 측정하기 위한 센서; 또는,
    상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 적어도 하나와 연결된 배관의 압력을 측정하기 위한 센서;인 것을 특징으로 하는 장애 탐지 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 오폐수 처리 시스템의 장애 탐지 방법에 있어서,
    상기 오폐수 처리 시스템과 관련하여 측정된 다수의 측정값을 이용하여, 오폐수 및 오폐수의 처리에 사용되는 적어도 하나의 약품이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 제 1 탐지 단계;
    상기 오폐수 처리 시스템에 설치된 다수의 센서로부터의 측정값을 군집화하고, 군집화된 다수의 센서로부터의 측정값에 의해 장애를 탐지하는 제 2 탐지 단계; 및
    수위 센서, 압력 센서 및 PH 센서를 포함하는 일정 수치의 값을 측정하는 센서에 대해 해당 측정값이 설정된 정상 범위 내에서 동작하고 있는 지를 탐지하는 제 3 탐지 단계;를 포함하되,
    상기 군집화는, 3개의 센서로부터 측정된 3개의 값을 이용하여 하나의 군집을 구성하고,
    상기 제 2 탐지 단계는,
    오폐수 집수조의 수위; 상기 오폐수 집수조로부터 배출되는 오폐수가 이송되는 배관의 압력인 오폐수 이송 배관 압력; 및 상기 오폐수의 처리 결과, 침전된 슬러지가 이송되는 배관의 압력인 슬러지 이송 배관 압력;을 제 1 군집으로, 상기 오폐수 이송 배관 압력; 수산화나트륨 용액 저장 탱크의 수위; 및 폴리머 용액 계량조의 수위;를 제 2 군집으로 군집화하되,
    폴리머 용액 저장조로부터 배출된 폴리머 용액이 상기 폴리머 용액 계량조로 이송되는 것을 특징으로 하는 장애 탐지 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 약품은,
    황산알루미늄 용액 및 폴리머 용액을 포함하고,
    상기 제 1 탐지 단계는,
    상기 오폐수 집수조, 황산알루미늄 용액 저장 탱크 및 상기 폴리머 용액 저장조와 관련된 다수의 측정값을 조합하여, 상기 오폐수, 상기 황산알루미늄 용액 및 상기 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장애 탐지 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 장애 탐지 방법은, 다수의 측정값을 이용하여 상기 제 1 탐지 단계에서,
    상기 오폐수 집수조로부터 배출되는 상기 오폐수를 이송하기 위한 오폐수용 펌프의 가동 여부;
    상기 황산알루미늄 용액 저장 탱크로부터 배출되는 상기 황산알루미늄 용액을 이송하기 위한 황산알루미늄 용액용 펌프의 가동 여부; 및
    상기 폴리머 용액 저장조로부터 배출되는 상기 폴리머 용액을 이송하기 위한 폴리머 용액용 펌프의 가동 여부;를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장애 탐지 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 장애 탐지 방법은, 다수의 측정값을 이용하여 상기 제 1 탐지 단계에서,
    상기 황산알루미늄 용액 저장 탱크로부터 배출된 상기 황산알루미늄 용액이 이송되는 황산알루미늄 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 및
    상기 폴리머 용액 저장조로부터 배출된 상기 폴리머 용액이 이송되는 상기 폴리머 용액 계량조의 수위의 감소 여부;를 더 탐지하는 것을 특징으로 하는 장애 탐지 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제 1 탐지 단계에서는,
    상기 오폐수용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 폴리머 용액용 펌프의 가동 여부; 상기 황산알루미늄 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 및 상기 폴리머 용액 계량조의 수위의 감소 여부; 중 적어도 2개의 정보를 조합한 다수의 판단 경로를 이용하여, 정상적으로 상기 오폐수, 상기 황산알루미늄 용액 및 상기 폴리머 용액이 정상적으로 공급되고 있는 지를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장애 탐지 방법.
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  21. 제13항에 있어서,
    상기 3개의 센서 중 제 1 센서는, 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 하나의 수위를 측정하기 위한 센서이고,
    상기 3개의 센서 중 제 2 센서는, 상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 적어도 하나와 연결된 배관의 압력을 측정하기 위한 센서인 것을 특징으로 하는 장애 탐지 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 3개의 센서 중 제 3 센서는,
    상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 하나의 수위를 측정하기 위한 센서; 또는,
    상기 오폐수 처리 시스템에 구비된 용액을 저장할 수 있는 다수의 탱크 또는 수조 중 적어도 하나와 연결된 배관의 압력을 측정하기 위한 센서;인 것을 특징으로 하는 장애 탐지 방법.
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