KR102280659B1 - 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템 및 자동세정방법 - Google Patents

하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템 및 자동세정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템 및 자동세정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하수관로 내의 퇴적물을 자동세정하기 위한 시스템에 있어서, 상기 하수관로의 세정을 위해 필요한 세정수가 저장되는 적어도 하나의 세정수 탱크; 상기 세정수 탱크 각각과 상기 하수관로 사이를 연결하여 상기 하수관로로 상기 세정수를 공급하는 공급관; 상기 공급관 일측에 구비되는 제어밸브; 상기 하수관로 현황정보와, 상기 세정수 탱크의 유량정보를 측정하는 센서부; 및 상기 세정수 탱크의 유량정보와, 상기 하수관로 현황정보를 전송받아, 상기 세정수 투입여부를 판단하여, 상기 제어밸브를 제어하는 정보분석서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템에 관한 것이다.

Description

하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템 및 자동세정방법{Auto self-cleaning facility for prevention of odor and sedimentation in combined sewer pipe system}
본 발명은 하수관로 내 퇴적물 자동세정을 위한 시스템 및 자동세정방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 합류식 하수관로 내의 악취저감과 퇴적방지를 위한 자동세정시스템에 대한 것이다.
국내 하수관거 시스템은 합류식과 분류식으로 구분할 수 있으며, 합류식 하수관거 시스템에서는 하수도법에서 규정한 오수와 우수를 배제하고 있으며 분뇨는 정화조에 저장되었다가 액상만 하수관로로 이송되면 고형물은 별도 수거 처리하고 있으며, 분류식 하수관거 시스템에서는 분뇨를 포함하여 오수는 오수관로, 우수는 우수관로로 각각 배제하고 있다.
또한 분류식 하수관로 지역에서는 정화조가 존재하고 있지 않다. 합류식 하수관로 시스템에서는 유지관리 및 하수배제 구역의 관로 연결을 원활히 하기 위해서 일정 구간별로 맨홀 설비가 되어 있다.
맨홀을 통해서 관로 내 퇴적물, 관로 상태 조사, 조대 쓰레기 제거가 이루어지고 있으나 이와 같은 유지관리가 적절히 이루어지지 않을 경우 하수 흐름 방해, 악취발생, 강우시 하수 역류를 통한 도심침수 등의 문제가 발생한다.
하수관로는 지하에 매설되어 있어 문제가 일어나기 전까지 하수 내 포함된 부유물질 퇴적 등을 알 수 없다는 문제가 있다.
또한 분류식 하수관로 시스템 지역에서는 정화조 없이 하수관로로 분뇨를 직투입하고 있으며, 합류식 관로 시스템 지역에서는 건축시 정화조 설치 의무화 및 향후 정화조 수거 등의 유지관리를 해야하는 불합리성이 발생하고 있다.
국내 하수관로 현황은 급속한 도시화 및 산업화 속에서 기반시설 중 하나인 하수처리 시스템 일부를 국가와 국민이 분담한 것으로 판단된다.
최근 신도시 개발 및 재개발을 통해서 합류식 하수관로가 분류식 하수관로 시스템으로 변하고 있으나 대도시의 경우 기존 합류식 관로 시스템을 일괄적으로 분류식 시스템으로 변화하기는 경제적으로 많은 비용이 들기 때문에 현실적으로 어렵다.
또한 분류식 하수관로 시스템도 여러 단점을 가지고 있어 점점 증가하는 분류식 하수관로 시스템의 개선방안이 필요한 실정으로 분류식 하수관로 시스템이 합류식하수관로 시스템의 대안이 될 수 없다.
따라서 합류식 하수관로 시스템을 개선하여 합류식 지역에만 존재하는 정화조를 폐쇄하고 분뇨를 직투입할 수 있으면서, 음식물쓰레기 분쇄기를 통해서 배출되는 음폐수를 배제할 수 있는 새로운 개념의 합류식 하수관로 시스템이 필요하다.
이때, 합류식 하수관로 내 부유물질 퇴적과 악취가 빈번하게 발생하수 있어 현재 하수관로 유지관리 시스템 상에서는 적절한 대처가 어려울 수 있어 이를 방지할 수 있는 새로운 시스템이 필요하다.
대한민국 등록특허 10-0850307 대한민국 등록특허 10-1979543 대한민국 등록특허 10-0972448 대한민국 등록특허 10-0950100
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 합류식 하수관로 내에 분뇨 및 음폐수 직투입시 관로내 침전(또는 퇴적)을 방지하고, 궁극적으로 악취발생을 억제 또는 방지하는 장치로 ICT 기술을 결합하여 하수관로 자동세정을 장치와 세정수 자동투입을 위한 의사결정 시스템으로 자동운전 및 모니터링이 가능하도록 한, 하수관로 내 퇴적물 자동세정을 위한 시스템 및 자동세정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 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.
본 발명의 제1목적은, 하수관로 내의 퇴적물을 자동세정하기 위한 시스템에 있어서, 상기 하수관로의 세정을 위해 필요한 세정수가 저장되는 적어도 하나의 세정수 탱크; 상기 세정수 탱크 각각과 상기 하수관로 사이를 연결하여 상기 하수관로로 상기 세정수를 공급하는 공급관; 상기 공급관 일측에 구비되는 제어밸브; 상기 하수관로 현황정보와, 상기 세정수 탱크의 유량정보를 측정하는 센서부; 및 상기 세정수 탱크의 유량정보와, 상기 하수관로 현황정보를 전송받아, 상기 세정수 투입여부를 판단하여, 상기 제어밸브를 제어하는 정보분석서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템으로서 달성될 수 있다.
그리고 세정수 탱크는, 기존 정화조를 이용하거나, 우수를 저장하여 이용하거나, 또는 상수도관의 수돗물의 적정수질을 유지하기 위해 정기적으로 배출되는 관말배수를 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 센서부는, 세정수 탱크 각각에 구비되어 상기 세정수 탱크 내의 수위를 측정하는 수위센서를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 센서부는, 상기 하수관로 내의 유량을 측정하는 유량센서, 악취정도를 측정하는 악취센서 및 이미지센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 센서부에서 측정된 값을 상기 정보분석서버로 전송하고, 상기 정보분석서버에서 생성된 제어신호를 상기 제어밸브로 전송하는 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 정보분석서버는, 수위센서에서 측정된 값으로부터 상기 세정수탱크의 유량정보를 취득하고, 상기 이미지센서에서의 영상데이터를 기반으로 상기 하수관로의 수위를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 정보분석서버는, 하수관로의 수위 및 상기 악취센서에서 측정된 악취값 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 세정수 투입여부와, 세정수를 투입할 세정수 탱크를 결정하고, 투입될 세정수 유량을 분석하여, 상기 제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 정보분석서버는, 상기 하수관로의 전단응력을 산출하고, 산출된 상기 전단응력이 설정된 특정값을 초과하는 경우 세정수를 투입하도록 결정하고, 상기 전단응력에 비례하여 투입될 세정수 유량을 결정하여, 상기 제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 전단응력은 하기 수학식 14에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 14]
Figure 112019074846126-pat00001
상기 수학식 14에서,
Figure 112019074846126-pat00002
는 유체밀도, g는 중력가속도, R은 경심(Hygraulic radius), S0는 하수관로 관경사, D는 하수관로 관경, n은 조도계수, A0는 공급관 넓이, H는 세정수탱크 높이, AS는 세정수 탱크 수평단면적이다.
본 발명의 제2목적은 하수관로 내의 퇴적물을 자동세정하기 위한 방법에 있어서, 세정수 탱크에서 상기 하수관로의 세정을 위해 필요한 세정수를 저장하는 단계; 센서부가 실시간으로 상기 세정수 탱크의 유량정보와, 상기 하수관로 현황정보를 측정하는 단계; 통신부에 의해 센서부에서 측정된 상기 세정수 탱크의 유량정보와, 상기 하수관로 현황정보가 정보분석서버에 전송되는 단계; 정보분석서버가 상기 세정수 탱크의 유량정보와, 상기 하수관로 현황정보를 기반으로, 상기 세정수 투입여부를 판단하는 단계; 및 상기 정보분석서버가 통신부를 통해 제어신호를 전송하여, 상기 세정수 탱크와 상기 하수관로 사이를 연결하는 공급관에 구비되는 제어밸브를 제어하여 상기 하수관로에 세정수를 투입시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 세정수를 저장하는 단계에서, 상기 세정수 탱크는, 기존 정화조를 이용하거나, 우수를 저장하여 이용하거나, 또는 상수도관의 수돗물의 적정수질을 유지하기 위해 정기적으로 배출되는 관말배수를 이용하는 것을 특징을 할 수 있다.
또한 상기 측정하는 단계는, 상기 세정수 탱크 각각에 구비된 수위센서에 의해 상기 세정수 탱크 내의 수위를 측정하는 단계; 유량센서가 상기 하수관로 내의 유량을 측정하는 단계; 악취센서가 하수관로의 악취값을 측정하는 단계; 및 이미지센서에 의해 상기 하수관로 내부 영상데이터를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 세정수 투입여부를 판단하는 단계 및 상기 투입시키는 단계에서, 상기 정보분석서버는, 상기 수위센서에서 측정된 값으로부터 상기 세정수탱크의 유량정보를 취득하고, 상기 영상데이터를 기반으로 상기 하수관로의 수위를 분석하며, 상기 하수관로의 수위 및 상기 악취센서에서 측정된 악취값 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 세정수 투입여부와, 세정수를 투입할 세정수 탱크를 결정하고, 투입될 세정수 유량을 분석하고, 상기 제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 정보분석서버는, 상기 하수관로의 전단응력을 산출하고, 산출된 상기 전단응력이 설정된 특정값을 초과하는 경우 세정수를 투입하도록 결정하고, 상기 전단응력에 비례하여 투입될 세정수 유량을 결정하여, 상기 제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하수관로 내 퇴적물 자동세정을 위한 시스템 및 자동세정방법에 따르면, 합류식 하수관로 내에 분뇨 및 음폐수 직투입시 관로내 침전(또는 퇴적)을 방지하고, 궁극적으로 악취발생을 억제 또는 방지하는 장치로 ICT 기술을 결합하여 하수관로 자동세정을 장치와 세정수 자동투입을 위한 의사결정 시스템으로 자동운전 및 모니터링이 가능한 효과를 갖는다.
한편, 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.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템의 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템의 구성도,
도 3a은 상수관 자동플러싱장치의 정면도,
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 자동플러싱장치를 이용한 세정수 탱크의 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폐쇄된 정화조를 이용한 세정수 탱크의 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 우수 및 상수 등 수자원을 이용한 세정수 탱크의 구성도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 악취센서, 이미지센서, 유량센서가 설치된 하수관로의 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어신호 흐름을 나타낸 블록도,
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 내 퇴적물 자동세정방법의 흐름도를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템(100)의 블록도를 도시한 것이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템(100)은 분뇨 직투입을 위한 퇴적 방지 및 악취 저감을 위해서 관로 세정수를 이용하여 관로를 세정하기 위한 장치와 장치를 제어 및 정보분석 시스템을 위한 시스템으로 구성되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템(100)은 기본적으로 합류식 하수관로 내로 퇴적물과 악취를 제거하기 위해 세정수를 공급하기 위한 복수의 세정수 탱크(10)와, 각각의 세정수 탱크(10)와 하수관로(1)를 연결하는 공급관(20)과, 제어밸브(21), 센서부, 통신부, 정보분석서버(40) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.
세정수 탱크(10) 각각은 하수관로(1)의 세정을 위해 필요한 세정수가 저장되며, 공급관(20)은 이러한 세정수 탱크(10) 각각과 하수관로(1) 사이를 연결하여 하수관로(1)로 세정수를 공급하도록 구성된다. 또한, 제어밸브(21)는 공급관(20) 일측에 구비되어, 정보분석서버(40)에 의한 제어신호에 따라 개폐되어 세정수를 하수관로(1)에 공급하도록 한다.
센서부는 실시간으로, 하수관로 현황정보와, 세정수 탱크(10)의 유량정보를 측정하며, 통신부는 센서부에서 측정된 값을 정보분석서버(40)로 전송하고, 정보분석서버(40)에서 생성된 제어신호를 제어밸브(21)로 전송하도록 구성된다.
정보분석서버(40)는 통신부를 통해 세정수 탱크(10)의 유량정보와, 하수관로 현황정보를 전송받아, 세정수 투입여부를 판단하여, 제어밸브(21)를 제어하도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 세정수 탱크(10)는, 기존 정화조를 이용하거나, 우수를 저장하여 이용하거나, 또는 상수도관의 수돗물의 적정수질을 유지하기 위해 정기적으로 배출되는 관말배수를 이용할 수 있다.
하수처리구역에는 상수도 서비스 지역이며, 수돗물의 적정 수질을 유지하기 위해서 정기적으로 관 말단 및 소방밸브를 통해서 배수를 진행하고 있는데 이때 배출되는 배출수는 하수관로(1)로 버려지고 있다. 본 발명의 실시예에 따른 세정수 탱크(10)는, 자동 배수장치와 연계하여 세정수 이용 또는 일시 저장 후 세정 수로 이용 가능하며 이때 자동 개ㆍ폐 장치 및 통신 장치를 적용한다.
도 3a은 상수관 자동플러싱장치(11)의 정면도를 도시한 것이다. 그리고 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 자동플러싱장치(11)를 이용한 세정수 탱크(10)의 구성도를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 세정수 탱크(10)는 상수관 자동플러싱 장치(11)와 연계하여 구성될 수 있다. 상수관로 내 수돗물 수질 오염을 방지하기 위해서 관말부나 소방밸브를 통해서 플럭싱을 수행한다. 현행 플럭싱 배출수는 노상 또는 하수관로(1) 배출되고 있다. 버려지는 배출수를 저장 또는 하수관로(1) 세정 계획과 연계하여 세정수로 이용할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 세정수 탱크(10)는 기존 정화조를 이용하여 주방 및 샤워용수를 저장하도록 구성될 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폐쇄된 정화조를 이용한 세정수 탱크(10)의 구성도를 도시한 것이다. 합류식하수관로 시스템을 개선하기 위한 정화조 폐쇄를 통한 분뇨 직투입 및 음폐수를 하수관로(1) 내로 직투입할 경우 기존 설치된 정화조는 기능을 상실한다. 따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 정화조를 활용하여 세정수 탱크(10)로 이용할 수 있다.
또는 본 발명의 실시예에 따른 세정수 탱크(10)는, 지붕 및 지표면서에서 발생하는 우수를 저장하여 사용할 수 있으며, 자동 개ㆍ폐 장치 및 통신 장치를 적용한 저장 장치로 이용한다.도 5는 본 발명의 실시예에 따른 우수 및 상수 등 수자원을 이용한 세정수 탱크(10)의 구성도를 도시한 것이다. 수도관 관말퇴수 및 소방밸브, 정화조를 이용한 세정수 탱크(10)가 어려울 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 상수 및 우수 저류시설을 이용한 세정수 탱크(10)로 구성될 수 있으며, 수위센서(13)는 무선통신을 포함하며, 유입 및 배출 밸브는 무선 송수신 센서와 자동 제어장치를 포함하고 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 악취센서, 이미지센서(33), 유량센서(31)가 설치된 하수관로(1)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어신호 흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 하수관로(1) 내는 H2S, CH4를 모니터링 수 있는 악취센서(32), 하수의 유속 및 수위 관측을 통한 유량센서(31), 관로내 퇴적을 모니터링 할 수 있는 이미지센서(33)로 구성되며, 이들 센서는 무선통신을 포함하고 있다.
그리고 센서부는 세정수 탱크(10) 각각에 구비되어 상기 세정수 탱크(10) 내의 수위를 측정하는 수위센서(13)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 센서부는 도 6에 도시된 바와 같이, 하수관로(1) 내 일측에 구비되어, 하수관로(1) 내의 유량을 측정하는 유량센서(31), 악취정도를 측정하는 악취센서(32) 그리고 이미지센서(33)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.
이러한 센서부를 통해, 센서부는, 합류식 하수관로(1) 내 퇴적 및 악취, 하수 흐름을 감지하여 수집된 정보를 통신부를 통해 정보분석서버(40)로 전송한다. 세정수 탱크(10)의 수위, 수도관 퇴수부(소방밸브 및 관말배수)에 설치된 자동 퇴수장치의 자동 개ㆍ폐를 위한 센서 및 제어기기로 통신부와 양방향 송수신 기능을 가진다.
그리고 정보분석서버(40)는, 수집된 정보 취합과 하수관로 매설 정보를 이용하여 퇴적 방지를 위한 세정수 순차적 투입을 위한 세정수 탱크(10) 제어, 악취 방지 및 억제를 위한 세정수 투입 및 유량 조절한다.
구체적으로 정보분석서버(40)는, 세정수 탱크(10)에 구비된 수위센서(13)에서 측정된 값으로부터 세정수탱크(10) 각각의 유량정보를 취득한다. 그리고 하수관로(1) 내에 설치된 이미지센서(33)에서 측정된 영상데이터를 기반으로 하수관로(1)의 수위를 분석하도록 구성된다.
그리고 정보분석서버(40)는, 하수관로(1)의 수위 및 악취센서(32)에서 측정된 악취값 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 세정수 투입여부와, 세정수를 투입할 세정수 탱크(10)를 결정하고, 투입될 세정수 유량을 분석하여, 제어밸브(21)를 제어하게 된다.
또한, 정보분석서버(40)는, 하수관로(1)의 전단응력을 산출하고, 산출된 상기 전단응력이 설정된 특정값을 초과하는 경우 세정수를 투입하도록 결정하고, 상기 전단응력에 비례하여 투입될 세정수 유량을 결정하여, 상기 제어밸브(21)를 제어하도록 구성될 수 있다.
이하에서는 앞서 언급한 하수관로(1)의 전단응력을 산출하는 방법에 대해 설명하도록 한다. 세정수 탱크의 단면이 AS이고 높이가 H이고, 공급관의 넓이가 A0인 경우, 세정수탱크의 수위가 z일 때, 공급관으로 나가는 물의 속도는
Figure 112019074846126-pat00003
이고 시간당 공급관을 통한 유출량은 Q = A0v 임과 동시에
Figure 112019074846126-pat00004
이다.
Figure 112019074846126-pat00005
이므로,
Figure 112019074846126-pat00006
그리므로 공급관을 통해 나가는 물의 속도 v와 유량 Q는 이하 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure 112019074846126-pat00007
세정수 탱크의 물이 공급관을 통해 하수관로(1)로 유입되면 관 경사에 의한 에너지 증가분과 마찰에 의한 손실이 같으며(등류를 가정함) 관에 물이 없다고 가정하면, 공급관으로부터 하수관로(1)로 유입된 물의 통수 단면은 A0로 그대로 유지되므로 다음의 수학식 2가 성립된다.
관의 통수단면은,
[수학식 2]
Figure 112019074846126-pat00008
관의 수위는,
[수학식 3]
Figure 112019074846126-pat00009
경심(hydraulic radius)은,
[수학식 4]
Figure 112019074846126-pat00010
로 정의될 수 있다. 한편 평균전단응력 식
Figure 112019074846126-pat00011
은 자연 유하인 경우에 적용되는 식인데, 지금 문제의 경우는 자연 유하가 아니라 토출된 속도 v(t)가 의미있는 양이므로 이를 속도의 함수로 나타낼 필요가 있으며, 매닝 공식
Figure 112019074846126-pat00012
로부터 수학식 5가 구해지며,
[수학식 5]
Figure 112019074846126-pat00013
수학식 4를 수학식 5에 대입하여 정리하면,
[수학식 6]
Figure 112019074846126-pat00014
이 구해지며, 수학식 6에서 공급관의 넓이와 관경의 제곱의 비를
Figure 112019074846126-pat00015
라 정의하면
Figure 112019074846126-pat00016
은 충분히 작은값이고
Figure 112019074846126-pat00017
인 영역에서 수학식 2를 다음의 수학식 7로 근사적으로 표현할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112019074846126-pat00018
수학식 6에 수학식 1과 7을 대입하여 정리하면 다음의 수학식 8을 얻는다(수학식 7의 우변 세 번째 항 생FIR).
[수학식 8]
Figure 112019074846126-pat00019
유량
Figure 112019074846126-pat00020
가 토출 후 자연유하하면서 등류에 도달한다고 가정하면, 속도가
Figure 112019074846126-pat00021
가 되어야 하고 이는 유체의 단면이 변해야 함을 의미한다. 변화된 단면을 A라 하면 다음의 수학식 9가ㄴ 성립한다.
[수학식 9]
Figure 112019074846126-pat00022
그리고 수학식 2,3,9로부터 다음의 수학식 10이 성립한다.
[수학식 10]
Figure 112019074846126-pat00023
수학식 10을 편의를 위해 다음과 같이 정의할 수 있다.
[수학식 11]
Figure 112019074846126-pat00024
수학식 11에서
Figure 112019074846126-pat00025
역시
Figure 112019074846126-pat00026
의 함수이고 수학식 2를 역으로 전개하면 수학식 12를 얻으며,
[수학식 12]
Figure 112019074846126-pat00027
이를 수학식 11에 대입해 역전개하면 수학식 13을 얻게 된다.
[수학식 13]
Figure 112019074846126-pat00028
그리고 수학식 13으로부터 다음과 같은 전단응력값을 산출할 수 있다.
[수학식 14]
Figure 112019074846126-pat00029
수학식 14에서,
Figure 112019074846126-pat00030
는 유체밀도, g는 중력가속도, R은 경심(Hygraulic radius), S0는 하수관로 관경사, D는 하수관로 관경, n은 조도계수, A0는 공급관 넓이, H는 세정수탱크 높이, AS는 세정수 탱크 수평단면적이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 정보분석서버(40)는, 정보수집부와 정보 송수신을 위한 통신부, 자료 저장 및 분류를 위한 서버, 분석 및 의사 결정을 위한 시스템으로 구성될 수 있다. 의사결정 시스템은 지능형 시스템을 구성되며, 관지역 및 타 지역의 자료를 기반으로 지능정보체계, 사례기반 추론, Fuzzy lofic, 신경망, 유전자 알고리즘, 지능형 에이전트 등의 이론에 기반하여 구축한다. 구축된 의사결정 시스템은 새로운 정보를 반영하여 조건부 모델링을 지속적으로 수행하면서 최적의사결정 결과를 제시하며, 각존 센서 및 장치를 자동 제어한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 내 퇴적물 자동세정방법에 대해 설명하도록 한다. 도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 내 퇴적물 자동세정방법의 흐름도를 도시한 것이다.
먼저 세정수 탱크(10)에서 상기 하수관로(1)의 세정을 위해 필요한 세정수를 저장하게 된다(S1). 앞서 언급한 바와 같이, 세정수 탱크(10)는, 기존 정화조를 이용하거나, 우수를 저장하여 이용하거나, 또는 상수도관의 수돗물의 적정수질을 유지하기 위해 정기적으로 배출되는 관말배수를 이용하여 구성될 수 있다.
그리고 센서부가 실시간으로 세정수 탱크(10)의 유량정보와, 상기 하수관로 현황정보를 측정하게 된다(S2). 구체적으로 세정수 탱크(10) 각각에 구비된 수위센서(13)에 의해 세정수 탱크(10) 내의 수위를 측정하게 되며, 하수관로(1) 내에 설치된 유량센서(31)에 의해 하수관로(1) 내의 유량이 실시간으로 측정되며, 악취센서에 의해 하수관로(1)의 악취값이 측정되고, 이미지센서(33)에 의해 하수관로(1) 내부 영상데이터를 획득하게 된다.
그리고 통신부에 의해 센서부에서 측정된 세정수 탱크(10)의 유량정보와, 하수관로(1) 현황정보가 정보분석서버(40)에 전송되게 된다(S3).
그리고 정보분석서버(40)는 세정수 탱크(10)의 유량정보와, 하수관로(1) 현황정보를 기반으로, 세정수 투입여부를 판단하게 된다(S4). 그리고 정보분석서버(40)는 통신부를 통해 제어신호를 전송하여, 세정수 탱크(10)와 하수관로(1) 사이를 연결하는 공급관(20)에 구비되는 제어밸브(21)를 제어하여 하수관로(1)에 세정수를 투입시키게 된다(S5).
정보분석서버(40)는, 세정수 탱크(10)의 수위센서(13)에서 측정된 값으로부터 세정수탱크(10)의 유량정보를 취득하고, 영상데이터를 기반으로 하수관로(1)의 수위를 분석한다.
그리고 하수관로(1)의 수위, 하수관로(1)의 유량, 및 악취센서(32)에서 측정된 악취값을 기반으로, 세정수 투입여부와, 세정수를 투입할 세정수 탱크(10)의 결정, 투입될 세정수 유량을 분석하고, 이러한 분석데이터를 토대로 제어신호를 생성하여 제어밸브(21)를 제어하게 된다.
또한, 정보분석서버(40)는, 앞서 언급한 바와 같이, 하수관로의 전단응력을 산출하고, 산출된 전단응력이 설정된 특정값을 초과하는 경우 세정수를 투입하도록 결정하고, 전단응력에 비례하여 투입될 세정수 유량을 결정하여, 제어밸브를 제어하도록 구성된다.
이러한 전단응력은 앞서 언급한 바와 같이, 하기 수학식 14에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 14]
Figure 112019074846126-pat00031
수학식 14에서,
Figure 112019074846126-pat00032
는 유체밀도, g는 중력가속도, R은 경심(Hygraulic radius), S0는 하수관로 관경사, D는 하수관로 관경, n은 조도계수, A0는 공급관 넓이, H는 세정수탱크 높이, AS는 세정수 탱크 수평단면적이다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:하수관로
2:맨홀
10:세정수탱크
11:상수관 자동플러싱장치
12:유입밸브
13:수위센서
20:공급관
21:제어밸브
31:유량센서
32:악취센서
33:이미지센서
40:정보분석서버
100:하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템

Claims (15)

  1. 하수관로 내의 퇴적물을 자동세정하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 하수관로의 세정을 위해 필요한 세정수가 저장되는 적어도 하나의 세정수 탱크;
    상기 세정수 탱크 각각과 상기 하수관로 사이를 연결하여 상기 하수관로로 상기 세정수를 공급하는 공급관;
    상기 공급관 일측에 구비되는 제어밸브;
    상기 하수관로 현황정보와, 상기 세정수 탱크의 유량정보를 측정하는 센서부; 및
    상기 세정수 탱크의 유량정보와, 상기 하수관로 현황정보를 전송받아, 상기 세정수 투입여부를 판단하여, 상기 제어밸브를 제어하는 정보분석서버;를 포함하고,
    상기 정보분석서버는, 상기 하수관로의 전단응력을 산출하고, 산출된 상기 전단응력이 설정된 특정값을 초과하는 경우 세정수를 투입하도록 결정하고, 상기 전단응력에 비례하여 투입될 세정수 유량을 결정하여, 상기 제어밸브를 제어하고,
    상기 전단응력은 하기 수학식 14에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템:
    [수학식 14]
    Figure 112021059609264-pat00047

    상기 수학식 14에서,
    Figure 112021059609264-pat00048
    는 유체밀도, g는 중력가속도, R은 경심(Hygraulic radius), S0는 하수관로 관경사, D는 하수관로 관경, n은 조도계수, A0는 공급관 넓이, H는 세정수탱크 높이, AS는 세정수 탱크 수평단면적이다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정수 탱크는,
    기존 정화조를 이용하거나, 우수를 저장하여 이용하거나, 또는 상수도관의 수돗물의 적정수질을 유지하기 위해 정기적으로 배출되는 관말배수를 이용하는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 세정수 탱크 각각에 구비되어 상기 세정수 탱크 내의 수위를 측정하는 수위센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 하수관로 내의 유량을 측정하는 유량센서, 악취정도를 측정하는 악취센서 및 이미지센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 센서부에서 측정된 값을 상기 정보분석서버로 전송하고, 상기 정보분석서버에서 생성된 제어신호를 상기 제어밸브로 전송하는 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 정보분석서버는,
    상기 수위센서에서 측정된 값으로부터 상기 세정수탱크의 유량정보를 취득하고, 상기 이미지센서에서의 영상데이터를 기반으로 상기 하수관로의 수위를 분석하는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 정보분석서버는,
    상기 하수관로의 수위 및 상기 악취센서에서 측정된 악취값 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 세정수 투입여부와, 세정수를 투입할 세정수 탱크를 결정하고, 투입될 세정수 유량을 분석하여, 상기 제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 하수관로 내의 퇴적물을 자동세정하기 위한 방법에 있어서,
    세정수 탱크에서 상기 하수관로의 세정을 위해 필요한 세정수를 저장하는 단계;
    센서부가 실시간으로 상기 세정수 탱크의 유량정보와, 상기 하수관로 현황정보를 측정하는 단계;
    통신부에 의해 센서부에서 측정된 상기 세정수 탱크의 유량정보와, 상기 하수관로 현황정보가 정보분석서버에 전송되는 단계;
    정보분석서버가 상기 세정수 탱크의 유량정보와, 상기 하수관로 현황정보를 기반으로, 상기 세정수 투입여부를 판단하는 단계; 및
    상기 정보분석서버가 통신부를 통해 제어신호를 전송하여, 상기 세정수 탱크와 상기 하수관로 사이를 연결하는 공급관에 구비되는 제어밸브를 제어하여 상기 하수관로에 세정수를 투입시키는 단계;를 포함하고,
    상기 정보분석서버는, 상기 하수관로의 전단응력을 산출하고, 산출된 상기 전단응력이 설정된 특정값을 초과하는 경우 세정수를 투입하도록 결정하고, 상기 전단응력에 비례하여 투입될 세정수 유량을 결정하여, 상기 제어밸브를 제어하며,
    상기 전단응력은 하기 수학식 14에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정방법:
    [수학식 14]
    Figure 112021059609264-pat00049

    상기 수학식 14에서,
    Figure 112021059609264-pat00050
    는 유체밀도, g는 중력가속도, R은 경심(Hygraulic radius), S0는 하수관로 관경사, D는 하수관로 관경, n은 조도계수, A0는 공급관 넓이, H는 세정수탱크 높이, AS는 세정수 탱크 수평단면적이다.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 세정수를 저장하는 단계에서, 상기 세정수 탱크는, 기존 정화조를 이용하거나, 우수를 저장하여 이용하거나, 또는 상수도관의 수돗물의 적정수질을 유지하기 위해 정기적으로 배출되는 관말배수를 이용하는 것을 특징을 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는,
    상기 세정수 탱크 각각에 구비된 수위센서에 의해 상기 세정수 탱크 내의 수위를 측정하는 단계;
    유량센서가 상기 하수관로 내의 유량을 측정하는 단계;
    악취센서가 하수관로의 악취값을 측정하는 단계; 및
    이미지센서에 의해 상기 하수관로 내부 영상데이터를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 세정수 투입여부를 판단하는 단계 및 상기 투입시키는 단계에서,
    상기 정보분석서버는, 상기 수위센서에서 측정된 값으로부터 상기 세정수탱크의 유량정보를 취득하고, 상기 영상데이터를 기반으로 상기 하수관로의 수위를 분석하며, 상기 하수관로의 수위 및 상기 악취센서에서 측정된 악취값 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 세정수 투입여부와, 세정수를 투입할 세정수 탱크를 결정하고, 투입될 세정수 유량을 분석하고, 상기 제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 하수관로 내 퇴적물 자동세정방법.
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  15. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100850307B1 (ko) 2008-06-13 2008-08-04 에스씨종합건설(주) 하수관거 유지관리 모니터링 시스템
KR100972448B1 (ko) 2010-01-07 2010-07-27 주식회사 유니에코 우수 여과장치 및 이를 이용한 우수 재사용 시스템
KR101979543B1 (ko) 2018-04-02 2019-05-16 윤인구 하수관로 오염 감시 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100950100B1 (ko) * 2009-06-30 2010-03-29 서울시립대학교 산학협력단 하수관거용 악취 저감시스템

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