KR102418300B1 - 상수도 관리 시스템 - Google Patents

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KR102418300B1
KR102418300B1 KR1020220019564A KR20220019564A KR102418300B1 KR 102418300 B1 KR102418300 B1 KR 102418300B1 KR 1020220019564 A KR1020220019564 A KR 1020220019564A KR 20220019564 A KR20220019564 A KR 20220019564A KR 102418300 B1 KR102418300 B1 KR 102418300B1
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권세용
송수준
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Abstract

본 발명은 상수도 관리 시스템에 관한 것으로, 상수도 시설에 포함된 센서나 수질정보 수집컴퓨터로부터 수집되는 정보 혹은 피엘씨(PLC) 태그를 에픽스 관리 서버에 집결하고 에픽스 관리 서버에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 브로커 서버로 넘겨주어 저장소(DB)에 저장하고 상수도 시설 제어 및 감시를 위한 관제 시스템에서 필요한 정보를 에픽스 관리 서버로 요청하면 해당 정보를 상기 브로커 서버를 통해 상기 관제 시스템으로 보내준다.
본 발명에 따라 에픽스 관리 서버를 포함하여 상수도 관리 시스템을 구축하면 종래의 상수도 관리 시스템에서 OPC 방식으로 통신하는 서버 측 혹은 클라이언트 측에서 장애 발생 시 시스템의 전체 작동이 중지되고 OPC 방식이 아닌 다른 방식의 관리 서버 증설 등을 통한 상수도 관리 시스템 확장이 곤란한 문제점을 해결할 수 있고, 전체 시스템을 균형있게 분산 및 분리하여 유연한 장애 대처가 가능하다. 또한, 상용 OPC 서비스 사용에 따른 비용 증대 문제를 해결하고 시스템 투명성과 독립성을 확보할 수 있으며, 상수도 시설에 포함된 센서나 피엘씨(PLC) 혹은 상수도 원격 검침기들이 증가 설치되더라도 관리 서버와 관제 시스템 사이의 통신 장애 없이 다양한 데이터의 수집 및 공유 활용이 가능하다.

Description

상수도 관리 시스템{Water supply management system}
본 발명은 상수도 관리 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세히는 에픽스(EPICS: Experimental Physics and Industrial Control System)를 적용한 상수도 관리 시스템에 관한 것이다.
상수도 시설은 강이나 호수, 저수지 등으로부터 취수한 적정 수질의 원수를 정수하여 저장하는 정수장, 정화된 물의 급수압을 조절하는 가압장, 급수압이 조절된 정화된 물의 급수량을 조절하면서 급수구역 내의 급수처(예컨대, 가정, 공장 등)에 공급하는 배수지, 상기 급수처에 설치되어 물 사용량을 계량하는 상수도 원격 검침기 등을 포함한다.
종래의 상수도 관리 시스템은 상기 상수도 시설 관리를 위하여 관리 서버와 관제 시스템(예컨대, 수질 관제, 가압장 관제, 배수지 관제, 원격 검침 관제 등을 수행하는 관제 시스템)을 포함하고, 상기 관리 서버와 상기 관제 시스템이 OPC(OLE for Process Control) 방식으로 통신하도록 긴밀하게 연결된다.
상기와 같이 상기 관리 서버와 상기 관제 시스템이 OPC 방식으로 통신하는 종래의 상수도 관리 시스템은 서버(예컨대, 관리 서버) 측 혹은 클라이언트(예컨대, 관제 시스템) 측에서 장애 발생 시 상수도 관리 시스템의 전체 작동이 중지되고, OPC 방식이 아닌 다른 방식의 관리 서버 증설 등을 통한 상수도 관리 시스템 확장이 곤란하다.
또한, 상기와 같이 상기 관리 서버와 상기 관제 시스템이 OPC 방식으로 통신하는 종래의 상수도 관리 시스템에 비공개 소스 및 상용 라이브러리를 사용하는 상용 OPC 서비스를 적용 시, 다양한 데이터 수집이 어렵고 상용 OPC 서비스를 제공하는 한 회사에 해당 상수도 관리 시스템이 종속되어 사용 비용이 증대하거나 시스템 보안 문제가 발생한다.
상기와 같이 상기 관리 서버와 상기 관제 시스템이 OPC 방식으로 통신하는 종래의 상수도 관리 시스템에서는 상기 관리서버가 사물통신(M2M: Machine to Machine), 사물인터넷(IoT: Internet of Things)이 가능한 통신망을 통해 복수의 상수도 원격 검침기와 통신하되, 특히 사물통신(M2M), 사물인터넷(IoT)과 같이 대역폭이 제한된 통신 환경에 최적화하여 개발된 푸시 기술(push technology) 기반의 경량 메시지 전송 프로토콜로 알려진 엠큐티티(MQTT: Message Queuing Telemetry Transport)로 복수의 상수도 원격 검침기로부터 급수처의 물 사용량을 수신하는데, 급수구역 내의 급수처(예컨대, 가정, 공장 등)가 증가함에 따라 대략 10만대 이상의 상수도 원격 검침기와의 통신 연결 시 상기 관리 서버와 상기 관제 시스템 사이에 통신 장애가 발생할 수 있다.
KR 10-0806255 B1
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 상수도 시설에 포함된 센서나 수질정보 수집컴퓨터로부터 수집되는 정보 혹은 피엘씨(PLC) 태그를 에픽스 관리 서버에 집결하고 에픽스 관리 서버에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 브로커 서버로 넘겨주어 저장소(DB)에 저장하고 상수도 시설 제어 및 감시를 위한 관제 시스템에서 필요한 정보를 에픽스 관리 서버로 요청하면 해당 정보를 상기 브로커 서버를 통해 상기 관제 시스템으로 보내주는 상수도 관리 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 상수도 관리 시스템은, 정수장과 가압장, 배수지, 상수도 원격 검침기를 포함하는 상수도 시설에 포함된 센서나 수질정보 수집컴퓨터로부터 수집되는 정보 혹은 피엘씨(PLC) 태그를 에픽스 관리 서버에 집결하고 에픽스 관리 서버에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 브로커 서버로 넘겨주어 저장소(DB)에 저장하고 상수도 시설 제어 및 감시를 위한 관제 시스템에서 필요한 정보를 에픽스 관리 서버로 요청하면 해당 정보를 상기 브로커 서버를 통해 상기 관제 시스템으로 보내주는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상수도 관리 시스템에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버는 에픽스(EPICS: Experimental Physics and Industrial Control System)를 적용한 것으로, 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 상수도 시설에 포함된 센서나 수질정보 수집컴퓨터 혹은 피엘씨(PLC)에 접속하여 주기적으로 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV: Process Variable)를 읽어와 저장소(DB)에 저장하고 다중 경로 티씨피(TCP)를 지원하는 엠큐빅(MCubic: Multipath Cubic) 프로토콜을 기반하여 온라인 상에서 접속된 관제 시스템에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA: Channel Access)를 요청하면 브로커 서버를 통해 저장소(DB)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상수도 관리 시스템에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버는 상기 브로커 서버가 피엘씨(PLC) 태그를 사용해 특정 정보만 추출하여 관제 시스템으로 전달하도록 하기 위해 상수도 시설에 포함된 센서나 피엘씨(PLC)에 대한 구역, 지역, 아이피(IP), AI(아날로그입력)/AO(아날로그출력)/DI(디지털입력)/DO(디지털출력)를 구분하는 센서이름, 프로세스 변수(PV)의 데이터 타입을 포함하는 피엘씨(PLC) 태그를 집결하여 저장소(DB)에 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상수도 관리 시스템에 있어서, 상기 브로커 서버는 상기 관제 시스템에서 필요한 정보를 상기 에픽스 관리 서버로 요청하면 상기 에픽스 관리 서버에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 모니터링 하면서 상기 에픽스 관리 서버에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그에 변화가 생겼을 경우 해당 관제 시스템으로 해당 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상수도 관리 시스템에 있어서, 상기 브로커 서버는 오픈 소스 메시지 브로커 프로젝트로 알려진 아파치 카프카(Apache Kafka) 기능을 수행하여 상기 에픽스 관리 서버에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 모니터링 하면서 상기 에픽스 관리 서버에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그에 변화가 생겼을 경우 해당 관제 시스템으로 해당 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 전달하고, 상기 관제 시스템은 스카다(SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템으로 구축되어 상수도 시설 제어 및 감시를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상수도 관리 시스템에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 정수장에서 원수를 정수하기 위해 설치된 수중폭기 피엘씨(PLC)에 접속하여 주기적으로(예컨대, 10초마다) 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV)를 읽어오고 해당 수중폭기 피엘씨(PLC) 태그를 요청하여 저장소(DB)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 수질 관제 시스템에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버를 통해 저장소(DB)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상수도 관리 시스템에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 정수장에서 원수를 정수하기 위해 설치된 수질정보 수집컴퓨터에 접속하여 해당 수질정보 수집컴퓨터가 황산화미생물의 활성도 증감에 대응하여 증감하는 수소이온농도(pH)와 전기전도도(EC)를 감지하는 수질센서로부터 수질의 독성도 판별을 위해 수집한 수질정보를 패킷으로 묶어 수신한 후 해당 수신 패킷으로부터 저장소(DB) 포맷에 맞게 수질정보를 추출하여 저장소(DB)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 수질 관제 시스템에서 수질정보를 요청하면 브로커 서버를 통해 저장소(DB)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상수도 관리 시스템에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 가압장에서 물의 급수압을 조절하기 위해 설치된 가압펌프 피엘씨(PLC)에 접속하여 주기적으로(예컨대, 10초마다) 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV)를 읽어오고 해당 가압펌프 피엘씨(PLC) 태그를 요청하여 저장소(DB)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 가압장 관제 시스템에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버를 통해 저장소(DB)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상수도 관리 시스템에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 배수지에서 물의 급수량을 조절하기 위해 설치된 배수펌프 피엘씨(PLC)에 접속하여 주기적으로(예컨대, 10초마다) 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV)를 읽어오고 해당 배수펌프 피엘씨(PLC) 태그를 요청하여 저장소(DB)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 배수지 관제 시스템에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버를 통해 저장소(DB)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상수도 관리 시스템에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버는 급수구역 내의 급수처(예컨대, 가정, 공장 등)에 설치되어 해당 급수처의 물 사용량(예컨대, 월별 물 사용량)을 계량하는 복수의 상수도 원격 검침기와 엠큐티티(MQTT: Message Queuing Telemetry Transport)로 통신하여 복수의 상수도 원격 검침기로부터 급수처의 물 사용량을 프로세스 변수(PV)로 수신하여 저장소(DB)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 원격 검침 관제 시스템에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버를 통해 저장소(DB)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 에픽스 관리 서버를 포함하여 상수도 관리 시스템을 구축하면 종래의 상수도 관리 시스템에서 OPC 방식으로 통신하는 서버 측 혹은 클라이언트 측에서 장애 발생 시 시스템의 전체 작동이 중지되고 OPC 방식이 아닌 다른 방식의 관리 서버 증설 등을 통한 상수도 관리 시스템 확장이 곤란한 문제점을 해결할 수 있고, 전체 시스템을 균형있게 분산 및 분리하여 유연한 장애 대처가 가능하다. 또한, 상용 OPC 서비스 사용에 따른 비용 증대 문제를 해결하고 시스템 투명성과 독립성을 확보할 수 있으며, 상수도 시설에 포함된 센서나 피엘씨(PLC) 혹은 상수도 원격 검침기들이 증가 설치되더라도 관리 서버와 관제 시스템 사이의 통신 장애 없이 다양한 데이터의 수집 및 공유 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 상수도 관리 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
이하에서 설명하는 본 발명에 따른 상수도 관리 시스템은 하기의 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에서 청구하는 기술의 요지를 벗어남이 없이 해당 기술분야에 대하여 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 상수도 관리 시스템(100)은 에픽스 관리 서버(150)와 브로커 서버(160), 저장소(DB)(170) 및 관제 시스템(180)을 포함하여 구성된다.
상기 에픽스 관리 서버(150)는 수중폭기 피엘씨(PLC)(111)와 수질정보 수집컴퓨터(112)가 설치된 정수장(110)과 가압펌프 피엘씨(PLC)(121)가 설치된 가압장(120), 배수펌프 피엘씨(PLC)(131)가 설치된 배수지(130), 급수처(140)에 설치된 상수도 원격 검침기(141)를 포함하는 상수도 시설에 포함된 센서나 수질정보 수집컴퓨터(112)로부터 정보(예컨대, 센서 정보) 혹은 피엘씨(PLC) 태그를 수집하여 집결한다.
상기 에픽스 관리 서버(150)는 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 브로커 서버(160)로 넘겨주어 저장소(DB)(170)에 저장한다.
상기 에픽스 관리 서버(150)는 상수도 시설 제어 및 감시를 위한 관제 시스템(180)에서 필요한 정보를 에픽스 관리 서버(150)로 요청하면 해당 정보를 상기 브로커 서버(160)를 통해 상기 관제 시스템(180)으로 보내준다.
상기 에픽스 관리 서버(150)는 에픽스(EPICS)를 적용한 것으로, 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 상수도 시설에 포함된 센서나 수질정보 수집컴퓨터(112) 혹은 피엘씨(PLC)(111,121,131)에 접속하여 주기적으로 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV)를 읽어와 저장소(DB)(170)에 저장하고 다중 경로 티씨피(TCP)를 지원하는 엠큐빅(MCubic) 프로토콜을 기반하여 온라인 상에서 접속된 관제 시스템(180)에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)의 데이터를 공유하게 한다.
참고로, 상기 에픽스(EPICS)는 거대장치제어 분야의 미들웨어(예컨대, 대형 실험 장치 및 산업용 플랜트들의 실시간 분산제어 혹은 운전 제어 및 데이터 획득과 저장을 수행할 수 있도록 개발된 일련의 소프트웨어 도구 및 응용 프로그램의 집합)이며, 오픈 소스로 개발되어 최근 10년 이상 다양한 거대장치제어 분야에서 응용과 실사용 검증을 거쳐 온 안정된 플랫폼이라 평가된다.
상기 에픽스 관리 서버(150)는 상기 브로커 서버(160)가 피엘씨(PLC) 태그를 사용해 특정 정보만 추출하여 관제 시스템(180)으로 전달하도록 하기 위해 상수도 시설에 포함된 센서나 피엘씨(PLC)(111,121,131)에 대한 구역, 지역, 아이피(IP), AI(아날로그입력)/AO(아날로그출력)/DI(디지털입력)/DO(디지털출력)를 구분하는 센서이름, 프로세스 변수(PV)의 데이터 타입을 포함하는 피엘씨(PLC) 태그를 집결하여 저장소(DB)(170)에 저장한다.
상기 브로커 서버(160)는 상기 관제 시스템(180)에서 필요한 정보를 상기 에픽스 관리 서버(150)로 요청하면 상기 에픽스 관리 서버(150)에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 모니터링 하면서 상기 에픽스 관리 서버(150)에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그에 변화가 생겼을 경우 해당 관제 시스템(180)으로 해당 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 전달한다.
상기 브로커 서버(160)는 오픈 소스 메시지 브로커 프로젝트인 아파치 카프카(Apache Kafka) 기능을 수행하여 상기 에픽스 관리 서버(150)에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 모니터링 하면서 상기 에픽스 관리 서버(150)에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그에 변화가 생겼을 경우 해당 관제 시스템(180)으로 해당 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 전달한다.
상기 관제 시스템(180)은 스카다(SCADA) 시스템으로 구축되어 상수도 시설 제어 및 감시를 수행한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 상수도 관리 시스템(100)은 다음과 같이 작동한다.
본 발명에 따른 상수도 관리 시스템(100)이 적용되는 상수도 시설은 강이나 호수, 저수지 등으로부터 취수한 적정 수질의 원수를 정수하여 저장하는 정수장(110), 정화된 물의 급수압을 조절하는 가압장(120), 급수압이 조절된 정화된 물의 급수량을 조절하면서 급수구역 내의 급수처(140)(예컨대, 가정, 공장 등)에 공급하는 배수지(130), 상기 급수처(140)에 설치되어 물 사용량을 계량하는 상수도 원격 검침기(141) 등을 포함한다.
상기 정수장(110)에서는 원수를 정수하기 위해 수중폭기 피엘씨(PLC)(111)에 의해 구동 제어되는 공기공급기를 구동하여 수중폭기를 발생하고, 황산화미생물의 활성도 증감에 대응하여 증감하는 수소이온농도(pH)와 전기전도도(EC)를 감지하는 수질센서로부터 수질의 독성도 판별을 위한 수질정보를 수집하는 수질정보 수집컴퓨터(112)에 표시하여 수질관리소의 관리자가 확인할 수 있게 하고, 기준 이하의 수질이 감지되는 경우 수질정보 수집컴퓨터(112)에 경보를 표시하거나 경보기를 작동한다.
상기와 같이 정수장(110)에서 수질 경보가 발생하는 경우, 상기 수중폭기 발생을 증가하거나 황산화미생물을 투입하여 정수장(110)의 정수 성능을 증대한다.
상기 정수장(110)의 수질 관제를 위하여, 상기 에픽스 관리 서버(150)는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 정수장(110)에서 원수를 정수하기 위해 설치된 수중폭기 피엘씨(PLC)(111)에 접속하여 주기적으로(예컨대, 10초마다) 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV)를 읽어오고 해당 수중폭기 피엘씨(PLC) 태그를 요청하여 저장소(DB)(170)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 수질 관제 시스템(181)에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하게 한다.
또한, 상기 정수장(110)의 수질 관제를 위하여, 상기 에픽스 관리 서버(150)는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 정수장(110)에서 원수를 정수하기 위해 설치된 수질정보 수집컴퓨터(112)에 접속하여 해당 수질정보 수집컴퓨터(112)가 황산화미생물의 활성도 증감에 대응하여 증감하는 수소이온농도(pH)와 전기전도도(EC)를 감지하는 수질센서로부터 수질의 독성도 판별을 위해 수집한 수질정보를 패킷으로 묶어 수신한 후 해당 수신 패킷으로부터 저장소(DB) 포맷에 맞게 수질정보를 추출하여 저장소(DB)(170)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 수질 관제 시스템(181)에서 수질정보를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하게 한다.
이 경우, 상기 수질 관제 시스템(181)은 상기 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하여 상기 수질정보 수집컴퓨터(112)에 표시되는 수질정보를 모니터링한 결과에 따라 상기 수중폭기 피엘씨(PLC)(111)에 구동 제어 신호를 전송함으로써 해당 정수장(110)의 공기공급기를 구동하여 수중폭기 발생을 증감하거나 황산화미생물을 투입하여 정수장(110)의 정수 성능을 증대한다.
상기 가압장(120)에서는 가압펌프 피엘씨(PLC)(121)에 의해 구동 제어되는 가압펌프를 구동하여 정화된 물의 급수압을 조절한다.
상기 가압장(120)의 급수압 조절을 위하여, 상기 에픽스 관리 서버(150)는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 가압장(120)에서 물의 급수압을 조절하기 위해 설치된 가압펌프 피엘씨(PLC)(121)에 접속하여 주기적으로(예컨대, 10초마다) 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV)를 읽어오고 해당 가압펌프 피엘씨(PLC) 태그를 요청하여 저장소(DB)(170)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 가압장 관제 시스템(182)에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하게 한다.
이 경우, 상기 가압장 관제 시스템(182)은 상기 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하여 상기 가압펌프 피엘씨(PLC)(121)에 구동 제어 신호를 전송함으로써 해당 가압장(120)의 가압펌프를 구동하여 정화된 물의 급수압을 조절한다.
상기 배수지(130)에서는 배수펌프 피엘씨(PLC)(131)에 의해 구동 제어되는 배수펌프를 구동하여 급수압이 조절된 정화된 물의 급수량을 조절한다.
상기 배수지(130)의 급수량 조절을 위하여, 상기 에픽스 관리 서버(150)는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 배수지(130)에서 물의 급수량을 조절하기 위해 설치된 배수펌프 피엘씨(PLC)(131)에 접속하여 주기적으로(예컨대, 10초마다) 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV)를 읽어오고 해당 배수펌프 피엘씨(PLC) 태그를 요청하여 저장소(DB)(170)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 배수지 관제 시스템(183)에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하게 한다.
이 경우, 상기 배수지 관제 시스템(183)은 상기 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하여 상기 배수펌프 피엘씨(PLC)(131)에 구동 제어 신호를 전송함으로써 해당 배수지(130)의 배수펌프를 구동하여 급수압이 조절된 정화된 물의 급수량을 조절한다.
상기 상수도 원격 검침기(140)는 급수구역 내의 급수처(140)(예컨대, 가정, 공장 등)에 설치되어 해당 급수처(140)의 물 사용량(예컨대, 월별 물 사용량)을 계량한다.
상기 상수도 원격 검침을 위하여, 상기 에픽스 관리 서버(150)는 사물통신(M2M), 사물인터넷(IoT)이 가능한 통신망(190)을 통해 복수의 상수도 원격 검침기(141)와 통신하되, 급수구역 내의 급수처(140)에 설치되어 해당 급수처(140)의 물 사용량을 계량하는 복수의 상수도 원격 검침기(141)와 엠큐티티(MQTT)로 통신하여 복수의 상수도 원격 검침기(141)로부터 급수처(140)의 물 사용량을 프로세스 변수(PV)로 수신하여 저장소(DB)(170)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 원격 검침 관제 시스템(184)에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하게 한다.
이처럼, 상기 에픽스 관리 서버(150)가 상기한 통신망(190)을 통해 복수의 상수도 원격 검침기(141)와 엠큐티티(MQTT)로 통신하여 복수의 상수도 원격 검침기(141)로부터 급수처(140)의 물 사용량을 프로세스 변수(PV)로 수신하면 급수구역 내의 급수처(140)가 10만대 이상 증가 설치되더라도 상기 에픽스 관리 서버(150)와 원격 검침 관제 시스템(184) 사이의 통신 장애 없이 다양한 데이터 수집이 가능하다.
이 경우, 상기 원격 검침 관제 시스템(184)은 상기 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하여 상기 상수도 원격 검침기(141)가 설치된 급수처(140)의 물 사용량을 수신함으로써 상기 상수도 사용료를 산출한다.
상기한 바에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 거대장치제어 분야의 미들웨어(예컨대, 대형 실험 장치 및 산업용 플랜트들의 실시간 분산제어 혹은 운전 제어 및 데이터 획득과 저장을 수행할 수 있도록 개발된 일련의 소프트웨어 도구 및 응용 프로그램의 집합)로 사용되고 오픈 소스로 개발되어 최근 10년 이상 다양한 거대장치제어 분야에서 응용과 실사용 검증을 거쳐 온 안정된 플랫폼이라 평가되는 에픽스를 사용하는 에픽스 관리 서버를 포함하여 상수도 관리 시스템을 구축하면 종래의 상수도 관리 시스템에서 상기 관리 서버와 상기 관제 시스템이 OPC 방식으로 통신하는 동안 서버(예컨대, 관리 서버) 측 혹은 클라이언트(예컨대, 관제 시스템) 측에서 장애 발생 시 상수도 관리 시스템의 전체 작동이 중지되고, OPC 방식이 아닌 다른 방식의 관리 서버 증설 등을 통한 상수도 관리 시스템 확장이 곤란한 문제점을 해결할 수 있고, 전체 시스템을 균형있게 분산 및 분리하여 유연한 대처가 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 종래의 상수도 관리 시스템에 비공개 소스 및 상용 라이브러리를 사용하는 상용 OPC 서비스를 적용 시, 다양한 데이터 수집이 어렵고 상용 OPC 서비스를 제공하는 한 회사에 해당 상수도 관리 시스템이 종속되어 사용 비용이 증대하거나 시스템 보안 문제가 발생하는 문제점을 해결하고 시스템 투명성과 독립성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상수도 시설에 포함된 센서나 피엘씨(PLC), 급수구역 내의 급수처(예컨대, 가정, 공장 등)에 설치되는 상수도 원격 검침기들이 10만대 이상 증가 설치되더라도 상기 에픽스 관리 서버와 관제 시스템 사이의 통신 장애 없이 다양한 데이터의 수집 및 공유 활용이 가능하다.
100: 상수도 관리 시스템
110: 정수장 111: 수중폭기 피엘씨(PLC)
112: 수질정보 수집컴퓨터
120: 가압장 121: 가압펌프 피엘씨(PLC)
130: 배수지 131: 배압펌프 피엘씨(PLC)
140: 급수처 141: 상수도 원격 검침기
150: 에픽스 관리 서버 160: 브로커 서버
170: 저장소(DB) 180,181,182,183,184: 관제 시스템
190: 통신망

Claims (10)

  1. 수중폭기 피엘씨(PLC)(111)와 수질정보 수집컴퓨터(112)가 설치된 정수장(110)과 가압펌프 피엘씨(PLC)(121)가 설치된 가압장(120), 배수펌프 피엘씨(PLC)(131)가 설치된 배수지(130), 급수처(140)에 설치된 상수도 원격 검침기(141)를 포함하는 상수도 시설에 포함된 센서나 수질정보 수집컴퓨터(112)로부터 수집되는 정보 혹은 피엘씨(PLC) 태그를 에픽스 관리 서버(150)에 집결하고 에픽스 관리 서버(150)에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 브로커 서버(160)로 넘겨주어 저장소(DB)(170)에 저장하고 상수도 시설 제어 및 감시를 위한 관제 시스템(180)에서 필요한 정보를 에픽스 관리 서버(150)로 요청하면 해당 정보를 상기 브로커 서버(160)를 통해 상기 관제 시스템(180)으로 보내주되,
    상기 에픽스 관리 서버(150)는 상기 브로커 서버(160)가 피엘씨(PLC) 태그를 사용해 특정 정보만 추출하여 관제 시스템(180)으로 전달하도록 하기 위해 상수도 시설에 포함된 센서나 피엘씨(PLC)(111,121,131)에 대한 구역, 지역, 아이피(IP), AI(아날로그입력)/AO(아날로그출력)/DI(디지털입력)/DO(디지털출력)를 구분하는 센서이름, 프로세스 변수(PV)의 데이터 타입을 포함하는 피엘씨(PLC) 태그를 집결하여 저장소(DB)(170)에 저장하는 것을 특징으로 하는 상수도 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버(150)는 에픽스(EPICS: Experimental Physics and Industrial Control System)를 적용한 것으로, 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 상수도 시설에 포함된 센서나 수질정보 수집컴퓨터(112) 혹은 피엘씨(PLC)(111,121,131)에 접속하여 주기적으로 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV: Process Variable)를 읽어와 저장소(DB)(170)에 저장하고 다중 경로 티씨피(TCP)를 지원하는 엠큐빅(MCubic: Multipath Cubic) 프로토콜을 기반하여 온라인 상에서 접속된 관제 시스템(180)에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA: Channel Access)를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 하는 상수도 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 브로커 서버(160)는 상기 관제 시스템(180)에서 필요한 정보를 상기 에픽스 관리 서버(150)로 요청하면 상기 에픽스 관리 서버(150)에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 모니터링 하면서 상기 에픽스 관리 서버(150)에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그에 변화가 생겼을 경우 해당 관제 시스템(180)으로 해당 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 전달하는 것을 특징으로 하는 상수도 관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 브로커 서버(160)는 오픈 소스 메시지 브로커 프로젝트인 아파치 카프카(Apache Kafka) 기능을 수행하여 상기 에픽스 관리 서버(150)에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 모니터링 하면서 상기 에픽스 관리 서버(150)에 집결된 정보나 피엘씨(PLC) 태그에 변화가 생겼을 경우 해당 관제 시스템(180)으로 해당 정보나 피엘씨(PLC) 태그를 전달하고, 상기 관제 시스템(180)은 스카다(SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템으로 구축되어 상수도 시설 제어 및 감시를 수행하는 것을 특징으로 하는 상수도 관리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버(150)는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 정수장(110)에서 원수를 정수하기 위해 설치된 수중폭기 피엘씨(PLC)(111)에 접속하여 주기적으로 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV)를 읽어오고 해당 수중폭기 피엘씨(PLC) 태그를 요청하여 저장소(DB)(170)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 수질 관제 시스템(181)에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 하는 상수도 관리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버(150)는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 정수장(110)에서 원수를 정수하기 위해 설치된 수질정보 수집컴퓨터(112)에 접속하여 해당 수질정보 수집컴퓨터(112)가 황산화미생물의 활성도 증감에 대응하여 증감하는 수소이온농도(pH)와 전기전도도(EC)를 감지하는 수질센서로부터 수질의 독성도 판별을 위해 수집한 수질정보를 패킷으로 묶어 수신한 후 해당 수신 패킷으로부터 저장소(DB) 포맷에 맞게 수질정보를 추출하여 저장소(DB)(170)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 수질 관제 시스템(181)에서 수질정보를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 하는 상수도 관리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버(150)는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 가압장(120)에서 물의 급수압을 조절하기 위해 설치된 가압펌프 피엘씨(PLC)(121)에 접속하여 주기적으로 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV)를 읽어오고 해당 가압펌프 피엘씨(PLC) 태그를 요청하여 저장소(DB)(170)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 가압장 관제 시스템(182)에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 하는 상수도 관리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버(150)는 입출력제어(I0C) 드라이버를 통해 배수지(130)에서 물의 급수량을 조절하기 위해 설치된 배수펌프 피엘씨(PLC)(131)에 접속하여 주기적으로 특정 메모리에 저장된 프로세스 변수(PV)를 읽어오고 해당 배수펌프 피엘씨(PLC) 태그를 요청하여 저장소(DB)(170)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 배수지 관제 시스템(183)에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 하는 상수도 관리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 에픽스 관리 서버(150)는 급수구역 내의 급수처(140)에 설치되어 해당 급수처(140)의 물 사용량을 계량하는 복수의 상수도 원격 검침기(141)와 엠큐티티(MQTT: Message Queuing Telemetry Transport)로 통신하여 복수의 상수도 원격 검침기(141)로부터 급수처(140)의 물 사용량을 프로세스 변수(PV)로 수신하여 저장소(DB)(170)에 저장하고 온라인 상에서 접속된 원격 검침 관제 시스템(184)에서 프로세스 변수(PV)에 접근하기 위한 채널 엑세스(CA)를 요청하면 브로커 서버(160)를 통해 저장소(DB)(170)의 데이터를 공유하게 하는 것을 특징으로 하는 상수도 관리 시스템.
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