KR102267558B1 - 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템 및 방법 - Google Patents

상수관로 실시간 가상수압 산정시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템은, 배수지의 수위, 가상수압이 산정될 대상지점의 수압, 상수관로 상에서 상기 배수지와 상기 대상지점의 사이지점인 계측지점의 유량 및 수압을 각각 측정하는 계측기; 상기 계측기의 측정이 완료된 후, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압, 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압으로 데이터쌍을 추출하는 데이터쌍 추출부; 상기 데이터쌍의 추출이 완료된 후, 상기 배수지의 수위, 상기 계측지점의 수압 및 유량 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 수압에 대한 관계식을 도출하는 관계식 도출부; 및 상기 관계식이 도출된 후, 상기 관계식에 상기 배수지 수위, 상기 계측지점의 수압 및 유량 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 가상수압을 산정하는 가상수압 산정부;를 포함할 수 있다.

Description

상수관로 실시간 가상수압 산정시스템 및 방법{Real-time water pressure calculation system in water distribution network}
본 발명은 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배수지의 수위, 계측지점의 유량 및 수압과 대상지점의 수압을 기반으로 도출한 관계식을 이용하여 대상지점의 수압과 동일 또는 근사한 대상지점의 가상수압을 산정할 수 있는 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템 및 방법에 관한 것이다.
배수지는 가정 또는 공장 등의 용수 수요처와 정수장 사이에 설치되어, 용수를 많이 사용하는 시간대에는 많은 용수를 공급하고, 용수의 사용이 적은 새벽에는 용수의 공급량을 줄이는 등의 과정을 통해 송수량을 조절하여 안정적으로 용수를 공급하는 수단이다.
한편, 배수지가 설치되지 않은 정수장에서는 모터 펌프 등을 이용하여 용수를 공급하기도 하는데, 이 경우 수압이 고르지 않아 용수가 충분히 공급되지 않거나, 수압이 너무 강해서 누수사고 등이 발생하는 문제점이 있으므로, 이를 해결하기 위해 정수장에 배수지를 설치하는 것이 일반적이다.
일반적으로, 배수지(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 정수장(20)과 송수관(30)으로 연결되어 용수를 공급받게 된다. 즉, 배수지(10)로 유입되는 송수량과 배수지(10)로부터 유출되는 배수량을 비교하여 미리 설정된 기준보다 수위가 낮아지면 송수관(30)의 송수 제어밸브(50)를 열고 펌프(40)를 가동시켜서 정수장(20)으로부터 용수를 공급받고, 미리 설정된 기준보다 수위가 높으면 펌프(40)의 작동을 중지하고 송수 제어밸브(50)를 닫는 방식으로 항상 배수지(10)의 수위가 일정하게 유지되게 운영된다. 따라서, 배수지(10)의 수위는 상황에 따라 하강하거나 상승하게 된다.
그리고 배수지(10)의 하단에는 가정 또는 공장 등의 용수 수요처(80)가 수도 배관(70)을 통해 연결되는데, 용수 수요처(80)는 도 2에 도시된 바와 같이, 수도 배관(70)을 따라 매우 복잡한 형상으로 연결된다. 따라서, 이러한 하나의 배수지(10)에 연결된 다수의 용수 수요처(80)를 블럭(B1, B2, B3, B4)으로 나누어 관리하는 시스템이 제시되어 시행되고 있다. 또한, 각 블럭(B1, B2, B3, B4)의 유입단에는 유량계(90) 등의 계측기가 설치되어 용수의 흐름 상태를 실시간으로 계측할 수 있도록 되어 있다.
그러나 각 블럭의 유입단에는 유량계가 설치되지만, 수압계가 설치되지 않은 지점이 있어 정확한 수압을 측정할 수 없는 경우가 있으며, 특히, 배수지로부터 가장 가까운 블럭의 유입단 및 소블록 유입부 이외 지점에는 수압계가 설치되지 않은 경우가 많다.
이에 따라, 수압계가 설치되지 않은 경우에는 별도로 수압계를 추가 설치하지 않는 한 수압을 측정할 수 없어서, 정확하고 효율적인 용수 관리가 어려운 실정이다.
본 출원인은 정확하고 효율적인 용수 관리를 위해 배수지의 수압을 예측하는 방법에 대한 특허인 대한민국 등록특허공보 제10-1582216호('상관도 분석 및 추세 분석을 통한 배수지 수압 예측 방법', 이하 '종래기술')를 출원하여 등록받은 바 있다.
그러나 종래기술은 상류에 가압수단 또는 감압수단 등이 존재하는 경우 실제 측정수압과 예측수압의 편차가 크며, 배수지의 수위가 일정한 경우 예측수압도 동일 값으로 산정되어 실제 측정수압과 다른 패턴이 발생되었고, 예측수압의 산정 범위가 실제 측정수압과 대비하여 협소하였으며, 배수지의 수위가 증가추세부, 감소추세부인 경우에도 수위변화가 일시적 증가/감소가 모두 발생함에 따라 변곡점 분석만으로는 증가부에서도 감소부로, 감소부에서도 증가부로 판정하는 오류가 발생하였다.
대한민국 등록특허공보 제10-1582216호(2015. 12. 28. 등록)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종래보다 산정결과의 정확도가 향상되도록 하기 위해 배수지의 수위, 계측지점의 유량 및 수압과 대상지점의 수압을 기반으로 도출한 관계식을 이용하여 대상지점의 수압과 동일 또는 근사한 대상지점의 가상수압을 산정할 수 있는 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템은, 배수지의 수위, 가상수압이 산정될 대상지점의 수압, 상수관로 상에서 상기 배수지와 상기 대상지점의 사이지점인 계측지점의 유량 및 수압을 각각 측정하는 계측기; 상기 계측기의 측정이 완료된 후, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압, 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압으로 데이터쌍을 추출하는 데이터쌍 추출부; 상기 데이터쌍의 추출이 완료된 후, 상기 배수지의 수위, 상기 계측지점의 수압 및 유량 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 수압에 대한 관계식을 도출하는 관계식 도출부; 및 상기 관계식이 도출된 후, 상기 관계식에 상기 배수지 수위, 상기 계측지점의 수압 및 유량 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 가상수압을 산정하는 가상수압 산정부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 관계식 도출부는, 상기 배수지의 수위가 일정한 경우, 상기 배수지의 수위와 상기 계측지점의 유량 및 수압 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 수압에 대한 관계식을 도출할 수 있다.
그리고 상기 관계식 도출부는, 상기 상수관로에 가압수단 및/또는 감압수단이 설치되는 경우, 상기 배수지의 수위가 변수로 미입력되며, 상기 계측지점의 유량 및 수압 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 수압에 대한 관계식을 도출할 수 있다.
또한, 상기 관계식 도출부는, 상기 관계식의 변수에 상기 배수지의 수위가 미입력되는 경우, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량 데이터쌍 또는 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압 간 데이터쌍을 통해 상기 배수지의 수위를 산출하여 상기 관계식의 변수로 입력할 수 있다.
그리고 상기 관계식 도출부는, 상기 관계식의 변수에 상기 계측지점의 유량이 미입력되는 경우, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량 데이터쌍 또는 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압 데이터쌍을 통해 상기 계측지점의 유량을 산출하여 상기 관계식의 변수로 입력할 수 있다.
또한, 상기 관계식 도출부는, 상기 관계식 변수에 상기 계측지점의 수압이 미입력되는 경우, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압 데이터쌍 또는 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압 데이터쌍을 통해 상기 계측지점의 수압을 산출하여 상기 관계식의 변수로 입력할 수 있다.
그리고 상기 계측지점은, 상수관로를 구획하는 대블록, 중블록, 소블록 중 적어도 하나의 유입부로 설정될 수 있다.
또한, 상기 대상지점은, 상기 계측기가 상기 계측지점을 통과하는 유체의 수압을 측정하도록, 상기 계측지점보다 상대적으로 상기 대블록, 중블록, 소블록 중 적어도 하나의 후단으로 설정될 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템은, 상기 계측기의 측정이 완료된 후, 상기 계측기에서 측정된 상기 배수지의 수위, 상기 계측지점의 유량 및 상기 계측지점의 수압에 포함된 이상값 또는 결측값을 보정하는 보정부; 및 상기 데이터쌍의 추출이 완료된 후, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량 데이터쌍, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압 데이터쌍 및 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압 데이터쌍의 상관도를 분석하는 상관도 분석부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상관도 분석부는, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량 데이터쌍, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압 데이터쌍 및 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압 데이터쌍의 공분산 검토를 통해 상관도를 분석할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 방법으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상수관로 실시간 가상수압 산정방법은, 계측기는 배수지의 수위, 가상수압이 산정될 대상지점의 수압, 상수관로 상에서 상기 배수지와 상기 대상지점의 사이지점인 계측지점의 유량 및 수압을 각각 측정하는 단계; 데이터쌍 추출부는 상기 계측기의 측정이 완료된 후, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압, 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압으로 데이터쌍을 추출하는 단계; 관계식 도출부는 상기 데이터쌍의 추출이 완료된 후, 상기 배수지의 수위, 상기 계측지점의 수압 및 유량 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 수압에 대한 관계식을 도출하는 단계; 및 가상수압 산정부는 상기 관계식이 도출된 후, 상기 관계식에 상기 배수지 수위, 상기 계측지점의 수압 및 유량 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 가상수압을 산정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 대상지점의 수압을 정확히 예측할 수 있으므로, 대상지점에 계측기를 설치하지 않아도 대상지점에 대한 용수 관리를 정확하게 수행할 수 있는 장점이 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 배수지의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 2는 배수지와 용수 수요처의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템의 동작 순서에 대한 개략적인 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 계측기의 설치지점을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 5는 도 3에 도시된 관계식 도출부의 관계식 도출방식을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상수관로 실시간 가상수압 산정방법의 개략적인 흐름도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
실시예의 구성
이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 바람직한 실시예의 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템(100)(이하에서는 '산정시스템(100)')에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
산정시스템(100)은 계측기(110), 보정부(120), 수위 분석부(130), 데이터쌍 추출부(140), 상관도 분석부(150), 관계식 도출부(160) 및 가상수압 산정부(170)를 구비한다.
계측기(110)는 수위, 유량 및 수압을 각각 측정하기 위해 배수지(11), 계측지점(12) 및 대상지점(13)에 설치된다.
구체적인 일례로, 계측기(110)는 배수지(11)에 설치되는 제1 계측기, 계측지점(12)에 설치되는 제2 계측기 및 대상지점(13)에 설치되는 제3 계측기로 이루어지고, 제1 계측기는 배수지(11)의 수위를 측정하는 수위계, 제2 계측기는 계측지점(12)의 유량 및 수압을 측정하는 유량계와 수압계, 제3 계측기는 대상지점(13)의 수압을 측정하는 수압계를 구비한다.
이와 같은, 계측기(110)는 산정시스템(100)의 제어부를 통해 동시 또는 시간 차를 두어 수위, 유량, 및 수압을 측정할 수 있으며, 시간 차를 두는 경우 제1 계측기, 제2 계측기 및 제3 계측기 순 또는 제3 계측기, 제2 계측기 및 제1 계측기 순으로 측정이 이루어질 수 있다.
한편, 계측기(110)가 설치되는 계측지점(12)과 대상지점(13)은 상수관로 상에서 서로 다른 지점으로 설정될 수 있다.
계측지점(12)은 배수지(11)와 대상지점(13)의 사이지점이면서, 계측기(110)가 배수지(11)로부터 배수되는 유체의 유량 및 수압을 측정할 수 있는 지점으로 설정될 수 있다.
구체적인 일례로, 계측지점(12)은 도 4에 도시된 바와 같이, 배수지(11)로부터 배수되어 상수관을 따라 흐르는 유체가 유입되는 소블록의 유입부로 설정될 수 있다.
다만, 계측지점(12)은 소블록의 유입부로 설정된다고 국한되는 것은 아니며, 소블록과 함께 상수관로를 구획하는 기준인 대블록 및 중블록의 유입부로도 설정될 수 있다. 이에, 계측지점(12)은 상수관로를 구획하는 기준인 대블록, 중블록 및 소블록 중 적어도 하나의 유입부로 설정된다.
더 나아가, 계측지점(12)은 평균 수압이 1.5 kgf/cm2 이상이 되도록 배수지(11)로부터 표고차가 충분하여 수압 측정이 가능한 지점으로 설정될 수 있다. 이는, 배수지(11)와의 표고차가 충분하지 않는 지점에서는 수압이 1.5 kgf/cm2 미만으로 너무 약하여 수압 변화의 확인 어렵기 때문이다.
대상지점(13)은 계측기(110)가 계측지점(12)을 통과하는 유체의 수압을 측정하도록, 계측지점(12)보다 상대적으로 대블록, 중블록 및 소블록 중 적어도 하나의 후단으로 설정될 수 있다.
보정부(120)는 계측기(110)로부터 측정된 배수지(11)의 수위, 계측지점(12)의 유량 및 수압, 대상지점(13)의 수압 중 이상값을 보정 또는 결측값을 필링(filling)한다. 여기서, 이상값은 계측기(110)로부터 측정된 수위, 유량 및 수압 중 값의 폭이 과하게 큰 부분을 의미하며, 결측값은 수위, 유량 및 수압 중 값이 측정되지 않는 부분을 의미한다.
수위 분석부(130)는 보정부(120)로부터 보정된 배수지(11)의 수위를 수위 상승부와 수위 하강부로 구분 및 판별한다.
구체적인 일례로, 수위 분석부(130)는 이동평균법을 기반으로 특정 시각(예: Ti)에 대한 수위값(h)과 특정 시각 영역(예: Ti-1~Ti-10)의 평균수위값(h_avg)을 각각 계산한 후 이를 비교하며, 수위값이 평균수위값보다 큰 경우에 배수지(11)의 수위를 수위 상승부로 구분하고, 이와 반대로 수위값이 평균수위값보다 작은 경우에 배수지(11)의 수위를 수위 하강부로 구분한다.
이러한 수위 분석부(130)는 보정부(120)로부터 보정된 배수지(11)의 수위를 분석하는 것으로 국한되는 것은 아니며, 수위의 이상값 또는 결측값이 없어 보정부(120)의 보정 또는 필링 과정이 생략되는 배수지(11)의 수위도 분석하는 것이 바람직하다.
데이터쌍 추출부(140)는 상관도 분석부(150)에서 데이터쌍의 상관도 분석이 이루어지도록 하기 위해 배수지(11)의 수위, 계측지점(12)의 유량 및 수압 중 두 개의 변수를 데이터쌍으로 추출한다.
구체적인 일례로, 데이터쌍 추출부(140)는 배수지(11)의 수위-계측지점(12)의 유량(이하, '수위-유량 데이터쌍'), 배수지(11)의 수위-계측지점(12)의 수압(이하, '수위-수압 데이터쌍') 및 계측지점(12)의 유량-계측지점(12)의 수압(이하, '유량-수압 데이터쌍')을 각각 데이터쌍으로 추출할 수 있다.
상관도 분석부(150)는 관계식 도출부(160)에서 관계식에 미입력되는 변수의 산출 및 입력이 데이터쌍을 기반으로 가능토록 하기 위해 데이터쌍 추출부(140)로부터 추출되는 수위-유량, 수위-수압 및 유량-수압 데이터쌍의 상관도를 각각 분석한다.
구체적인 일례로, 상관도 분석부(150)는 데이터쌍 추출부(140)로부터 추출되는 수위-유량, 수위-수압 및 유량-수압 데이터쌍의 상관도를 분석하여 비례 정도 및 상관성 고저 여부를 판단함으로써 수위-유량, 수위-수압 및 유량-수압 데이터쌍의 공분산을 검토한다.
관계식 도출부(160)는 배수지(11)의 수위가 일정한 경우와 상수관로에 가압수단 및/또는 감압수단이 설치되는 경우에 배수지(11)의 수위, 계측지점(12)의 유량 및 수압 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 대상지점(13)에 대한 관계식을 도출한다.
구체적인 일례로, 관계식 도출부(160)는 배수지(11)의 수위가 일정한 경우에 배수지(11)의 수위와 계측지점(12)의 유량 및 수압 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 대상지점(13)에 대한 관계식을 도출할 수 있다.
구체적인 다른예로, 관계식 도출부(160)는 상수관로에 가압수단 및/또는 감압수단이 설치되는 경우에 계측지점(12)의 유량 및 수압을 변수로 입력하여 대상지점(13)에 대한 관계식을 도출할 수 있다.
상기의 다른예에서, 관계식 도출부(160)가 상수관로에 가압수단 및/또는 감압수단이 설치되는 경우에 배수지(11)의 수위를 관계식의 변수로 미입력하는 것은 가압수단 및/또는 감압수단이 배수지(11)의 수위에 영향을 미치기 때문이며, 배수지(11)의 수위는 수위-유량 또는 수위-수압 데이터쌍을 통해 입력될 수 있다.
또한, 관계식 도출부(160)는 상관도 분석부(150)로부터 분석된 데이터쌍 중 상관도가 0.5 이상인 데이터쌍을 기반으로 상관계수(Correlation coefficient)가 가장 높은 다항식 추세선을 도출하며, 다항식 추세선을 통해 관계식을 도출한다.
그리고 관계식 도출부(160)는 도 5에 도시된 바와 같이 수위-유량, 수위-수압 및 유량-수압 데이터쌍 중 상, 하위 편차가 가장 큰 데이터를 순차적으로 제외하고, 수위 상승부와 수위 하강부별로 관계식을 도출하는 것이 각 구간에 대하여 독립적으로 정확한 관계식을 도출할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 관계식 도출부(160)는 수위 상승부와 수위 하강부에 대한 다항식 추세선을 생성할 시, 결정계수(r2)가 높은 형태의 추세 방정식을 도출한다.
그리고 관계식 도출부(160)는 다항식 회귀분석 및 다중 선형회귀분석을 포함하는 회귀 모델 중에서 적어도 하나를 적용하여 관계식을 도출한다.
가상수압 산정부(170)는 배수지(11)의 수위가 일정한 경우와 상수관로에 가압수단 및/또는 감압수단이 설치되는 경우의 대상지점(13) 수압과 동일 또는 근사(유사)한 대상지점(13)의 가상수압을 산정하기 위해 관계식 도출부(160)에서 도출된 관계식을 이용한다.
구체적인 일례로, 가상수압 산정부(170)는 배수지(11)의 수위가 일정한 경우에 배수지(11)의 수위와 계측지점(12)의 유량 및 수압 중 적어도 하나를 관계식의 변수로 입력하여 대상지점(13)의 수압과 동일 또는 근사한 대상지점(13)의 가상수압을 산정할 수 있다.
구체적인 다른예로, 가상수압 산정부(170)는 상수관로에 가압수단 및/또는 감압수단이 설치되는 경우에 계측지점(12)의 유량 및 수압을 관계식의 변수로 입력하여 대상지점(13)의 수압과 동일 또는 근사한 대상지점(13)의 가상수압을 산정할 수 있다.
상기의 일례 또는 다른예에서, 가상수압 산정부(170)가 산정하는 대상지점(13)의 가상수압과 계측기(110)로부터 측정된 대상지점(13)의 수압의 차가 기설정된 범위를 벗어나는 경우, 관계식 도출부(160)는 대상지점(13)의 수압에 대한 관계식을 재도출하게 되며, 가상수압 산정부(170)는 관계식 도출부(160)에서 재도출된 관계식을 기반으로 대상지점(13)의 가상수압을 재산정하는 것이 바람직하다.
실시예의 동작
이하에서는, 도 6을 참조하여 상기 산정시스템(100)에 의해 이루어지는 상수관로 실시간 가상수압 산정방법의 과정에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
먼저, 계측기(110)는 배수지(11), 계측지점(12) 및 대상지점(13)에 각각 설치되어 배수지(11)의 수위, 계측지점(12)의 유량 및 수압, 대상지점(13)의 수압을 각각 측정할 수 있다(S1).
그 후, 보정부(120)는 계측기(110)로부터 측정된 배수지(11)의 수위, 계측지점(12)의 유량 및 수압, 대상지점(13)의 수압의 이상값 또는 결측값을 보정할 수 있다(S2).
그 후, 수위 분석부(130)는 보정부(120)로부터 보정된 배수지(11)의 수위를 수위 상승부와 수위 하강부로 구분 및 판별할 수 있다(S3).
그 후, 데이터쌍 추출부(140)는 수위-유량, 수위-수압 및 유량-수압 데이터쌍을 추출할 수 있다(S4).
그 후, 상관도 분석부(150)는 데이터쌍 추출부(140)로부터 추출된 수위-유량, 수위-수압 및 유량-수압 데이터쌍의 상관도를 분석할 수 있다(S5).
그 후, 관계식 도출부(160)는 배수지(11)의 수위, 계측지점(12)의 유량 및 수압을 변수로 입력하여 대상지점(13)의 수압에 대한 관계식을 도출할 수 있다(S6).
상기 과정(S6)에서, 관계식 도출부(160)에는 배수지(11)의 수위가 일정한 경우와 상수관로에 가압수단 및/또는 감압수단이 설치되는 경우의 관계식을 도출하기 위한 변수가 이하의 [표 1]과 같이 입력될 수 있다.
구분 Input data(관계식 입력 변수) Out put
배수지 수위 계측지점 대상지점의 수압 대상지점의 가상수압
유량 수압
A B1 B2 C D
case 1 ○ ○ ○ ○
case 2 ○ ○ ○
case 3 ○ ○ ○
case 4 ○ ○
case 5 ○ ○ ○
case 6 ○ ○
case 7 ○ ○
상기 [표 1]에서, 'case 1', 'case 2', 'case 3'은 배수지(11)의 수위가 일정한 경우이며, 'case 4'는 발명의 배경 기술에서 언급한 '상관도 분석 및 추세 분석을 통한 배수지 수압 예측 방법'(대한민국 등록특허공보 제10-1582216호)이고, 'case 5', 'case 6', 'case 7'은 상수관로에 가압수단 및/또는 감압수단이 설치되는 경우이다.
관계식 도출부(160)는 'case 2'와 같이 배수지(11)의 수위가 일정하며, 관계식의 변수에 계측지점(12)의 수압이 미입력되는 경우, 수위-수압 또는 유량-수압 데이터쌍을 통해 계측지점(12)의 수압을 산출하여 관계식의 변수로 입력할 수 있다.
또한, 관계식 도출부(160)는 'case 3'과 같이 배수지(11)의 수위가 일정하며, 관계식의 변수에 계측지점(12)의 유량이 미입력되는 경우, 수위-유량 또는 유량-수압 데이터쌍을 통해 계측지점(12)의 유량을 산출하여 관계식의 변수로 입력할 수 있다.
그리고 관계식 도출부(160)는 가압수단 및/또는 감압수단의 영향에 의해 'case 5'와 같이 관계식의 변수에 배수지(11)의 수위가 미입력되는 경우, 수위-유량 또는 수위-수압 데이터쌍을 통해 배수지(11)의 수위를 산출하여 관계식의 변수로 입력할 수 있다.
또한, 관계식 도출부(160)는 'case 6'과 같이 가압수단 및/또는 감압수단의 영향에 의해 관계식의 변수에 배수지(11)의 수위가 미입력되면서 계측지점(12)의 수압이 미입력되는 경우, 수위-유량과 유량-수압 데이터쌍을 통해 배수지(11)의 수위와 계측지점(12)의 수압을 산출하여 관계식의 변수로 입력할 수 있다.
그리고 관계식 도출부(160)는 'case 7'과 같이 가압수단 및/또는 감압수단의 영향에 의해 관계식의 변수에 배수지(11)의 수위가 미입력되면서 계측지점(12)의 유량이 미입력되는 경우, 수위-수압과 유량-수압 데이터쌍을 통해 배수지(11)의 수위와 계측지점(12)의 유량을 산출하여 관계식의 변수로 입력할 수 있다.
관계식 도출 후, 가상수압 산정부(170)는 관계식 도출부(160)로부터 도출된 관계식에 변수를 입력하여 대상지점(13)의 수압과 동일 또는 근사한 대상지점(13)의 가상수압을 산정할 수 있다(S7).
상기 과정(S7)에서, 대상지점(13)의 가상수압과 대상지점(13)의 수압의 차가 기설정된 범위를 벗어나는 경우, 가상수압 산정부(170)는 관계식 도출부(160)가 재도출하는 관계식에 변수를 입력하여 대상지점(13)의 가상수압을 재산정할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
11: 배수지, 12: 계측지점,
13: 대상지점, 100: 산정시스템,
110: 계측기, 120: 보정부,
130: 수위 분석부, 140: 데이터쌍 추출부,
150: 상관도 분석부, 160: 관계식 도출부,
170: 가상수압 산정부.

Claims (11)

  1. 가상수압 산정시스템에 있어서,
    배수지의 수위, 가상수압이 산정될 대상지점의 수압, 상수관로 상에서 상기 배수지와 상기 대상지점의 사이지점인 계측지점의 유량 및 수압을 각각 측정하는 계측기;
    상기 계측기의 측정이 완료된 후, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압, 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압으로 데이터쌍을 추출하는 데이터쌍 추출부;
    상기 데이터쌍의 추출이 완료된 후, 상기 배수지의 수위, 상기 계측지점의 수압 및 유량 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 수압에 대한 관계식을 도출하는 관계식 도출부; 및
    상기 관계식이 도출된 후, 상기 관계식에 상기 배수지 수위, 상기 계측지점의 수압 및 유량 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 가상수압을 산정하는 가상수압 산정부;를 포함하고,
    상기 관계식 도출부는,
    상기 상수관로에 가압수단 및/또는 감압수단이 설치되는 경우, 상기 배수지의 수위가 변수로 미입력되며, 상기 계측지점의 유량 및 수압 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 수압에 대한 관계식을 도출하는 것을 특징으로 하는 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관계식 도출부는,
    상기 배수지의 수위가 일정한 경우, 상기 배수지의 수위와 상기 계측지점의 유량 및 수압 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 수압에 대한 관계식을 도출하는 것을 특징으로 하는 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 관계식 도출부는,
    상기 관계식의 변수에 상기 배수지의 수위가 미입력되는 경우, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량 데이터쌍 또는 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압 간 데이터쌍을 통해 상기 배수지의 수위를 산출하여 상기 관계식의 변수로 입력하는 것을 특징으로 하는 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템.
  5. 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관계식 도출부는,
    상기 관계식의 변수에 상기 계측지점의 유량이 미입력되는 경우, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량 데이터쌍 또는 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압 데이터쌍을 통해 상기 계측지점의 유량을 산출하여 상기 관계식의 변수로 입력하는 것을 특징으로 하는 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템.
  6. 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관계식 도출부는,
    상기 관계식 변수에 상기 계측지점의 수압이 미입력되는 경우, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압 데이터쌍 또는 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압 데이터쌍을 통해 상기 계측지점의 수압을 산출하여 상기 관계식의 변수로 입력하는 것을 특징으로 하는 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측지점은,
    상수관로를 구획하는 대블록, 중블록, 소블록 중 적어도 하나의 유입부로 설정되는 것을 특징으로 하는 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 대상지점은,
    상기 계측기가 상기 계측지점을 통과하는 유체의 수압을 측정하도록, 상기 계측지점보다 상대적으로 상기 대블록, 중블록, 소블록 중 적어도 하나의 후단으로 설정되는 것을 특징으로 하는 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가상수압 산정시스템은,
    상기 계측기의 측정이 완료된 후, 상기 계측기에서 측정된 상기 배수지의 수위, 상기 계측지점의 유량 및 상기 계측지점의 수압에 포함된 이상값 또는 결측값을 보정하는 보정부; 및
    상기 데이터쌍의 추출이 완료된 후, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량 데이터쌍, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압 데이터쌍 및 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압 데이터쌍의 상관도를 분석하는 상관도 분석부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상관도 분석부는,
    상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량 데이터쌍, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압 데이터쌍 및 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압 데이터쌍의 공분산 검토를 통해 상관도를 분석하는 것을 특징으로 하는 상수관로 실시간 가상수압 산정시스템.
  11. 가상수압 산정방법에 있어서,
    계측기는 배수지의 수위, 가상수압이 산정될 대상지점의 수압, 상수관로 상에서 상기 배수지와 상기 대상지점의 사이지점인 계측지점의 유량 및 수압을 각각 측정하는 단계;
    데이터쌍 추출부는 상기 계측기의 측정이 완료된 후, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 유량, 상기 배수지의 수위-상기 계측지점의 수압, 상기 계측지점의 유량-상기 계측지점의 수압으로 데이터쌍을 추출하는 단계;
    관계식 도출부는 상기 데이터쌍의 추출이 완료된 후, 상기 배수지의 수위, 상기 계측지점의 수압 및 유량 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 수압에 대한 관계식을 도출하는 단계; 및
    가상수압 산정부는 상기 관계식이 도출된 후, 상기 관계식에 상기 배수지 수위, 상기 계측지점의 수압 및 유량 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 가상수압을 산정하는 단계;를 포함하고,
    상기 관계식 도출부는,
    상기 상수관로에 가압수단 및/또는 감압수단이 설치되는 경우, 상기 배수지의 수위가 변수로 미입력되며, 상기 계측지점의 유량 및 수압 중 적어도 하나를 변수로 입력하여 상기 대상지점의 수압에 대한 관계식을 도출하는 것을 특징으로 하는 상수관로 실시간 가상수압 산정방법.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101582216B1 (ko) 2015-05-20 2016-01-04 (주)그린텍아이엔씨 상관도 분석 및 추세 분석을 통한 배수지 수압 예측 방법
KR101875885B1 (ko) * 2018-02-06 2018-07-06 주식회사 코비 관망해석을 통한 상수관망 운영관리시스템

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