KR102563148B1 - 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템 - Google Patents

인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인공지능 기반 하수 수량 예측 모델을 이용하여 하수 수량을 보다 정밀하게 분석 및 예측할 수 있도록 구현한 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템에 관한 것으로, 주거, 상업, 공업 지역에서 유출되는 각각의 하수관거에 설치되며, 하수 수량의 변화 추이를 측정하는 하수 수량 측정 장치; 및 상기 하수 수량 측정 장치로부터 수신되는 하수 수량의 변화 추이 데이터를 입력 정보로 하여 하수 수량을 예측하도록 학습된 인공지능 기반 하수 수량 예측 모델을 이용하여 하수 수량을 분석 및 예측하는 수량 예측 서버;를 포함한다.

Description

인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템{Sewage quantity prediction system using artificial intelligence}
본 발명은 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인공지능 기반 하수 수량 예측 모델을 이용하여 하수 수량을 보다 정밀하게 분석 및 예측할 수 있도록 구현한 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템에 관한 것이다.
하수관거의 유량측정을 위한 유역 말단부에서의 하수량 측정은 직접적으로는 Infiltration/Inflow (침입수/유입수) 산정에 있다.
I/I 산정 기술은 US EPA에서 제안하는 기본식으로부터 다양한 변형 식들이 있습니다. 기본적으로는 기저유량 대비 강우시와 비강우시의 유량 변화차를 이용하여 구하게 된다. 이때, 유의해야 할 사항은 해당 배수유역을 대표하는 하수관거 말단에서의 유량측정은 어디까지나 대상 유역의 "겉보기 I/I" 분석에 국한될 수 있는 자료가 생산되게 되는 점이 있다.
또한 말단에서 측정된 하수량의 변화추이는 장기적으로는 축적된 자료를 토대로 해당 유역특성분석이 가능한데, 예를 들어, 강우강도별 특성에 따른 하수증가유량 및 발생특성 분석(시간대별, 요일별, 계절별 변화특성)이라든지 유달시간에 대한 재평가 등 많은 설계자료들을 검증할 수 있는 결과로 활용되고 있다.
이렇게 축적된 데이터는 지역특성(주거, 상업, 공업 등)에 따른 하수전환량이 장래 하수처리장의 용량설계와 차집관거의 설계 등 광범위하게 활용될 수 있습니다.
그러나 이와 같은 하수관거에서의 유량변화특성 자료획득은 무엇보다 정확한 대표지점의 선정과 유량계 설치 및 유지관리가 필요한데, 무엇보다 어려운 점이 유량계가 정상적으로 작동할 수 있도록 유지(청소)관리하는데 있다.
최근들어 많이 사용되는 현장 설치 유량계의 대부분이 부정확한 자료를 생산하게 되는데 이는 센서부(probe)에 협잡물이 붙어 생기는 경우가 많다.
때문에 측정 데이터는 별도의 Filtering을 통해 보정을 해 주어야만 사용이 가능한데 이 과정에서도 데이터의 오차가 발생하게 되는 문제점이 있었다.
한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
한국등록실용신안 제20-0264928호 (2002.02.21. 공고)
본 발명의 일측면은 인공지능 기반 하수 수량 예측 모델을 이용하여 하수 수량을 보다 정밀하게 분석 및 예측할 수 있도록 구현한 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템을 제공한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템은, 주거, 상업, 공업 지역에서 유출되는 각각의 하수관거에 설치되며, 하수 수량의 변화 추이를 측정하는 하수 수량 측정 장치; 및 상기 하수 수량 측정 장치로부터 수신되는 하수 수량의 변화 추이 데이터를 입력 정보로 하여 하수 수량을 예측하도록 학습된 인공지능 기반 하수 수량 예측 모델을 이용하여 하수 수량을 분석 및 예측하는 수량 예측 서버;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하수 수량 측정 장치는, 우수토실과 연결관을 통해 상호 간 연설되는 하우징; 상기 하우징의 상단을 제외한 각 외측면을 덮고 매립 설치되는 하우징 커버; 상기 하우징의 바닥면에 우수토실의 바닥면과 동일 레벨로 결합되고, 유입되는 하수의 평균 유속을 빠르게 유도하여 이물질 및 협잡물의 배출이 원활하도록 중앙영역이 함몰된 함몰부가 형성되는 바닥플레이트; 상기 하우징의 내부 유량을 자동 측정할 수 있도록 벽면에 고정되는 수위감지센서; 상기 하우징에 고정되어 지면으로 노출되는 지주대; 상기 지주대에 고정되고, 상기 지주대를 통해 상기 수위감지센서와 전기적으로 연결되는 제어반; 상기 하우징의 내부로 수직하게 설치되고, 지면으로 일단이 부분 노출되는 가이드관; 상기 가이드관의 내부에 삽입되어 부력에 의해 상승되는 레벨을 식별하여 하우징의 유량을 수동 측정하는 수위감지바; 상기 연결관과 결합되어 우수토실로부터 유입되는 하수를 단속하는 3방향 솔레노이드밸브; 및 상기 수위감지센서를 통해 상기 하우징의 내부로 유입되는 하수량을 측정할 수 있도록 배수구에 설치되는 2방향 솔레노이드밸브;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하우징 커버는, 상기 하우징의 상단을 제외한 각 외측면을 덮고 매립 설치되는 커버 바디; 일정한 간격으로 서로 이격되어 상기 커버 바디의 내주면을 따라 형성되는 다수 개의 지지부 안착홈; 및 상기 지지부 안착홈 마다 각각 설치되어 상기 커버 바디의 내측에 안착되는 상기 하우징의 외측면을 지지하는 다수 개의 하우징 지지부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하우징 지지부는, 원형 평판 형태로 형성되어 상기 하우징의 외측면을 지지하는 상단 지지부; 상기 상단 지지부와 이격 설치되어 상기 지지부 안착홈에 안착되는 하단 지지부; 상기 상단 지지부의 하부에서 회전 가능하도록 연결 설치되는 회전 지지부; 및 상부가 상기 회전 지지부에 나사 결합에 의해 회전 가능하도록 연결 설치되고, 하부가 상기 하단 지지부의 상부에 설치되어 상기 회전 지지부를 지지하는 중단 지지부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회전 지지부는, 하측으로 개구부를 형성하도록 내부 공간을 형성하는 원통 형태로 형성되며, 상기 상단 지지부의 하측에 밀착 배치되어 상기 상단 지지부를 지지하는 회전형 지지 원통; 상기 회전형 지지 원통이 상기 상단 지지부에 회전 가능하도록 맞물려 연결 설치될 수 있도록 상기 회전형 지지 원통의 상측 테두리를 따라 돌출 형성되어 상기 상단 지지부의 하측 테두리를 따라 형성되는 회전 체결홈에 맞물려 연결 설치되는 회전 체결 돌기; 상기 회전형 지지 원통의 내주면을 따라 형성되는 제1 나사산; 상기 회전형 지지 원통의 내부 공간의 상측면의 일측에 설치되어 상기 중단 지지부의 상부 일측에 안착되어 상기 회전형 지지 원통의 회전을 저지하는 동시에 상기 회전형 지지 원통으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 완충시켜 주는 제1 회전형 완충부; 및 상기 제1 회전형 완충부와 대향하면서 상기 회전형 지지 원통의 내부 공간의 상측면의 타측에 설치되어 상기 중단 지지부의 상부 타측에 안착되어 상기 제1 회전형 완충부와 함께 상기 회전형 지지 원통의 회전을 저지하는 동시에 상기 회전형 지지 원통으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 완충시켜 주는 제2 회전형 완충부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 중단 지지부는, 상기 회전형 지지 원통의 내경에 대응하는 외경을 형성하는 원통 형태로 형성되는 중단 지지 기둥; 상기 제1 나사산에 맞물려 연결 설치되는 동시에 상기 상단 지지부로부터 상기 회전형 지지 원통으로 진동 또는 충격이 전달됨에 따라 상기 회전형 지지 원통이 회전하면서 하강할 수 있도록 상기 중단 지지 기둥의 상부 외측을 따라 형성되는 제2 나사산; 상기 제1 회전형 완충부가 배치될 수 있도록 상기 중단 지지 기둥의 상부 일측에 형성되는 제1 완충부 배치홈; 상기 제2 회전형 완충부가 배치될 수 있도록 상기 중단 지지 기둥의 상부 타측에 형성되는 제2 완충부 배치홈; 및 상기 중단 지지 기둥의 상하 수직 방향으로의 이동을 유도할 수 있도록 상하 방향으로 연장 형성되어 상기 중단 지지 기둥의 하부 외측을 따라 일정한 간격으로 다수 개가 돌출 형성되는 다수 개의 수직 이동 가이드 돌기;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하단 지지부는, 원기둥 형태로 형성되는 안착 블록; 상기 중단 지지 기둥이 안착될 수 있도록 상기 중단 지지 기둥의 외경에 대응하는 내경을 형성하면서 상기 안착 블록의 상부에 형성되는 기둥 안착홈; 상기 중단 지지 기둥이 삽입되고 남아 있는 상기 기둥 안착홈의 하부 공간에 수용되어 상기 기둥 안착홈에 삽입되어 있는 상기 중단 지지 기둥을 지지하는 지지 유체; 상기 수직 이동 가이드 돌기가 안착되어 상하 수직 방향으로 이동할 수 있도록 상기 기둥 안착홈의 내주면을 따라 일정한 간격으로 다수 개가 형성되는 수직 이동 가이드홈; 및 상기 안착 블록의 하부 내측을 따라 일정한 간격으로 이격되어 다수 개가 설치되며, 상기 기둥 안착홈의 하부 공간에 수용되어 있는 상기 지지 유체를 공급받거나 공급받았던 상기 지지 유체를 상기 기둥 안착홈의 하부 공간으로 배출시켜 주면서 상기 중단 지지 기둥으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 완충시켜 주는 일정하게 유지되도록 하는 보조 완충부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보조 완충부는, 밀폐된 내부 공간을 형성하는 원통 형태로 형성되어 상기 안착 블록의 하부 내측에 설치되며, 상기 회전 지지부로부터 전달되는 진동 또는 충격에 의해 상기 기둥 안착홈을 따라 수직 하강되는 상기 중단 지지 기둥에 의해 압축되는 상기 지지 유체를 전달받아 상측으로부터 수용하는 이너 하우징; 상기 이너 하우징의 내부 공간을 상기 지지 유체가 수용되는 상부 공간과 밀폐된 공간을 형성하는 하부 공간으로 구획시키면서 상기 이너 하우징의 중단에 설치되는 지지 파티션; 및 상기 이너 하우징의 내부 공간의 하측에 설치되어 상기 지지 파티션의 하측을 지지하는 파티션 지지 스프링;을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 회전형 완충부는, 상기 제1 완충부 배치홈의 형상에 대응하여 둥글게 절곡 형성되어 상기 회전형 지지 원통의 내부 공간의 상측면의 일측에 설치되며, 상기 제1 완충부 배치홈에 배치되는 곡선형 하부 블록; 상기 제1 완충부 배치홈의 형상에 대응하여 둥글게 절곡 형성되어 상기 곡선형 하부 블록의 전단에 설치되며, 상기 회전형 지지 원통으로부터 전달되는 진동 또는 충격에 의해 상기 기둥 안착홈을 따라 하강되는 상기 안착 블록에 의해 압축되는 상기 지지 유체를 전달받는 곡선형 실린더; 상기 제1 완충부 배치홈의 형상에 대응하여 둥글게 절곡 형성되며, 상기 곡선형 실린더에 연결 설치되어 상기 제1 완충부 배치홈의 전단을 지지하며, 상기 곡선형 실린더로 상기 지지 유체가 전달됨에 따라 상기 곡선형 실린더로부터 노출되면서 상기 제1 완충부 배치홈의 전단을 밀어 상기 중단 지지 기둥으로부터 상승되는 방향으로 상기 회전형 지지 원통을 회전시켜 주는 곡선형 피스톤; 및 상기 곡선형 하부 블록의 후단과 상기 제1 완충부 배치홈의 후단 사이에 설치되어 상기 곡선형 하부 블록의 후단을 지지하는 진동 완충 스프링;을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 상단 지지부는, 상기 지지 원통의 회전 시 마찰력을 감소시켜 줄 수 있도록 하측을 따라 다수 개의 회전 유도 구체가 일정한 간격으로 이격 설치될 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 인공지능 기반 하수 수량 예측 모델을 이용하여 하수 수량을 보다 정밀하게 분석 및 예측할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 하수 수량 측정 장치를 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 하우징 커버를 보여주는 도면들이다.
도 5는 도 4의 하우징 지지부를 보여주는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 회전 지지부를 보여주는 도면들이다.
도 9는 도 5의 중단 지지부를 보여주는 도면들이다.
도 10 및 도 11은 도 5의 하단 지지부를 보여주는 도면들이다.
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 실시예와 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.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템(10)은, 하수 수량 측정 장치(100) 및 수량 예측 서버(200)를 포함한다.
하수 수량 측정 장치(100)는, 주거, 상업, 공업 지역에서 유출되는 각각의 하수관거에 설치되며, 하수 수량의 변화 추이를 측정한 뒤 수량 예측 서버(200)로 전송한다.
수량 예측 서버(200)는, 하수 수량 측정 장치(100)로부터 수신되는 하수 수량의 변화 추이 데이터를 입력 정보로 하여 하수 수량을 예측하도록 학습된 인공지능 기반 하수 수량 예측 모델을 이용하여 하수 수량을 분석 및 예측한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템(10)은, 인공지능 기반 하수 수량 예측 모델을 이용하여 하수 수량을 보다 정밀하게 분석 및 예측할 수 있다.
도 2는 도 1의 하수 수량 측정 장치를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 하수 수량 측정 장치(100)는, 하우징(110), 하우징 커버(300), 바닥플레이트(120), 수위감지센서(130), 지주대(140), 제어반(150), 가이드관(160), 수위감지바(170), 3방향 솔레노이드밸브(180) 및 2방향 솔레노이드밸브(190)를 포함한다.
하우징(110)은, 우수토실(P1)과 연결관(P2)을 통해 상호 간 연설된다.
여기서 상기 연결관(P2)은 3방향 솔레노이드밸브(180)를 매개로 차집관거(P3)와 연결되는 분기관(P21)과 결합된다. 이에 따라 평소 우수토실(P1)에서 배출되는 하수는 연결관(P2)과 분기관(P21)을 통해 차집관거(P3)로 직접 배출되는 구성이다.
즉, 평소 하수량을 측정하지 않을 경우에는 하수가 하우징(110)을 경유하지 않고 직접 차집관거(P3)로 배출시킬 수 있도록 한 구성이다.
아울러 상기 하우징(110)의 배수구(112)에는 2방향 솔레노이드밸브(190)가 설치되어 하우징(110)의 내부로 유입된 하수량을 선택적으로 측정할 수 있도록 구성된다. 이 때 배수구(112)는 배수관(320)과 연결되고, 배수관(320)은 차집관거(P3)와 연결되는 구성이다.
하우징 커버(300)는, 하우징(110)의 상단을 제외한 각 외측면을 덮고 매립 설치된다.
바닥플레이트(120)는, 하우징(110)의 바닥면에 우수토실의 바닥면과 동일 레벨로 결합되고, 유입되는 하수의 평균 유속을 빠르게 유도하여 이물질 및 협잡물의 배출이 원활하도록 중앙영역이 함몰된 함몰부가 형성된다.
수위감지센서(130)는, 하우징(110)의 내부 유량을 자동 측정할 수 있도록 벽면에 고정된다.
일 실시예에서, 수위감지센서(130)는 2방향 솔레노이드밸브(190)에 의해 배수구(112)가 폐쇄되면 하우징(110)의 내부 수위가 상승하는 바, 이를 자동 측정할 수 있도록 하우징(110)의 벽면에 고정된다.
이 때 하우징(110)의 내부 수위는 바닥플레이트(120)의 상부면부터 측정되는데, 초당 내부 수위 상승율을 계산하 여 하수량을 측정한다.
여기서 상기 수위감지센서(130)는 플로트센서, 3,4,5극센서, 오뚜기센서, 워터센서 중 선택되는 어느 하나이며, 본 발명의 도면에 도시된 센서는 실시예로 오뚜기센서로 표시된다
지주대(140)는, 하우징(110)에 고정되어 지면으로 노출된다.
제어반(150)은, 지주대(140)에 고정되고, 지주대(140)를 통해 수위감지센서(130)와 전기적으로 연결된다.
일 실시예에서, 제어반(150)은 하우징(110)에 고정되어 지면으로 노출되는 지주대(140)에 설치되고, 상기 지주대(140)를 통해 2,3방향 솔레노드이드밸브(190, 180) 및 수위감지센서(130)와 연결되는 구성이다.
그리고, 제어반(150)에는 초당 유량을 측정할 수 있도록 타이머와, 측정된 유량을 저장하는 메모리와, 측정된 평균 하수량을 산출하고 2방향 및 3방향 솔레노이드밸브(190, 180)를 제어하는 제어부와, 측정된 평균 하수량을 송출하거나 명령어를 수신받는 송수신모듈과, 상기 각 솔레노이드밸브(190, 180)를 직접 제어하는 컨트롤러로 구성된다.
이러한 상기 제어반(150)은 수량 예측 서버(200)로부터 명령어 신호를 수신하면 해당 유역의 하수량을 3 ~ 5회에 걸쳐 측정하여 평균 하수량을 산출하고, 산출된 평균 하수량측정값은 중앙통제실로 송신할 수 있도록 한 구성이다.
가이드관(160)은, 하우징(110)의 내부로 수직하게 설치되고, 지면으로 일단이 부분 노출된다.
여기서, 가이드관(160)은 수위감지바(170)를 가이드 하기 위한 것으로, 하우징(110) 내부의 수위에 따라 연동되어 수위감지바(170)가 상승할 수 있도록 다수의 통공이 형성되는 구성이다.
수위감지바(170)는, 가이드관(160)의 내부에 삽입되어 부력에 의해 상승되는 레벨을 식별하여 하우징(110)의 유량을 수동 측정한다.
일 실시예에서, 수위감지바(170)는 원기둥 형태의 몸체와, 상기 몸체의 타단에 내장되는 무게추와, 상기 하우징(110)의 바닥면과 동일 레벨 상에 결합되는 부력체로 구성될 수 있다.
이 때 상기 수위감지바(170)의 상단에는 눈금이 형성되어 수위감지바(170)의 상승에 따른 유량을 수동으로 체크할 수 있도록 하여 현장에서 측정된 값을 통해 협잡물과 이물질에 의한 자동 측정 오차를 보정함으로써 정확한 측 정데이터를 획득할 수 있도록 한 구성이다.
3방향 솔레노이드밸브(180)는, 연결관과 결합되어 우수토실로부터 유입되는 하수를 단속한다.
2방향 솔레노이드밸브(190)는, 수위감지센서(130)를 통해 하우징(110)의 내부로 유입되는 하수량을 측정할 수 있도록 배수구에 설치된다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 하수 수량 측정 장치(100)는, 수토실에서 배출되는 하수는 차집관거로 유도배출하고, 하수량을 측정시 선택적으로 하수를 유입시켜 하수량을 측정할 수 있도록 하여 장치를 보호하고, 이에 따라 보다 신뢰성 있는 측정데이터를 획득할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 2의 하우징 커버를 보여주는 도면들이다.
도 3을 참조하면, 하우징 커버(300)는, 커버 바디(310), 다수 개의 지지부 안착홈(320) 및 다수 개의 하우징 지지부(330)를 포함한다.
커버 바디(310)는, 하우징(110)의 상단에 설치되는 도어(111)를 제외한 각 외측면(즉, 좌우측면, 전후면, 및 저면)을 덮고 지중에 매립 설치된다.
다수 개의 지지부 안착홈(320)은, 일정한 간격으로 서로 이격되어 커버 바디(310)의 내주면을 따라 형성된다.
다수 개의 하우징 지지부(330)는, 지지부 안착홈(320) 마다 각각 설치되어 커버 바디(310)의 내측에 안착되는 하우징(110)의 외측면을 지지한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 하우징 커버(300)는, 지중에서 발생되는 각종 진동 또는 충격 등으로부터 하우징(110)을 보호함으로써, 하우징(110)의 내측에 설치되는 수위감지센서(130) 등에 의한 수위 센싱이 보다 정밀하게 이루어지도록 함은 물론, 진동 또는 충격 등에 의한 하우징(110)의 파손을 미연에 방지할 수 있다.
도 5는 도 4의 하우징 지지부의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 하우징 지지부(500)는, 상단 지지부(510), 하단 지지부(520), 회전 지지부(530) 및 중단 지지부(540)를 포함한다.
상단 지지부(510)는, 원형 평판 형태로 형성되어 회전 지지부(530)의 상측에 회전 가능하도록 연결 설치되어 회전 지지부(530)에 의해 지지되어 하우징(110)의 외측면을 지지한다.
일 실시예에서, 상단 지지부(510)는, 도 6에 도시된 바와 같이 회전형 지지 원통(531)의 회전 시 마찰력을 감소시켜 줄 수 있도록 하측을 따라 다수 개의 회전 유도 구체(512)가 일정한 간격으로 이격 설치될 수 있다.
하단 지지부(520)는, 상측에 설치되는 중단 지지부(540)에 의해 상단 지지부(510)와 이격 설치되며, 지지부 안착홈(320)에 안착되어 지지한다.
회전 지지부(530)는, 중단 지지부(540)의 상부에 회전 가능하도록 연결 설치되고, 상단 지지부(510)의 하부에서 회전 가능하도록 연결 설치되어 상단 지지부(510)를 지지한다.
중단 지지부(540)는, 상부가 회전 지지부(530)에 나사 결합에 의해 회전 가능하도록 연결 설치되고, 하부가 하단 지지부(520)의 상부에 설치되어 회전 지지부(530)를 지지한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 하우징 지지부(500)는, 고정 설치되는 상단 지지부(510)와 하단 지지부(520) 사이에서 회전 가능하도록 연결 설치되는 회전 지지부(530)와 상하 방향으로 노출과 삽입이 가능하도록 연결 설치되는 중단 지지부(540)의 회전 또는 수직 이동 과정에서 상단 지지부(510)와 하단 지지부(520) 사이에 발생되는 진동 또는 충격을 효과적으로 완충시켜 줄 수 있다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 회전 지지부를 보여주는 도면들이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 회전 지지부(530)는, 회전형 지지 원통(531), 회전 체결 돌기(532), 제1 나사산(533), 제1 회전형 완충부(534) 및 제2 회전형 완충부(535)를 포함한다.
회전형 지지 원통(531)은, 내주면을 따라 제1 나사산(533)을 형성하면서 하측으로 개구부를 형성하도록 내부 공간을 형성하는 원통 형태로 형성되며, 상단 지지부(510)의 하측에 밀착 배치되어 상단 지지부(510)를 지지하며, 상측을 따라 회전 체결 돌기(532)가 형성된다.
회전 체결 돌기(532)는, 회전형 지지 원통(531)이 상단 지지부(510)에 회전 가능하도록 맞물려 연결 설치될 수 있도록 회전형 지지 원통(531)의 상측 테두리를 따라 돌출 형성되어 상단 지지부(510)의 하측 테두리를 따라 형성되는 회전 체결홈(511)에 맞물려 연결 설치된다.
제1 나사산(533)은, 회전형 지지 원통(531)으로 수직 방향으로 전달되는 힘에 의해 회전형 지지 원통(531)이 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 상하 방향으로 이동될 수 있도록 회전형 지지 원통(531)의 내주면을 따라 형성되어 제2 나사산(542)에 맞물려 연결 설치된다.
제1 회전형 완충부(534)는, 회전형 지지 원통(531)의 내부 공간의 상측면의 일측에 설치되어 중단 지지부(540)의 상부 일측에 형성되는 제1 완충부 배치홈(543)에 안착되어 회전형 지지 원통(531)의 회전을 저지하는 동시에 회전형 지지 원통(531)으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 완충시켜 준다.
즉, 상단 지지부(510)를 통해 전달되는 진동 또는 충격에 의해 회전형 지지 원통(531)이 하방 압력을 받음에 따라 제1 나사산(533)과 제2 나사산(542) 간의 결합에 의해 회전형 지지 원통(531)이 회전하면서 중단 지지부(540)의 상부가 회전형 지지 원통(531)의 내부 공간으로 삽입될 것이다.
이때, 제1 회전형 완충부(534)와 제2 회전형 완충부(535)는, 회전형 지지 원통(531)이 회전하는 것을 저지하는 동시에 회전형 지지 원통(531)으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 완충시켜 줄 수 있는 것이다.
일 실시예에서, 제1 회전형 완충부(534)는, 곡선형 하부 블록(5341), 곡선형 실린더(5342), 곡선형 피스톤(5343) 및 진동 완충 스프링(5344)을 포함할 수 있다.
곡선형 하부 블록(5341)은, 제1 완충부 배치홈(543)의 형상에 대응하여 둥글게 절곡 형성되어 제2 회전형 완충부(535)와 대향하면서 회전형 지지 원통(531)의 내부 공간의 상측면의 일측에 설치되며, 제1 완충부 배치홈(543)에 배치되며, 전단 하측에 곡선형 실린더(5342)가 설치된다.
곡선형 실린더(5342)는, 제1 완충부 배치홈(543)의 형상에 대응하여 둥글게 절곡 형성되어 곡선형 하부 블록(5341)의 전단에 설치되며, 회전형 지지 원통(531)으로부터 전달되는 진동 또는 충격에 의해 기둥 안착홈(522)을 따라 하강되는 안착 블록(521)에 의해 압축되는 지지 유체(523)를 전달받아 내측에 설치되는 곡선형 피스톤(5343)을 내측으로부터 노출시켜 준다.
곡선형 피스톤(5343)은, 제1 완충부 배치홈(543)의 형상에 대응하여 둥글게 절곡 형성되며, 곡선형 실린더(5342)에 연결 설치되어 제1 완충부 배치홈(543)의 전단을 지지하며, 곡선형 실린더(5342)로 지지 유체(523)가 전달됨에 따라 곡선형 실린더(5342)로부터 노출되면서 제1 완충부 배치홈(543)의 전단을 밀어 중단 지지 기둥(541)으로부터 상승되는 방향으로 회전형 지지 원통(531)을 회전시켜 준다.
진동 완충 스프링(5344)은, 곡선형 하부 블록(5341)의 후단과 제1 완충부 배치홈(543)의 후단 사이에 설치되어 곡선형 하부 블록(5341)의 후단을 지지한다.
제2 회전형 완충부(535)는, 제1 회전형 완충부(534)와 대향하면서 회전형 지지 원통(531)의 내부 공간의 상측면의 타측에 설치되어 중단 지지부(540)의 상부 타측에 안착되어 제1 회전형 완충부(534)와 함께 회전형 지지 원통(531)의 회전을 저지하는 동시에 회전형 지지 원통(531)으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 완충시켜 준다.
여기서, 제2 회전형 완충부(535)는, 상술한 제1 회전형 완충부(534)와 동일한 구성으로서, 제1 회전형 완충부(534)의 곡선형 하부 블록(5341), 곡선형 실린더(5342), 곡선형 피스톤(5343) 및 진동 완충 스프링(5344) 등의 구성들이 동일하게 적용될 수 있는 바 설명의 중복을 피하기 위해 그 설명을 생략하기로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 회전 지지부(530)는, 상단 지지부(510)와 중단 지지부(540) 사이에서 각각에 회전 가능하도록 연결 설치되어 상하 수직 방향으로 형성되는 진동 또는 충격을 회전 운동으로 변형시켜 주는 동시에 회전이 이루어지는 과정에서 상단 지지부(510)를 통해 전달되는 진동 또는 충격을 완충시켜 줄 수 있다.
도 9는 도 5의 중단 지지부를 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 중단 지지부(540)는, 중단 지지 기둥(541), 제2 나사산(542), 제1 완충부 배치홈(543), 제2 완충부 배치홈(544) 및 다수 개의 수직 이동 가이드 돌기(545)를 포함한다.
중단 지지 기둥(541)은, 회전형 지지 원통(531)의 내경에 대응하는 외경을 형성하는 원통 형태로 형성되어 기둥 안착홈(522)에 안착되어 지지 유체(523)에 의해 지지되며, 제2 나사산(542), 제1 완충부 배치홈(543), 제2 완충부 배치홈(544) 및 다수 개의 수직 이동 가이드 돌기(545) 등의 구성들이 설치된다.
제2 나사산(542)은, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 나사산(533)에 맞물려 연결 설치되는 동시에 상단 지지부(510)로부터 회전형 지지 원통(531)으로 진동 또는 충격이 전달됨에 따라 회전형 지지 원통(531)이 회전하면서 하강할 수 있도록 중단 지지 기둥(541)의 상부 외측을 따라 형성된다.
제1 완충부 배치홈(543)은, 제1 회전형 완충부(534)가 배치될 수 있도록 중단 지지 기둥(541)의 상부 일측에서 곡선형으로 둥글게 절곡되어 형성된다.
제2 완충부 배치홈(544)은, 제2 회전형 완충부(535)가 배치될 수 있도록 중단 지지 기둥(541)의 상부 타측에서 곡선형으로 둥글게 절곡되어 형성된다.
다수 개의 수직 이동 가이드 돌기(545)는, 중단 지지 기둥(541)의 상하 수직 방향으로의 이동을 유도할 수 있도록 상하 방향으로 연장 형성되어 중단 지지 기둥(541)의 하부 외측을 따라 일정한 간격으로 다수 개가 돌출 형성된다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 중단 지지부(540)는, 회전 지지부(530)와 하단 지지부(520) 사이에 설치되어 회전 지지부(530)를 지지하는 동시에, 회전 지지부(530)로부터 전달되는 진동 또는 충격에 의해 기둥 안착홈(522)에서 지지 유체(523)를 가압하면서 상하 수직 방향으로 이동될 수 있다.
도 10 및 도 11은 도 5의 하단 지지부를 보여주는 도면들이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 하단 지지부(520)는, 안착 블록(521), 기둥 안착홈(522), 지지 유체(523), 수직 이동 가이드홈(524) 및 보조 완충부(525)를 포함한다.
안착 블록(521)은, 원기둥 형태로 형성되며, 기둥 안착홈(522), 지지 유체(523), 수직 이동 가이드홈(524) 및 보조 완충부(525) 등의 구성들이 설치된다.
기둥 안착홈(522)은, 중단 지지 기둥(541)이 안착될 수 있도록 중단 지지 기둥(541)의 외경에 대응하는 내경을 형성하면서 안착 블록(521)의 상부에 형성되고, 중단 지지 기둥(541)이 삽입되고 남아 있는 하측 공간에 지지 유체(523)가 수용된다.
이때, 지지 유체(523)는, 중단 지지 기둥(541)에 의해 밀폐되는 기둥 안착홈(522)의 하단에 수용되는 것이며, 중단 지지 기둥(541)의 기둥 안착홈(522)에서의 상하 이동에 상관 없이 기둥 안착홈(522)으로부터 유출되지 아니하여야 할 것이다.
지지 유체(523)는, 물 또는 오일 등과 같이 그 형상의 변형이 가능하고 유동성을 가지고 있는 물체이면 그 명칭에 구애됨이 없이 모두 적용이 가능하며, 중단 지지 기둥(541)이 삽입되고 남아 있는 기둥 안착홈(522)의 하부 공간에 수용되어 기둥 안착홈(522)에 삽입되어 있는 중단 지지 기둥(541)을 지지한다.
수직 이동 가이드홈(524)은, 수직 이동 가이드 돌기(545)가 안착되어 상하 수직 방향으로 이동함에 따라 중단 지지 기둥(541)의 상하 수직 방향으로의 이동을 유도할 수 있도록 기둥 안착홈(522)의 내주면을 따라 일정한 간격으로 다수 개가 형성된다.
보조 완충부(525)는, 도 11에 도시된 바와 같이 안착 블록(521)의 하부 내측을 따라 일정한 간격으로 이격되어 다수 개가 설치되며, 기둥 안착홈(522)의 하부 공간에 수용되어 있는 지지 유체(523)를 공급받거나 공급받았던 지지 유체(523)를 기둥 안착홈(522)의 하부 공간으로 배출시켜 주면서 중단 지지 기둥(541)으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 완충시켜 주는 일정하게 유지되도록 한다.
일 실시예에서, 보조 완충부(525)는, 이너 하우징(5251), 지지 파티션(5252) 및 파티션 지지 스프링(5253)을 포함할 수 있다.
이너 하우징(5251)은, 밀폐된 내부 공간을 형성하는 원통 형태로 형성되어 안착 블록(521)의 하부 내측에 설치되며, 회전 지지부(530)로부터 전달되는 진동 또는 충격에 의해 기둥 안착홈(522)을 따라 수직 하강되는 중단 지지 기둥(541)에 의해 압축되는 지지 유체(523)를 기둥 안착홈(522)으로부터 전달받아 상측으로부터 수용한다.
여기서, 기둥 안착홈(522)과 이너 하우징(5251) 사이에는, 지지 유체(523)의 이동을 중계하기 위한 유체 이동로(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)가 설치될 수 있다.
지지 파티션(5252)은, 이너 하우징(5251)의 내부 공간을 지지 유체(523)가 수용되는 상부 공간과 파티션 지지 스프링(5253)이 설치되는 밀폐된 공간을 형성하는 하부 공간으로 구획시키면서 이너 하우징(5251)의 중단에 설치된다.
파티션 지지 스프링(5253)은, 이너 하우징(5251)의 내부 공간의 하측에 설치되어 지지 파티션(5252)의 하측을 지지한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 하단 지지부(520)는, 상하 수직 방향으로 이동하는 중단 지지부(540)를 지지하는 동시에, 중단 지지부(540)로 전달되는 진동 또는 충격에 의해 중단 지지부(540)가 상하 수직 방향으로 이동 시 압축되는 지지 유체(523)의 배출 또는 유입 과정에서 진동 또는 충격 등의 완충 기능을 수행할 수 있다.
상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 명세서를 통해 보호받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템
100: 하수 수량 측정 장치
200: 수량 예측 서버
300: 하우징 커버

Claims (8)

  1. 주거, 상업, 공업 지역에서 유출되는 각각의 하수관거에 설치되며, 하수 수량의 변화 추이를 측정하는 하수 수량 측정 장치; 및
    상기 하수 수량 측정 장치로부터 수신되는 하수 수량의 변화 추이 데이터를 입력 정보로 하여 하수 수량을 예측하도록 학습된 인공지능 기반 하수 수량 예측 모델을 이용하여 하수 수량을 분석 및 예측하는 수량 예측 서버;를 포함하고,
    상기 하수 수량 측정 장치는,
    우수토실과 연결관을 통해 상호 간 연설되는 하우징;
    상기 하우징의 상단을 제외한 각 외측면을 덮고 매립 설치되는 하우징 커버;
    상기 하우징의 바닥면에 우수토실의 바닥면과 동일 레벨로 결합되고, 유입되는 하수의 평균 유속을 빠르게 유도하여 이물질 및 협잡물의 배출이 원활하도록 중앙영역이 함몰된 함몰부가 형성되는 바닥플레이트;
    상기 하우징의 내부 유량을 자동 측정할 수 있도록 벽면에 고정되는 수위감지센서;
    상기 하우징에 고정되어 지면으로 노출되는 지주대;
    상기 지주대에 고정되고, 상기 지주대를 통해 상기 수위감지센서와 전기적으로 연결되는 제어반;
    상기 하우징의 내부로 수직하게 설치되고, 지면으로 일단이 부분 노출되는 가이드관;
    상기 가이드관의 내부에 삽입되어 부력에 의해 상승되는 레벨을 식별하여 하우징의 유량을 수동 측정하는 수위감지바;
    상기 연결관과 결합되어 우수토실로부터 유입되는 하수를 단속하는 3방향 솔레노이드밸브; 및
    상기 수위감지센서를 통해 상기 하우징의 내부로 유입되는 하수량을 측정할 수 있도록 배수구에 설치되는 2방향 솔레노이드밸브;를 포함하고,
    상기 하우징 커버는,
    상기 하우징의 상단을 제외한 각 외측면을 덮고 매립 설치되는 커버 바디;
    일정한 간격으로 서로 이격되어 상기 커버 바디의 내주면을 따라 형성되는 다수 개의 지지부 안착홈; 및
    상기 지지부 안착홈 마다 각각 설치되어 상기 커버 바디의 내측에 안착되는 상기 하우징의 외측면을 지지하는 다수 개의 하우징 지지부;를 포함하는, 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 지지부는,
    원형 평판 형태로 형성되어 상기 하우징의 외측면을 지지하는 상단 지지부;
    상기 상단 지지부와 이격 설치되어 상기 지지부 안착홈에 안착되는 하단 지지부;
    상기 상단 지지부의 하부에서 회전 가능하도록 연결 설치되는 회전 지지부; 및
    상부가 상기 회전 지지부에 나사 결합에 의해 회전 가능하도록 연결 설치되고, 하부가 상기 하단 지지부의 상부에 설치되어 상기 회전 지지부를 지지하는 중단 지지부;를 포함하는, 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전 지지부는,
    하측으로 개구부를 형성하도록 내부 공간을 형성하는 원통 형태로 형성되며, 상기 상단 지지부의 하측에 밀착 배치되어 상기 상단 지지부를 지지하는 회전형 지지 원통;
    상기 회전형 지지 원통이 상기 상단 지지부에 회전 가능하도록 맞물려 연결 설치될 수 있도록 상기 회전형 지지 원통의 상측 테두리를 따라 돌출 형성되어 상기 상단 지지부의 하측 테두리를 따라 형성되는 회전 체결홈에 맞물려 연결 설치되는 회전 체결 돌기;
    상기 회전형 지지 원통의 내주면을 따라 형성되는 제1 나사산;
    상기 회전형 지지 원통의 내부 공간의 상측면의 일측에 설치되어 상기 중단 지지부의 상부 일측에 안착되어 상기 회전형 지지 원통의 회전을 저지하는 동시에 상기 회전형 지지 원통으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 완충시켜 주는 제1 회전형 완충부; 및
    상기 제1 회전형 완충부와 대향하면서 상기 회전형 지지 원통의 내부 공간의 상측면의 타측에 설치되어 상기 중단 지지부의 상부 타측에 안착되어 상기 제1 회전형 완충부와 함께 상기 회전형 지지 원통의 회전을 저지하는 동시에 상기 회전형 지지 원통으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 완충시켜 주는 제2 회전형 완충부;를 포함하는, 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 중단 지지부는,
    상기 회전형 지지 원통의 내경에 대응하는 외경을 형성하는 원통 형태로 형성되는 중단 지지 기둥;
    상기 제1 나사산에 맞물려 연결 설치되는 동시에 상기 상단 지지부로부터 상기 회전형 지지 원통으로 진동 또는 충격이 전달됨에 따라 상기 회전형 지지 원통이 회전하면서 하강할 수 있도록 상기 중단 지지 기둥의 상부 외측을 따라 형성되는 제2 나사산;
    상기 제1 회전형 완충부가 배치될 수 있도록 상기 중단 지지 기둥의 상부 일측에 형성되는 제1 완충부 배치홈;
    상기 제2 회전형 완충부가 배치될 수 있도록 상기 중단 지지 기둥의 상부 타측에 형성되는 제2 완충부 배치홈; 및
    상기 중단 지지 기둥의 상하 수직 방향으로의 이동을 유도할 수 있도록 상하 방향으로 연장 형성되어 상기 중단 지지 기둥의 하부 외측을 따라 일정한 간격으로 다수 개가 돌출 형성되는 다수 개의 수직 이동 가이드 돌기;를 포함하는, 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하단 지지부는,
    원기둥 형태로 형성되는 안착 블록;
    상기 중단 지지 기둥이 안착될 수 있도록 상기 중단 지지 기둥의 외경에 대응하는 내경을 형성하면서 상기 안착 블록의 상부에 형성되는 기둥 안착홈;
    상기 중단 지지 기둥이 삽입되고 남아 있는 상기 기둥 안착홈의 하부 공간에 수용되어 상기 기둥 안착홈에 삽입되어 있는 상기 중단 지지 기둥을 지지하는 지지 유체;
    상기 수직 이동 가이드 돌기가 안착되어 상하 수직 방향으로 이동할 수 있도록 상기 기둥 안착홈의 내주면을 따라 일정한 간격으로 다수 개가 형성되는 수직 이동 가이드홈; 및
    상기 안착 블록의 하부 내측을 따라 일정한 간격으로 이격되어 다수 개가 설치되며, 상기 기둥 안착홈의 하부 공간에 수용되어 있는 상기 지지 유체를 공급받거나 공급받았던 상기 지지 유체를 상기 기둥 안착홈의 하부 공간으로 배출시켜 주면서 상기 중단 지지 기둥으로부터 전달되는 진동 또는 충격을 완충시켜 주는 일정하게 유지되도록 하는 보조 완충부;를 포함하는, 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보조 완충부는,
    밀폐된 내부 공간을 형성하는 원통 형태로 형성되어 상기 안착 블록의 하부 내측에 설치되며, 상기 회전 지지부로부터 전달되는 진동 또는 충격에 의해 상기 기둥 안착홈을 따라 수직 하강되는 상기 중단 지지 기둥에 의해 압축되는 상기 지지 유체를 전달받아 상측으로부터 수용하는 이너 하우징;
    상기 이너 하우징의 내부 공간을 상기 지지 유체가 수용되는 상부 공간과 밀폐된 공간을 형성하는 하부 공간으로 구획시키면서 상기 이너 하우징의 중단에 설치되는 지지 파티션; 및
    상기 이너 하우징의 내부 공간의 하측에 설치되어 상기 지지 파티션의 하측을 지지하는 파티션 지지 스프링;을 포함하는, 인공지능을 이용한 하수 수량 예측 시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200264928Y1 (ko) 2001-11-07 2002-02-21 이중설 하수량측정 전송장치
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KR20210109160A (ko) * 2020-02-27 2021-09-06 (주) 더아이엠씨 빅데이터 및 인공지능 기반 하수 유입수 예측방법, 그리고 이를 포함하는 저장매체

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