KR102553569B1 - How to manage a piping system that avoids foreseeable accidents - Google Patents

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KR102553569B1 KR1020230032072A KR20230032072A KR102553569B1 KR 102553569 B1 KR102553569 B1 KR 102553569B1 KR 1020230032072 A KR1020230032072 A KR 1020230032072A KR 20230032072 A KR20230032072 A KR 20230032072A KR 102553569 B1 KR102553569 B1 KR 102553569B1
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Abstract

본 발명은 예측되는 사고를 방지하는 배관 시스템을 관리하는 방법에 있어서, 복수의 상수관을 포함하는 상기 배관 시스템이 복수 개의 블록으로 구분된 상태에서, 관리 서버는, 상기 배관 시스템에 설치된 계측기로부터 상기 계측기가 설치된 특정 블록 내 상수관의 수압 실측값, 유량 실측값 및 수질 실측값을 포함하는 제1-1 계측 데이터를 획득하는 단계; 상기 관리 서버는, 상기 제1-1 계측 데이터를 기초로 i-1) 상기 특정 블록에 포함된 상수관의 직경 또는 길이를 포함하는 물리적 입력 인자 및 i-2) 상기 특정 블록에 포함된 상수관의 계수 입력 인자를 산출하는 단계; 및 상기 관리 서버는, 상기 물리적 입력 인자 및 상기 계수 입력 인자를 기초로 상기 특정 블록에 대한 수압 예측값, 유량 예측값 또는 수질 예측값을 연산하는 연산 모형을 업데이트하고, 상기 업데이트된 연산 모형이 반영된 디지털 트윈 모델을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.The present invention is a method for managing a piping system to prevent accidents, in a state where the piping system including a plurality of water pipes is divided into a plurality of blocks, the management server, from the measuring instrument installed in the piping system Acquiring 1-1 measurement data including an actual water pressure measurement value, an actual flow rate value, and an actual water quality measurement value of a water pipe in a specific block in which the instrument is installed; The management server, based on the 1-1 measurement data, i-1) a physical input factor including the diameter or length of the water pipe included in the specific block and i-2) the water pipe included in the specific block Calculating a coefficient input factor of ; And the management server updates a calculation model for calculating a water pressure prediction value, a flow rate prediction value, or a water quality prediction value for the specific block based on the physical input factor and the coefficient input factor, and the digital twin model in which the updated calculation model is reflected. It provides a method comprising the step of generating.

Description

예측되는 사고를 방지하는 배관 시스템을 관리하는 방법{How to manage a piping system that avoids foreseeable accidents}{How to manage a piping system that avoids foreseeable accidents}

본 발명은 예측되는 사고를 방지하는 배관 시스템을 관리하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수의 상수관을 포함하는 상기 배관 시스템이 복수 개의 블록으로 구분된 상태에서, 관리 서버는, 상기 배관 시스템에 설치된 계측기로부터 상기 계측기가 설치된 특정 블록 내 상수관의 수압 실측값, 유량 실측값 및 수질 실측값을 포함하는 제1-1 계측 데이터를 획득하는 단계; 상기 관리 서버는, 상기 제1-1 계측 데이터를 기초로 i-1) 상기 특정 블록에 포함된 상수관의 직경 또는 길이를 포함하는 물리적 입력 인자 및 i-2) 상기 특정 블록에 포함된 상수관의 계수 입력 인자를 산출하는 단계; 및 상기 관리 서버는, 상기 물리적 입력 인자 및 상기 계수 입력 인자를 기초로 상기 특정 블록에 대한 수압 예측값, 유량 예측값 또는 수질 예측값을 연산하는 연산 모형을 업데이트하고, 상기 업데이트된 연산 모형이 반영된 디지털 트윈 모델을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for managing a piping system to prevent accidents, and more specifically, in a state where the piping system including a plurality of water pipes is divided into a plurality of blocks, the management server, the piping system Obtaining 1-1 measurement data including actual water pressure measurement values, flow rate measurement values, and water quality measurement values of water pipes in a specific block in which the meters are installed, from a measuring instrument installed in the; The management server, based on the 1-1 measurement data, i-1) a physical input factor including the diameter or length of the water pipe included in the specific block and i-2) the water pipe included in the specific block Calculating a coefficient input factor of ; And the management server updates a calculation model for calculating a water pressure prediction value, a flow rate prediction value, or a water quality prediction value for the specific block based on the physical input factor and the coefficient input factor, and the digital twin model in which the updated calculation model is reflected. It relates to a method comprising the step of generating.

블록 시스템은 상수도의 배관 시스템(상수관망)을 대·중·소 블록으로 구성하여 실시간으로 블록의 수압, 유량, 수질 등의 데이터를 확인하고 이를 바탕으로 시스템을 유지관리 하는 것이 가능하게 하는 체계이다.The block system is a system that configures the waterworks piping system (water supply pipe network) in large, medium, and small blocks, checks data such as water pressure, flow rate, and water quality of the block in real time and maintains the system based on this. .

블록 시스템은 수질, 수압, 유량을 실시간으로 관측하며 블록내부의 이상상황을 인지하는 역할을 하는데, 부산광역시 기준 총 연장 8,448,641m의 관망에 481개의 블록감시 시스템만이 설치되어 있다. 단순 계산하면 17,564m당 1개의 블록 감시시스템이 설치된 것으로 볼 수 있다.The block system monitors water quality, pressure, and flow rate in real time and recognizes abnormal situations inside the block. Only 481 block monitoring systems are installed in the pipe network with a total length of 8,448,641m based on Busan Metropolitan City. By simple calculation, it can be seen that one block surveillance system is installed per 17,564m.

대략 17km에 이르는 구간 중 계측 센서에서 거리가 먼 지점에서는 수질, 수압, 유량 데이터를 정확하게 파악하기 어렵고, 이는 배관 시스템(상수관망)의 수질 저하, 누수 등의 현상을 파악하는데 걸림돌이 된다.It is difficult to accurately grasp water quality, water pressure, and flow rate data at a point far from the measurement sensor during the approximately 17km section, which becomes an obstacle in identifying phenomena such as water quality deterioration and leakage in the piping system (water supply network).

그럼에도 불구하고, 실제 배관 시스템(상수관망)의 모든 구간에 계측기를 설치하는 것은 경제성 부족으로 실현 가능성이 적다. 계측 센서 간의 거리가 멀 경우, 관망 관련 사고가 발생하면 해당 지점을 직접 현장조사하여 물리량 조사를 수행해야만 관련 민원의 처리가 가능한 현실이다.Nevertheless, it is not feasible to install instruments in all sections of the actual piping system (water supply network) due to lack of economic feasibility. If the distance between the measuring sensors is long, if an accident related to the pipe network occurs, it is a reality that it is possible to process related civil complaints only by conducting a physical quantity survey by directly conducting a field survey of the corresponding point.

기존 상수도 블록화 사업 등을 통해서 갖춰진 디지털 트윈 환경 구축은 배관 시스템(수도관망)을 감시할 수 있는 하드웨어 기반을 충분히 마련했으나, 하드웨어로부터 수집한 데이터를 의미 있는 정보로 가공 생산할 수 있는 소프트웨어 환경의 구성은 미비한 편이었다.The establishment of a digital twin environment equipped through the existing waterworks block project, etc., has provided a sufficient hardware basis for monitoring the piping system (water pipe network), but the configuration of the software environment that can process and produce the data collected from hardware into meaningful information it was vague

이에 따라, 본 발명자는 예측되는 사고를 방지하는 배관 시스템을 관리하는 방법를 제안한다.Accordingly, the present inventor proposes a method for managing a piping system to prevent predicted accidents.

본 발명은 다음과 같은 목적을 가질 수 있다.The present invention may have the following objects.

본 발명은 디지털 트윈 모델의 도입으로 관망 내부의 미계측 지역에 대한 현재 물리량(수질, 수압, 유량 등) 뿐 아니라 미래 물리량을 예측하여, 배관 사고를 미연에 예측함으로써 배관 시스템의 운영 관리에 도움을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.The present invention predicts future physical quantities as well as current physical quantities (water quality, water pressure, flow rate, etc.) for unmeasured areas inside the pipe network by introducing a digital twin model to help in the operation and management of the piping system by predicting piping accidents in advance. intended to provide.

또한, 본 발명은 현실에서 발생할 수 있는 상황을 시뮬레이션하는 디지털 트윈 모델을 도입하여 미래에 대한 운영결과 및 예측을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to enable operational results and predictions for the future by introducing a digital twin model that simulates situations that may occur in reality.

또한, 본 발명은 관리자로 하여금 계측기의 설치유무와 무관하게 배관 시스템(상수관망) 전체의 수질, 수압, 유량데이터를 확인할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to enable a manager to check water quality, water pressure, and flow rate data of the entire piping system (water supply pipe network) regardless of whether or not a meter is installed.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 예측되는 사고를 방지하는 배관 시스템을 관리하는 방법에 있어서, 복수의 상수관을 포함하는 상기 배관 시스템이 복수 개의 블록으로 구분된 상태에서, 관리 서버는, 상기 배관 시스템에 설치된 계측기로부터 상기 계측기가 설치된 특정 블록 내 상수관의 수압 실측값, 유량 실측값 및 수질 실측값을 포함하는 제1-1 계측 데이터를 획득하는 단계; 상기 관리 서버는, 상기 제1-1 계측 데이터를 기초로 i-1) 상기 특정 블록에 포함된 상수관의 직경 또는 길이를 포함하는 물리적 입력 인자 및 i-2) 상기 특정 블록에 포함된 상수관의 계수 입력 인자를 산출하는 단계; 및 상기 관리 서버는, 상기 물리적 입력 인자 및 상기 계수 입력 인자를 기초로 상기 특정 블록에 대한 수압 예측값, 유량 예측값 또는 수질 예측값을 연산하는 연산 모형을 업데이트하고, 상기 업데이트된 연산 모형이 반영된 디지털 트윈 모델을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 포함한다.According to one embodiment of the present invention, in the method for managing a piping system for preventing accidents, in a state in which the piping system including a plurality of water pipes is divided into a plurality of blocks, the management server, the pipe Acquiring 1-1 measurement data including actual water pressure measurement values, flow rate measurement values, and water quality measurement values of a water pipe in a specific block in which the measurement system is installed, from an instrument installed in the system; The management server, based on the 1-1 measurement data, i-1) a physical input factor including the diameter or length of the water pipe included in the specific block and i-2) the water pipe included in the specific block Calculating a coefficient input factor of ; And the management server updates a calculation model for calculating a water pressure prediction value, a flow rate prediction value, or a water quality prediction value for the specific block based on the physical input factor and the coefficient input factor, and the digital twin model in which the updated calculation model is reflected. It includes a method characterized in that it comprises the step of generating.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 배관 시스템을 관리하는 서버에 있어서, 복수의 상수관을 포함하는 상기 배관 시스템이 복수 개의 블록으로 구분된 상태에서, 상기 배관 시스템에 설치된 계측기로부터 상기 계측기가 설치된 특정 블록 내 상수관의 수압 실측값, 유량 실측값 및 수질 실측값을 포함하는 제1-1 계측 데이터를 획득하는 통신부; 데이터베이스; 및 상기 제1-1 계측 데이터를 기초로 i-1) 상기 특정 블록에 포함된 상수관의 직경 또는 길이를 포함하는 물리적 입력 인자 및 i-2) 상기 특정 블록에 포함된 상수관의 계수 입력 인자를 산출하고, 상기 물리적 입력 인자 및 상기 계수 입력 인자를 기초로 상기 특정 블록에 대한 수압 예측값, 유량 예측값 또는 수질 예측값을 연산하는 연산 모형을 업데이트하고, 상기 업데이트된 연산 모형이 반영된 디지털 트윈 모델을 생성하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 관리 서버를 포함한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, in the server for managing the piping system, in a state where the piping system including a plurality of water pipes is divided into a plurality of blocks, the meter from the instrument installed in the piping system A communication unit for obtaining 1-1 measurement data including an actual water pressure measurement value, an actual flow rate value, and an actual water quality measurement value of a water pipe in a specific installed block; database; And based on the 1-1 measurement data, i-1) a physical input factor including the diameter or length of the water pipe included in the specific block and i-2) a coefficient input factor of the water pipe included in the specific block , updating a calculation model that calculates a water pressure prediction value, flow rate prediction value, or water quality prediction value for the specific block based on the physical input factor and the coefficient input factor, and generating a digital twin model in which the updated calculation model is reflected. It includes a management server, characterized in that it comprises a processor to.

이와 같이 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.Thus, according to the present invention, there are the following effects.

본 발명에 따르면, 디지털 트윈 모델의 도입으로 관망 내부의 미계측 지역에 대한 현재 물리량(수질, 수압, 유량 등) 뿐 아니라 미래 물리량을 예측하여, 배관 사고를 미연에 예측함으로써 배관 시스템의 운영 관리에 도움을 제공하고자 하는 효과가 있다.According to the present invention, by introducing the digital twin model, not only current physical quantities (water quality, water pressure, flow rate, etc.) for unmeasured areas inside the pipe network, but also future physical quantities are predicted, and pipe accidents are predicted in advance, thereby contributing to the operation and management of the piping system. There is an effect of wanting to help.

또한, 본 발명에 따르면, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 시뮬레이션하는 디지털 트윈 모델을 도입하여 미래에 대한 운영결과 및 예측을 가능하게 하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect of enabling operation results and predictions for the future by introducing a digital twin model that simulates situations that may occur in reality.

또한, 본 발명에 따르면, 관리자는 센서 설치유무와 무관하게 배관 시스템(상수관망) 전체의 수질, 수압, 유량데이터를 확인할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect that the manager can check the water quality, water pressure, and flow rate data of the entire piping system (water supply pipe network) regardless of whether or not the sensor is installed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 관리 서버의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 디지털 트윈 모델을 생성하기까지의 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 연산 모형의 구동 방식에 대해서 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 물리적/계수 입력 인자를 선정하는 과정을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 Kinetic model을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 각 블록별 모형 및 입력 인자를 찾는 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 배관 시스템에 대한 디지털 트윈 모델을 나타내는 도면이다.
1 is a diagram showing a schematic configuration of a management server according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a process of generating a digital twin model according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a driving method of an operation model according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram specifically illustrating a process of selecting physical/coefficient input factors according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram exemplarily illustrating a kinetic model according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a method of finding models and input factors for each block according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a digital twin model for a piping system according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention which follows refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable one skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in one embodiment in another embodiment without departing from the spirit and scope of the invention. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by those claims. Like reference numbers in the drawings indicate the same or similar function throughout the various aspects.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 관리 서버의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of a management server according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 관리 서버(100)는 통신부(110), 프로세서(120), 데이터베이스(130)을 포함하고, 경우에 따라 도 1과는 달리 데이터베이스(130)를 포함하지 않을 수도 있다. As shown in FIG. 1, the management server 100 of the present invention includes a communication unit 110, a processor 120, and a database 130, and in some cases, unlike FIG. 1, the database 130 is not included. Maybe not.

관리 서버(100)의 통신부(110)는 다양한 통신 기술로 구현될 수 있다. 즉, 와이파이(WIFI), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), HSPA(High Speed Packet Access), 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX), 와이브로(WiBro), LTE(Long Term Evolution), 5G, 6G, 블루투스(bluetooth), 적외선 통신(IrDA, infrared data association), NFC(Near Field Communication), 지그비(Zigbee), 무선랜 기술 등이 적용될 수 있다. 또한, 인터넷과 연결되어 서비스를 제공하는 경우 인터넷에서 정보전송을 위한 표준 프로토콜인 TCP/IP를 따를 수 있다.The communication unit 110 of the management server 100 may be implemented with various communication technologies. That is, WIFI, WCDMA (Wideband CDMA), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), HSUPA (High Speed Uplink Packet Access), HSPA (High Speed Packet Access), Mobile WiMAX, WiBro , Long Term Evolution (LTE), 5G, 6G, Bluetooth, infrared data association (IrDA), Near Field Communication (NFC), Zigbee, wireless LAN technology, etc. may be applied. In addition, when connecting to the Internet and providing services, TCP/IP, which is a standard protocol for information transmission on the Internet, may be followed.

본 발명의 관리 서버(100)의 프로세서(120)에서 이루어지는 과정에 대해서는 아래 도 2와 함께 살펴보도록 하겠다.The process performed in the processor 120 of the management server 100 of the present invention will be reviewed together with FIG. 2 below.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 디지털 트윈 모델을 생성하기까지의 과정을 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing a process of generating a digital twin model according to an embodiment of the present invention.

디지털 트윈(Digital Twin, DT) 모델은 현실에 존재하는 시스템을 컴퓨터의 가상공간에 디지털 쌍둥이로 구현하여 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션하는 기술로 구현된 모델로서, 미래에 대한 운영결과 및 예측을 가능하게 할 수 있다.The Digital Twin (DT) model is a model implemented with technology that simulates situations that may occur in reality with a computer by implementing a system that exists in reality as a digital twin in a virtual space of a computer. can make predictions possible.

디지털 트윈 기반의 배관 시스템(수도관망)을 구축하면 IoT 기반의 계측 수집된 자료를 바탕으로 배관 시스템(상수관망)의 유동을 해석하고 그 결과를 표출할 수 있고, 이를 통해 상수도 관망의 계획, 운영, 서비스 그리고 예측에 활용할 수 있다.If you build a digital twin-based piping system (water pipe network), you can analyze the flow of the pipe system (water pipe network) based on IoT-based measurement and collected data and express the results, through which you can plan and operate the water supply pipe network. , service and forecasting.

상기 디지털 트윈 모델을 구축하기 위해서는 복수의 상수관을 포함하는 배관 시스템(상수관망)이 요구되며, 상기 배관 시스템(상수관망)은 전산화, GIS화되어 있을 수 있다.In order to build the digital twin model, a piping system (water supply network) including a plurality of water pipes is required, and the piping system (water supply network) may be computerized and GIS.

또한, 상기 배관 시스템은 복수 개의 블록으로 구분될 수 있고, 상기 복수 개의 블록 각각의 크기는 설정에 따라 상이할 수 있다. 즉, 블록마다 포함하는 상수관의 개수 등이 상이할 수 있는 것이다.Also, the piping system may be divided into a plurality of blocks, and the size of each of the plurality of blocks may be different according to a setting. That is, the number of water pipes included in each block may be different.

이때, 관리 서버(100)의 프로세서(120)는, 배관 시스템에 설치된 계측기로부터 상기 계측기가 설치된 특정 블록 내 상수관의 수압 실측값, 유량 실측값 및 수질 실측값을 포함하는 제1-1 계측 데이터를 획득할 수 있다(S210).At this time, the processor 120 of the management server 100 is the 1-1 measurement data including the actual water pressure measurement value, the actual flow rate value, and the actual water quality measurement value of the water pipe in the specific block in which the meter is installed from the meter installed in the piping system. can be obtained (S210).

여기서, 상기 수질 실측값은 계측기로부터 획득한 대상물질(ex 염소)의 농도에 해당할 수 있을 것이다.Here, the measured value of water quality may correspond to the concentration of the target substance (eg chlorine) obtained from the measuring instrument.

상기 특정 블록은 상기 배관 시스템에 포함된 복수 개의 블록 중에서 계측기가 설치된 블록에 해당할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(120)는 통신부를 통해 상기 특정 블록 내 상수관의 수압 실측값, 유량 실측값 및 수질 실측값을 실시간으로 계측기로부터 획득할 수 있다.The specific block may correspond to a block in which a meter is installed among a plurality of blocks included in the piping system. Accordingly, the processor 120 may obtain actual water pressure measurement values, flow rate measurement values, and water quality measurement values of the water pipe in the specific block from the measuring instrument in real time through the communication unit.

다음으로, 프로세서(120)는, 상기 수압 실측값, 유량 실측값 및 수질 실측값을 포함하는 제1-1 계측 데이터로부터 상기 특정 블록에 대한 수압, 유량, 수질 등을 예측하는 연산 모형을 획득할 수 있다. 아래에서는, 상기 연산 모형을 획득하는 과정에 대해서 살펴보도록 하겠다.Next, the processor 120 obtains an operation model predicting the water pressure, flow rate, water quality, etc. for the specific block from the 1-1 measurement data including the actual water pressure measurement value, the actual flow rate value, and the water quality measurement value. can Below, a process of obtaining the operation model will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 연산 모형의 구동 방식에 대해서 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a driving method of an operation model according to an embodiment of the present invention.

참고로, 연산 모형은 파이프 특성(Pipe properties)과 운영 조건(Operational conditions)을 기초로 구동(input)될 수 있고, 해당 블록 내 상수관에 대한 수압, 유량, 수질 등을 연산을 통해 예측(output)할 수 있다.For reference, the calculation model can be driven (input) based on pipe properties and operational conditions, and the water pressure, flow rate, water quality, etc. for the water pipe in the block are predicted (output) through calculation. )can do.

참고로, 연산 모형은 수리 모형 및 수질 모형을 포함하고, 상기 수리 모형에서는 수압 예측값 및 유량 예측값이 연산되고, 상기 수질 모형에서는 수질 예측값이 연산될 수 있다.For reference, the calculation model includes a hydraulic model and a water quality model, and a water pressure prediction value and a flow rate prediction value may be calculated in the hydraulic model, and a water quality prediction value may be calculated in the water quality model.

여기서, 파이프 특성은 관의 직경, 관의 길이, 관의 고도 등 물리적으로 측정 가능하고 사양서에 기록되는 물리적 입력 인자와 관의 조도 계수(Roughness coefficient), 수질(염소)의 감쇠 상수(Chlorine decay coefficient)와 같이 문헌, 실험 등을 통해 획득되는 계수 입력 인자를 포함할 수 있다.Here, the pipe characteristics include physical input factors that can be physically measured such as pipe diameter, pipe length, and pipe height and are recorded in the specification, roughness coefficient of the pipe, and chlorine decay coefficient of the water quality (chlorine). ), coefficient input factors obtained through literature, experiments, etc. may be included.

참고로, 상기 물리적 입력 인자는 보통 시공상 사양서(ex 설계 준공도서 등 자료)를 기초로 작성되나, 실제의 배관 시스템에 설치될 때는 상수관의 노후화, 관 내경의 변화, 관 파열에 따른 구성의 변화, 막힘(Blockage), 부접관 등을 이유로 사양서에 나타난 물리적 입력 인자와 실제로는 상이하게 시공될 수도 있다. For reference, the above physical input factors are usually prepared based on construction specifications (ex design completion documents, etc.), but when installed in an actual piping system, the aging of the water pipe, change in pipe inner diameter, and It may actually be constructed differently from the physical input factor shown in the specification due to change, blockage, or non-connection.

또한, 상기 계수 입력 인자는 실험 또는 문헌치 등을 근거로 하는 개념상의 수치에 해당할 수 있다. 상수관의 물리적 특성의 변화나 유입수의 상성에 따라 상기 계수 입력 인자가 유동적으로 변하므로, 이를 반영하기 위해 본 발명에서는 상기 계수 입력 인자를 실시간으로 재산정(이전에는 동일하게 적용)하여 예측값의 정확도를 높일 수 있다.In addition, the coefficient input factor may correspond to a conceptual numerical value based on experiments or literature values. Since the coefficient input factor changes flexibly according to the change in the physical characteristics of the water pipe or the compatibility of the inflow water, in order to reflect this, the present invention recalculates the coefficient input factor in real time (applied the same as before) to increase the accuracy of the predicted value. can increase

상기 연산 모형의 구동에 또다른 기초값(input)에 해당하는 운영 조건은 펌프 운영 정보 또는 밸브 조작 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 운영 조건은 관내 압력, 관내 유량 등을 추가로 포함할 수 있다.An operating condition corresponding to another basic value (input) for driving the calculation model may include pump operating information or valve operating information. In addition, the operating conditions may further include pressure in the pipe, flow rate in the pipe, and the like.

한편, 본 발명의 배관 시스템에 포함된 복수 개의 블록마다 매칭하는 연산 모형이 각각 설정될 수 있고, 이때 상기 연산 모형 및 이에 포함되는 입력 인자(물리적 입력 인자, 계수 입력 인자 등)는 블록별로 가장 적합한 형태로 각각 설정될 수 있다.On the other hand, an operation model that matches each of a plurality of blocks included in the piping system of the present invention may be set, and at this time, the operation model and input factors (physical input factors, coefficient input factors, etc.) included in the calculation model are most suitable for each block. It can be set in each form.

이는 실제의 상수관은 유동적으로 변화하며, 염소 감쇠와 같은 물질의 반응이 상수관의 구간(블록)별로 다양한 형태를 가지기 때문이다.This is because the actual water pipe changes fluidly, and the reaction of substances such as chlorine attenuation has various forms for each section (block) of the water pipe.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 물리적/계수 입력 인자를 선정하는 과정을 구체적으로 나타내는 도면이다.4 is a diagram specifically illustrating a process of selecting physical/coefficient input factors according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 Kinetic model을 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 각 블록별 모형 및 입력 인자를 찾는 방법을 나타내는 도면이다.5 is a diagram exemplarily illustrating a kinetic model according to an embodiment of the present invention. 6 is a diagram illustrating a method of finding models and input factors for each block according to an embodiment of the present invention.

우선, 관리 서버(100)의 프로세서(120)는 특정 블록 내 상수관의 제1-1 계측 데이터를 획득할 수 있다. 즉, 프로세서(120)가 특정 블록 내 상수관의 계측기 등으로부터 수압 실측값, 유량 실측값 및 수질 실측값 등을 획득할 수 있는 것이다.First, the processor 120 of the management server 100 may obtain 1-1 measurement data of the water supply pipe in a specific block. That is, the processor 120 may obtain actual water pressure measurement values, flow rate measurement values, and water quality measurement values from a measuring instrument of a water pipe in a specific block.

이때, 프로세서(120)는 기설정된 후보 물리적 입력 인자 및 후보 계수 입력 인자로 구성된 초기 연산 모형으로부터 특정 블록에 대한 초기 수압 예측값, 초기 유량 예측값 및 초기 수질 예측값을 획득할 수 있다.In this case, the processor 120 may obtain an initial water pressure prediction value, an initial flow rate prediction value, and an initial water quality prediction value for a specific block from an initial calculation model composed of predetermined candidate physical input factors and candidate coefficient input factors.

구체적으로, 프로세서(120)는, 후보 물리적 입력 인자 및 후보 계수 입력 인자로 구성된 초기 수리 모형으로부터 특정 블록에 대한 초기 수압 예측값 및 초기 유량 예측값을 획득하고, 후보 물리적 입력 인자 및 후보 계수 입력 인자로 구성된 초기 수질 모형으로부터 특정 블록에 대한 초기 수질 예측값을 획득할 수 있다.Specifically, the processor 120 obtains an initial water pressure prediction value and an initial flow rate prediction value for a specific block from an initial hydraulic model composed of candidate physical input factors and candidate coefficient input factors, and consists of candidate physical input factors and candidate coefficient input factors. An initial water quality prediction value for a specific block may be obtained from the initial water quality model.

다음으로, 프로세서(120)는, 초기 수압 예측값과 수압 실측값의 차이를 연산하여 제1 차이값을 획득할 수 있고, 초기 유량 예측값과 유량 실측값의 차이를 연산하여 제2 차이값을 획득할 수 있으며, 초기 수질 예측값과 수질 실측값의 차이를 연산하여 제3 차이값을 획득할 수 있다.Next, the processor 120 may obtain a first difference value by calculating the difference between the initial predicted water pressure value and the actually measured water pressure value, and obtain a second difference value by calculating the difference between the initial predicted flow rate value and the actually measured flow rate value. In addition, a third difference value may be obtained by calculating a difference between an initial predicted water quality value and an actually measured water quality value.

또한, 프로세서(120)는, 제1 차이값, 제2 차이값 및 제3 차이값을 기초로 평가값을 산출할 수 있다. 여기서, 평가값 아래와 같은 수식을 통해 결정될 수 있다. Also, the processor 120 may calculate an evaluation value based on the first difference value, the second difference value, and the third difference value. Here, the evaluation value may be determined through the following formula.

수식1) 평가값 = W1 * 제1 차이값 + W2 * 제2 차이값 + W3 * 제3 차이값(단, W1, W2, W3은 각 인자별 가중치)Equation 1) Evaluation value = W1 * first difference value + W2 * second difference value + W3 * third difference value (however, W1, W2, and W3 are weights for each factor)

상기 산출된 평가값이 기설정 수치보다 작은 경우, 프로세서(120)는, 후보 물리적 입력 인자 및 후보 계수 입력 인자를 연산 모형을 업데이트하는데 이용되는 물리적 입력 인자 및 계수 입력 인자로 선정할 수 있다. 즉, 상기 후보 물리적 입력 인자 및 후보 계수 입력 인자를 특정 블록에 매칭하는 연산 모형(수리 모형, 수질 모형)에 대한 입력 인자로 고려할 수 있는 것이다.When the calculated evaluation value is smaller than the preset value, the processor 120 may select candidate physical input factors and candidate coefficient input factors as physical input factors and coefficient input factors used to update the calculation model. That is, the candidate physical input factors and the candidate coefficient input factors can be considered as input factors for a calculation model (hydraulic model, water quality model) matching a specific block.

반대로, 상기 산출된 평가값이 기설정 수치보다 크거나 같은 경우, 프로세서(120)는 후보 물리적 입력 인자 및 후보 계수 입력 인자가 아닌 제2 후보 물리적 입력 인자 및 제2 후보 계수 입력 인자를 선정하고, 이들로 구성된 수리 모형 및 수질 모형으로부터 수압, 유량, 수질을 재예측할 수 있다.Conversely, when the calculated evaluation value is greater than or equal to the preset value, the processor 120 selects a second candidate physical input factor and a second candidate coefficient input factor other than the candidate physical input factor and the candidate coefficient input factor; Water pressure, flow rate, and water quality can be re-predicted from the hydraulic model and water quality model composed of these.

또한, 프로세서(120)는 수압 재예측값과 수압 실측값의 차이를 연산하여 제1' 차이값을 획득할 수 있고, 유량 재예측값과 유량 실측값의 차이를 연산하여 제2' 차이값을 획득할 수 있으며, 수질 재예측값과 수질 실측값의 차이를 연산하여 제3' 차이값을 획득할 수 있으며, 그로부터 다시 평가값을 재산출할 수 있다.In addition, the processor 120 may calculate a difference between the re-predicted water pressure value and the actually measured water pressure value to obtain a first 'difference value, and obtain a second' difference value by calculating the difference between the re-predicted flow rate value and the actually measured water pressure value. The third 'difference value may be obtained by calculating the difference between the re-estimated water quality value and the actually measured water quality value, and the evaluation value may be recalculated from the difference value.

상기 프로세서(120)는, 재산출된 평가값과 기설정 수치를 비교하고, 재산출된 평가값이 기설정 수치보다 작은 경우, 제2 후보 물리적 입력 인자 및 제2 후보 계수 인자를 연산 모형을 업데이트하는데 이용되는 물리적 입력 인자 및 계수 입력 인자로 재선정할 수 있다. The processor 120 compares the recalculated evaluation value with a preset value, and when the recalculated evaluation value is smaller than the preset value, the second candidate physical input factor and the second candidate coefficient factor are used to update the calculation model. It can be re-selected as the physical input factor and coefficient input factor used for

반대로, 재산출된 평가값이 기설정 수치보다 크거나 같은 경우, 상기 프로세스가 다시 진행되면서 입력 인자가 재선정될 수 있다.Conversely, when the recalculated evaluation value is greater than or equal to the preset value, the input factor may be re-selected while the process is performed again.

본 발명에서는 수압, 유량, 수질 등의 실측 데이터를 바탕으로 수리/수질 모형과의 비교를 통해 물리적 입력 인자 및 계수 입력 인자를 실시간으로 재산정할 수 있고, 디지털 트윈 모델을 업데이트할 수 있다. In the present invention, physical input factors and coefficient input factors can be recalculated in real time through comparison with a hydraulic/water quality model based on actually measured data such as water pressure, flow rate, and water quality, and the digital twin model can be updated.

위 방식은 try and error 접근 방식으로서, candidate 수치(물리적/계수 입력 인자)를 입력한 후, 수리/수질 모형을 구동한 결과와 실측 데이터를 비교하여 가장 작은 오차를 도출하는 방식에 해당할 수 있다.The above method is a try and error approach, and can correspond to a method of deriving the smallest error by comparing the result of driving a hydraulic/water quality model with actually measured data after inputting candidate values (physical/coefficient input factors). .

이때, 상기 연산 속도를 빠르게 하기 위해서 유전자 알고리즘(Genetic algorithm)과 같은 Heuristic algorithm을 적용하여, 전역해(global solution)를 빠르게 찾을 수 있도록 하는 방식을 고려할 수 있다.At this time, in order to speed up the operation, a method of quickly finding a global solution by applying a heuristic algorithm such as a genetic algorithm may be considered.

참고로, 전술한 수질 모형은 통상적으로 배관 시스템 내의 물질 전달(Mass transport) 모델 및 화학반응을 기반으로 하는 운동 모형(Kinetic Model)로 적용될 수 있다. 여기서, Mass transport는 다음의 수식을 기반으로 할 수 있다.For reference, the above-described water quality model may be applied as a kinetic model based on a mass transport model and a chemical reaction in a piping system. Here, mass transport may be based on the following formula.

수식2)

Figure 112023027886358-pat00001
Equation 2)
Figure 112023027886358-pat00001

(where,

Figure 112023027886358-pat00002
is the concentration of
Figure 112023027886358-pat00003
th constituent at point
Figure 112023027886358-pat00004
and time
Figure 112023027886358-pat00005
,
Figure 112023027886358-pat00006
is the source and sink term and
Figure 112023027886358-pat00007
,
Figure 112023027886358-pat00008
are the mass fluxes through longitudinal and radial directions, respectively)(where,
Figure 112023027886358-pat00002
is the concentration of
Figure 112023027886358-pat00003
the constituent at point
Figure 112023027886358-pat00004
and time
Figure 112023027886358-pat00005
,
Figure 112023027886358-pat00006
is the source and sink term and
Figure 112023027886358-pat00007
,
Figure 112023027886358-pat00008
are the mass fluxes through longitudinal and radial directions, respectively)

또한,

Figure 112023027886358-pat00009
는 상수관에서 Kinetic model로 주로 표현되어 지고, 이는 일반적인 반응 공학상의 모형을 의미할 수 있다. 위 mass transport 모형에서의 U와 V는 각각 longitudinal velocity와 radial velocity를 나타내는 물리 인자에 해당할 수 있다. 즉, 수질모형의 적용을 위해서는 유속이 필수적으로 요구될 수 있는 것이다. 이 때문에, 본 수질 모형이 최종적으로 수질을 예측하는 기술이지만 이를 위해서는 유량(유속) 및 압력과 같은 물리량의 예측도 요구되는 것이다.also,
Figure 112023027886358-pat00009
is mainly expressed as a kinetic model in the constant tube, which may mean a general reaction engineering model. U and V in the above mass transport model may correspond to physical factors representing longitudinal velocity and radial velocity, respectively. In other words, the flow rate can be essentially required for the application of the water quality model. For this reason, although this water quality model is a technique for finally predicting water quality, it also requires prediction of physical quantities such as flow rate (flow rate) and pressure.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 Mass transport equation의

Figure 112023027886358-pat00010
를 고려할 때, 도 5과 같은 Kinetic model들을 고려할 수 있다. 또한, 상기 모형들 중에서 각 블록에 가장 매칭하는 모형(수질 모형) 및 입력인자를 찾기 위한 프로세스는 도 6을 참조하면 확인할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the mass transport equation
Figure 112023027886358-pat00010
When considering , kinetic models such as those shown in FIG. 5 may be considered. In addition, a process for finding a model (water quality model) that best matches each block among the models and an input factor can be confirmed with reference to FIG. 6 .

경우에 따라서, 계측기 등으로부터 획득한 수압 실측값, 유량 실측값 및 수질 실측값에 따라 상기 Kinetic model이 결정될 수도 있다. 즉, 실측된 수압, 유량, 수질 등이 소정 수치 이상으로 차이가 있는 경우, 서로 상이한 Kinetic model이 이용될 수 있는 것이다.In some cases, the kinetic model may be determined according to actual measured values of water pressure, measured flow rate, and measured water quality obtained from a measuring instrument or the like. That is, when the actually measured water pressure, flow rate, water quality, etc. differ by more than a predetermined value, different kinetic models can be used.

결국, 관리 서버(100)의 프로세서(120)는 제1-1 계측 데이터(계측기로부터 획득한 수압 실측값, 유량 실측값, 수질 실측값)를 기초로 특정 블록에 포함된 상수관의 직경 또는 길이를 포함하는 물리적 입력 인자 및 특정 블록에 포함된 상수관의 계수 입력 인자를 산출할 수 있다(S220).Eventually, the processor 120 of the management server 100 determines the diameter or length of the water pipe included in the specific block based on the 1-1 measurement data (the actual water pressure measurement value, the flow rate measurement value, and the water quality measurement value obtained from the measuring instrument). A physical input factor including a and a coefficient input factor of a water pipe included in a specific block may be calculated (S220).

또한, 프로세서(120)는 상기 산출된 물리적 입력 인자 및 계수 입력 인자를 기초로 특정 블록에 대한 수압 예측값, 유량 예측값 또는 수질 예측값을 연산하는 연산 모형(수리 모형, 수질 모형)을 업데이트할 수 있다.In addition, the processor 120 may update a calculation model (hydraulic model, water quality model) that calculates a hydraulic pressure prediction value, a flow rate prediction value, or a water quality prediction value for a specific block based on the calculated physical input factor and coefficient input factor.

다음으로, 관리 서버(100)의 프로세서(120)는 상기 업데이트된 연산 모형이 반영된 디지털 트윈 모델을 생성할 수 있다(S230). 상기 디지털 트윈 모델과 관련해서는 아래 도 7과 함께 살펴보도록 하겠다.Next, the processor 120 of the management server 100 may generate a digital twin model in which the updated operation model is reflected (S230). Regarding the digital twin model, it will be reviewed together with FIG. 7 below.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 배관 시스템에 대한 디지털 트윈 모델을 나타내는 도면이다.7 is a diagram showing a digital twin model for a piping system according to an embodiment of the present invention.

도 7은 배관 시스템을 나타내는 디지털 트윈 모델로서, 각 시기(과거/실시간/미래)별로 3개의 블록을 나타내고 있다. 즉, 디지털 트윈 모델은 배관 시스템(3개의 블록)을 나타내되, 과거/현재(실시간)/미래의 예측 정보를 나타낼 수 있는 것이다.7 is a digital twin model representing a piping system, showing three blocks for each period (past/real time/future). That is, the digital twin model represents the piping system (three blocks) and can represent past/present (real-time)/future prediction information.

상기 복수 개의 블록마다 수압, 유량, 수질 등을 산출하는 연산 모형이 설정될 수 있고, 전술하였듯이, 계측기가 설치된 특정 블록에 대한 연산 모형(수리 모형, 수질 모형)은 제1-1 계측 데이터(수압 실측값, 유량 실측값, 수질 실측값)로부터 생성할 수 있다.A calculation model for calculating water pressure, flow rate, water quality, etc. may be set for each of the plurality of blocks, and as described above, the calculation model (hydraulic model, water quality model) for a specific block in which the instrument is installed is the 1-1 measurement data (water pressure measured value, measured flow rate, measured value of water quality).

또한, 관리 서버(100)의 프로세서(120)는 본 발명의 일 실시예에 따라 특정 블록에 매칭하는 연산 모형의 파이프 특성 및 운영 조건에 기초하여 상기 특정 블록 내 상수관의 일정 시간 이후(미래)의 수압 예측값, 유량 예측값 및 수질 예측값을 포함하는 제1-2 계측 데이터를 연산할 수 있다.In addition, the processor 120 of the management server 100, according to an embodiment of the present invention, after a certain time (future) of the water pipe in the specific block based on the pipe characteristics and operating conditions of the operation model matching the specific block It is possible to calculate the first-second measurement data including the water pressure prediction value, the flow rate prediction value, and the water quality prediction value of .

구체적으로, 프로세서(120)는 복수 개의 특정 블록(계측기 설치됨)에 대한 복수 개의 연산 모형을 생성한 상태에서, 각각으로부터 복수 개의 물리적 입력 인자/계측 입력 인자, 수압/유량/수질 각각에 대한 실측값, 수압/유량/수질 각각에 대한 예측값, 특정 블록 내 상수관 각각에 대한 정보(ex 관의 직경, 관의 길이) 등을 획득하여 데이터베이스(130)에 저장할 수 있다.Specifically, the processor 120 generates a plurality of calculation models for a plurality of specific blocks (instruments are installed), a plurality of physical input factors/measurement input factors, and measured values for each of water pressure/flow rate/water quality from each. , predicted values for each of water pressure/flow rate/water quality, information on each water pipe in a specific block (ex pipe diameter, pipe length), etc. may be obtained and stored in the database 130.

또한, 프로세서(120)는 일정 시간 이후(미래)에 현재 특정 블록 내 상수관의 예상되는 변화 정도(ex 관 내경의 변화, 관 파열에 따른 구성의 변화 등: 관의 물리적 특성 변화는 통계치에 따라 도출 가능) 및 데이터베이스(130)에 저장된 정보에 따라 물리적 입력 인자 및 계수 입력 인자를 예측하여 이에 대응하는 파이프 특성을 산출할 수 있다. In addition, the processor 120 predicts the degree of change of the water pipe in a current specific block after a certain time (future) (ex change of pipe inner diameter, change of configuration due to pipe rupture, etc.: the change in physical properties of the pipe is determined according to statistical values It is possible to predict the physical input factor and the coefficient input factor according to information stored in the database 130 and the information stored in the database 130 to calculate the pipe characteristics corresponding thereto.

또한, 일정 시간 이후(미래)의 운영 조건(ex 펌프 운영 정보, 밸브 조작 정보 등에 따른 관내 압력, 관내 유량 등) 등을 획득할 수 있다.In addition, operating conditions (ex. pump operation information, valve operation information, etc., pressure in the pipe, flow rate in the pipe, etc.) after a certain time (future) can be acquired.

프로세서(120)는, 상기 특정 블록에 대해 일정 시간 이후(미래)의 파이프 특성 및 운영 조건을 획득할 수 있고, 이에 대응하는 연산 모형 역시 획득할 수 있으며, 이를 통해 상기 특정 블록 내 상수관의 일정 시간 이후(미래)의 수압 예측값, 유량 예측값 및 수질 예측값을 포함하는 제1-2 계측 데이터를 연산할 수 있는 것이다.The processor 120 may acquire pipe characteristics and operating conditions after a certain time (future) for the specific block, and may also obtain an operation model corresponding thereto, and through this, the schedule of the water pipe in the specific block It is possible to calculate the 1st-2nd measurement data including the water pressure prediction value after time (future), the flow rate prediction value, and the water quality prediction value.

또한, 프로세서(120)는 본 발명의 일 실시예에 따라 다른 블록(계측기 설치 안됨)에 매칭하는 연산 모형의 파이프 특성 및 운영 조건에 기초하여 다른 블록 내 상수관의 수압 예측값, 유량 예측값 및 수질 예측값을 포함하는 제2-1 계측 데이터를 연산할 수도 있다.In addition, the processor 120, according to an embodiment of the present invention, based on the pipe characteristics and operating conditions of the calculation model matching the other block (meters are not installed), the water pressure prediction value, the flow rate prediction value, and the water quality prediction value of the water pipe in another block 2-1 measurement data including may be calculated.

구체적으로, 프로세서(120)는 다른 블록(계측기 설치 안됨) 내 상수관의 물리적 정보(ex 사양서 등에 포함된 관의 직경, 길이 등) 및 데이터베이스(130)에 저장된 정보에 따라 물리적 입력 인자 및 계수 입력 인자를 예측하여 이에 대응하는 파이프 특성을 산출할 수 있다.Specifically, the processor 120 inputs physical input factors and coefficients according to the physical information (diameter, length, etc. of the pipe included in the specification, etc.) and the information stored in the database 130 of the water pipe in another block (meters are not installed). By predicting the factor, the corresponding pipe characteristics can be calculated.

또한, 프로세서(120)는 다른 블록 내 상수관의 운영 조건(ex 펌프 운영 정보, 밸브 조작 정보 등에 따른 관내 압력, 관내 유량 등)을 획득할 수 있다.In addition, the processor 120 may obtain operating conditions of water pipes in other blocks (eg pressure in pipes according to pump operation information, valve operation information, etc., flow rate in pipes, etc.).

프로세서(120)는 상기 다른 블록에 대해 파이프 특성 및 운영 조건을 획득할 수 있고, 이에 대응하는 연산 모형 역시 획득할 수 있으며, 이를 통해 상기 다른 블록 내 상수관의 수압 예측값, 유량 예측값 및 수질 예측값을 포함하는 제2-1 계측 데이터를 연산할 수 있는 것이다.The processor 120 may obtain pipe characteristics and operating conditions for the other block, and may also obtain an operation model corresponding thereto, and through this, estimate the water pressure, flow rate, and water quality of the water pipe in the other block. It is possible to calculate the 2-1 measurement data included.

즉, 프로세서(120)는 상기 데이터베이스(130)에 포함된 정보 및 특정 블록으로부터 획득한 정보를 기초로 학습을 진행할 수 있고, 학습된 결과로 특정 블록의 미래에 대한 연산 모형, 다른 블록에 대한 연산 모형 등을 산출하고, 각각에 대한 수압/유량/수질 예측값을 획득할 수 있다.That is, the processor 120 may perform learning based on information included in the database 130 and information obtained from a specific block, and as a result of learning, a calculation model for the future of a specific block and calculation for other blocks. It is possible to calculate a model, etc., and obtain predicted values for water pressure/flow/water quality for each.

추가적으로, 관리 서버(100)의 프로세서(120)는 다른 블록에 매칭하는 연산 모형의 파이프 특성 및 운영 조건에 기초하여 다른 블록 내 상수관의 일정 시간 이후(미래)의 수압 예측값, 유량 예측값 및 수질 예측값을 포함하는 제2-2 계측 데이터를 연산할 수도 있다.In addition, the processor 120 of the management server 100 is based on the pipe characteristics and operating conditions of the calculation model matching the other block, the water pressure prediction value, the flow rate prediction value, and the water quality prediction value after a certain time (future) of the water pipe in another block. 2-2 measurement data including may be calculated.

결국, 본 발명의 프로세서(120)는 블록 중 계측기가 존재하지 않아 미측정 지점에서의 예상되는 수압/유량/수질 등을 제공할 수 있고, 이는 잔류염소 균등화를 위한 운영 계획 수립, 염소 주입량 산정 등 상수도 잔류염소 관리방법 개발에도 활용 가능할 수 있다.As a result, the processor 120 of the present invention can provide expected water pressure/flow/water quality, etc. at unmeasured points because there is no meter in the block, which can be used to establish an operation plan for equalization of residual chlorine, calculate the amount of chlorine injection, etc. It can also be used to develop a method for managing residual chlorine in waterworks.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 미래 특정 블록의 상수관 내 압력이 낮아지는 경우 관리 서버(100)의 프로세서(120)는 해당 압력 문제를 해결하기 위한 추가 압력 공급 계획 또는 밸브 조작 계획 등을 수립할 수 있고, 미래 특정 구간에 낮은 유속이 발생하는 경우 해당 지역의 단수를 고려하여 대비책을 수립함과 동시에 수리지체시간(Hydraulic retention time)이 낮아져서 발생하는 부수적인 수질 문제에 대한 대비를 할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, when the pressure in the water supply pipe of a specific block in the future is low, the processor 120 of the management server 100 plans an additional pressure supply or valve operation plan to solve the pressure problem. can be established, and if a low flow rate occurs in a specific section in the future, a countermeasure is established by considering the water outage in the area, and at the same time, it is possible to prepare for incidental water quality problems caused by lowering the hydraulic retention time. can

또한, 특정 블록(지역)의 수질 문제가 발생하는 것이 예측되는 경우, 프로세서(120)는, 이토(drainage) 계획을 수립하여 해당 문제를 사전에 방지할 수 있다.In addition, when it is predicted that a water quality problem in a specific block (region) will occur, the processor 120 can prevent the problem in advance by establishing a drainage plan.

또한, 프로세서(120)는 미래의 배관 시스템에서의 수질, 수압, 유량 등을 예측 가능하므로, 배관 시스템의 운영 계획 설정 및 문제 요소 파악에도 도움이 될 수 있을 것이다.In addition, since the processor 120 can predict water quality, water pressure, flow rate, etc. in the future piping system, it will be helpful in setting up an operation plan for the piping system and identifying problem elements.

한편, 본 발명의 프로세서(120)는, 도 7과 같이 특정 블록 내 상수관에 대응하는 제1-1 계측 데이터(현재) 및 상기 제1-2 계측 데이터(미래), 다른 블록 내 상수관에 대응하는 제2-1 계측 데이터(현재) 및 제2-2 계측 데이터(미래)를 상기 디지털 트윈모델에 시간별 및 위치별로 구분하여 표시할 수 있다.On the other hand, the processor 120 of the present invention, as shown in Figure 7, the 1-1 measurement data (current) and the 1-2 measurement data (future) corresponding to the water pipe in a specific block, the water pipe in another block The corresponding 2-1 measurement data (current) and 2-2 measurement data (future) can be displayed separately by time and location on the digital twin model.

프로세서(120)는 관리자로 하여금 필터를 통해 원하는 정보만을 확인할 수 있도록 할 수 있으며, 예를 들어 제1 소정 수치 이상의 수압을 나타내는 상수관을 포함하는 블록만을 표시하도록 하거나, 제2 소정 수치 이상의 농도를 가지는 상수관을 포함하는 블록만을 표시하도록 할 수도 있다. The processor 120 may enable an administrator to check only desired information through a filter, for example, to display only a block including a water supply pipe indicating a water pressure equal to or greater than a first predetermined value, or to display a concentration equal to or greater than a second predetermined value. It is also possible to display only the blocks that contain the branch.

또한, 관리 서버(100)의 프로세서(120)는 각 수치의 범위에 따라 서로 다른 색깔로서 블록을 표시하도록 하여 관리자가 용이하게 각 수치를 파악하도록 할 수도 있다.In addition, the processor 120 of the management server 100 may display blocks in different colors according to the range of each numerical value, so that a manager can easily grasp each numerical value.

또한, 프로세서(120)는 각 블록별로 관리자가 원하는 시기에 해당하는 계측 데이터를 표시하도록 할 수도 있다. 구체적으로, 특정 블록에 대해서는 현재 시점의 계측 데이터를, 다른 블록에 대해서는 미래 시점의 계측 데이터가 상기 디지털 트윈모델에서 표시되도록 할 수도 있는 것이다.In addition, the processor 120 may display measurement data corresponding to a time desired by a manager for each block. Specifically, measurement data of a current time point for a specific block and measurement data of a future time point for another block may be displayed in the digital twin model.

도 7에서는 1개의 특정 블록, 1개의 다른 블록 각각의 현재(실시간), 미래에 대한 데이터만을 표시하였으나, 다른 복수의 블록에 대한 데이터, 과거에 대한 데이터 등도 함께 표시될 수 있고, 이에 따라 관리자는 상기 디지털 트윈모델에 접근함으로써 배관 시스템에 포함된 복수 개의 블록 각각의 계측 데이터(수압, 유량, 수질)를 획득할 수 있다.In FIG. 7, only the present (real-time) and future data of one specific block and one other block are displayed, but data on a plurality of other blocks and data on the past may also be displayed together. By accessing the digital twin model, measurement data (water pressure, flow rate, water quality) of each of a plurality of blocks included in the piping system can be obtained.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Embodiments according to the present invention described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium. The computer readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as a hard disk, ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like as well as machine language codes generated by a compiler. The hardware device may be configured to act as one or more software modules to perform processing according to the present invention and vice versa.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.In the above, the present invention has been described by specific details such as specific components and limited embodiments and drawings, but these are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , Those skilled in the art to which the present invention pertains may seek various modifications and variations from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and should not be determined, and not only the claims described below but also all modifications equivalent or equivalent to these claims fall within the scope of the spirit of the present invention. will do it

100 : 관리 서버
110 : 통신부
120 : 프로세서
130 : 데이터베이스
100: management server
110: Communication Department
120: processor
130: database

Claims (1)

예측되는 사고를 방지하는 배관 시스템을 관리하는 방법에 있어서,
복수의 상수관을 포함하는 상기 배관 시스템이 복수 개의 블록으로 구분된 상태에서,
(a) 관리 서버는, 상기 배관 시스템에 설치된 계측기로부터 상기 계측기가 설치된 특정 블록 내 상수관의 수압 실측값, 유량 실측값 및 수질 실측값을 포함하는 제1-1 계측 데이터를 획득하는 단계;
(b) 상기 관리 서버는, 상기 제1-1 계측 데이터를 기초로 i-1) 상기 특정 블록에 포함된 상수관의 직경 또는 길이를 포함하는 물리적 입력 인자 및 i-2) 상기 특정 블록에 포함된 상수관의 조도 계수 또는 수질(염소)의 감쇠 상수를 포함하는 계수 입력 인자를 산출하는 단계; 및
(c) 상기 관리 서버는, 상기 물리적 입력 인자 및 상기 계수 입력 인자를 기초로 상기 특정 블록에 대한 수압 예측값, 유량 예측값 또는 수질 예측값을 연산하는 연산 모형을 업데이트하고, 상기 업데이트된 연산 모형이 반영된 디지털 트윈 모델을 생성하는 단계;를 포함하고,
상기 연산 모형이 i-1) 상기 물리적 입력 인자 및 상기 계수 입력 인자를 포함하는 파이프 특성과 i-2) 펌프 운영 정보 또는 밸브 조작 정보를 포함하는 운영 조건을 기초로 구동되고,
상기 복수 개의 블록마다 매칭하는 연산 모형이 각각 설정된 상태에서,
상기 관리 서버는,
상기 특정 블록에 매칭하는 연산 모형의 파이프 특성 및 운영 조건에 기초하여 상기 특정 블록 내 상수관의 일정 시간 이후의 수압 예측값, 유랑 예측값 및 수질 예측값을 포함하는 제1-2 계측 데이터를 연산하는 프로세스, 또는
다른 블록에 매칭하는 연산 모형의 파이프 특성 및 운영 조건에 기초하여 상기 다른 블록 내 상수관의 수압 예측값, 유량 예측값 및 수질 예측값을 포함하는 제2-1 계측 데이터를 연산하는 프로세스를 수행하며,
상기 관리 서버가,
상기 다른 블록에 매칭하는 연산 모형의 파이프 특성 및 운영 조건에 기초하여 상기 다른 블록 내 상수관의 일정 시간 이후의 수압 예측값, 유량 예측값 및 수질 예측값을 포함하는 제2-2 계측 데이터를 연산하고,
상기 관리 서버가,
ii-1) 상기 특정 블록 내 상수관에 대응하는 상기 제1-1 계측 데이터 및 상기 제1-2 계측 데이터, ii-2) 상기 다른 블록 내 상수관에 대응하는 상기 제2-1 계측 데이터 및 상기 제2-2 계측 데이터를 상기 디지털 트윈모델에 시간별 및 위치별로 구분하여 표시하며,
상기 관리 서버는, 관리자로 하여금 필터를 통해 소정 수치 이상의 수압 또는 농도를 가지는 상수관을 포함하는 블록만을 표시하고,
상기 특정 블록 내 상수관의 상기 제1-1 계측 데이터를 획득한 상태에서,
상기 관리 서버는,
후보 물리적 입력 인자 및 후보 계수 입력 인자로 구성된 초기 연산 모형으로부터 상기 특정 블록에 대한 초기 수압 예측값, 초기 유량 예측값 및 초기 수질 예측값을 획득하고,
상기 초기 수압 예측값과 상기 수압 실측값의 차이를 연산하여 제1 차이값을 획득하며, 상기 초기 유량 예측값과 상기 유량 실측값의 차이를 연산하여 제2 차이값을 획득하고, 상기 초기 수질 예측값과 상기 수질 실측값의 차이를 연산하여 제3 차이값을 획득하며,
상기 제1 차이값, 상기 제2 차이값 및 상기 제3 차이값을 기초로 정해진 수식을 통해 평가값을 산출하고, 상기 수식을 통해 산출된 평가값이 기설정 수치보다 작은 경우, 상기 후보 물리적 입력 인자 및 상기 후보 계수 입력 인자를 상기 연산 모형을 업데이트하는데 이용되는 상기 물리적 입력 인자 및 상기 계수 입력 인자로 선정하고,
상기 평가값을 산출하는 수식은,
평가값 = W1 * 제1 차이값 + W2 * 제2 차이값 + W3 * 제3 차이값이며,
상기 W1, W2, W3은 각 인자별 가중치에 해당하는 것을 특징으로 하는 예측되는 사고를 방지하는 배관 시스템을 관리하는 방법.
In a method for managing a piping system to prevent a predicted accident,
In a state where the piping system including a plurality of water pipes is divided into a plurality of blocks,
(a) obtaining, by the management server, 1-1 measurement data including actual water pressure measurement values, flow rate measurement values, and water quality measurement values of water pipes in a specific block in which the meters are installed, from meters installed in the piping system;
(b) The management server, based on the 1-1 measurement data, i-1) a physical input factor including the diameter or length of the water pipe included in the specific block and i-2) included in the specific block Calculating a coefficient input factor including the roughness coefficient of the water pipe or the attenuation constant of water quality (chlorine); and
(c) The management server updates a calculation model for calculating a water pressure prediction value, a flow rate prediction value, or a water quality prediction value for the specific block based on the physical input factor and the coefficient input factor, and the updated calculation model is reflected. Generating a twin model; including,
The calculation model is driven based on i-1) pipe characteristics including the physical input factor and the coefficient input factor and i-2) operating conditions including pump operation information or valve operation information,
In a state in which calculation models matching each of the plurality of blocks are set,
The management server,
Based on the pipe characteristics and operating conditions of the calculation model matching the specific block, 1-2 measurement data including water pressure prediction values, flow prediction values, and water quality prediction values after a certain time of the water pipe in the specific block are calculated; or
Based on the pipe characteristics and operating conditions of the calculation model matching the other block, a process of calculating the 2-1 measurement data including the water pressure prediction value, flow rate prediction value, and water quality prediction value of the water pipe in the other block is calculated,
The management server,
Based on the pipe characteristics and operating conditions of the calculation model matching the other block, the 2-2 measurement data including the water pressure prediction value, flow rate prediction value, and water quality prediction value after a certain time of the water pipe in the other block is calculated,
The management server,
ii-1) the 1-1 measurement data and the 1-2 measurement data corresponding to the water pipe in the specific block, ii-2) the 2-1 measurement data corresponding to the water pipe in the other block, and The 2-2 measurement data is classified and displayed on the digital twin model by time and location,
The management server displays only blocks including water pipes having a water pressure or concentration equal to or greater than a predetermined value through a filter by a manager,
In the state in which the 1-1 measurement data of the water pipe in the specific block is acquired,
The management server,
Obtaining an initial water pressure prediction value, an initial flow rate prediction value, and an initial water quality prediction value for the specific block from an initial calculation model composed of candidate physical input factors and candidate coefficient input factors;
A first difference value is obtained by calculating a difference between the initial water pressure prediction value and the actual water pressure measurement value, and a second difference value is obtained by calculating a difference between the initial flow rate prediction value and the flow rate measurement value, and the initial water quality prediction value and the Obtaining a third difference value by calculating the difference between the measured water quality values;
An evaluation value is calculated through a formula determined based on the first difference value, the second difference value, and the third difference value, and when the evaluation value calculated through the formula is smaller than a preset value, the candidate physical input selecting a factor and the candidate coefficient input factor as the physical input factor and the coefficient input factor used to update the calculation model;
The formula for calculating the evaluation value is,
Evaluation value = W1 * first difference value + W2 * second difference value + W3 * third difference value,
The W1, W2, W3 is a method for managing a piping system for preventing accidents, characterized in that corresponding to the weight for each factor.
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