KR102631433B1 - 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 복수의 스마트 습식 암거(100), 네트워크(300), 습식 암거 운영서버(400), 관리자단말(500)을 포함하는 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1)에 있어서, 각 스마트 습식 암거(100)는, 끝단 부분이 파이프 챔버(120) 하단에 고정되는데, 파이프 챔버(120) 내에 수위가 낮은 경우에는 압력값이 작게 측정되고 파이프 챔버(120) 내에 수위에 비례하여 압력값이 높게 측정하여 트랜스미터를 통해 압력값을 전류값으로 변환하여 제어모듈(150)로 제공하는 투입식 압력 레벨센서(141); 암거 본체(110)의 상부면 중 파이프 챔버(120)의 상부 끝단이 형성된 영역에 형성되며 상부 체결을 통해서 제어모듈(150), 통신모듈(160) 및 전원공급모듈(170)을 실장한 콘트롤러 함체(133)에 대한 고정 구조를 제공하는 플랜지(130); 및 투입식 압력 레벨센서(141)를 통해 암거 본체(110) 내에 수위 정보를 센싱한 뒤, 통신모듈(160)을 제어하여 IoT 게이트웨이(200)에 대한 데이터 전송을 통해 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나, 직접 네트워크(300)를 통해 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)로 수위 정보를 통지하는 제어모듈(150); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 습식 암거 내부의 이물질 또는 습기로 인한 센싱이 방해되는 문제점을 해결하고 습식 암거에 있어 수위를 지속적으로 오류 없이 감지하여 비콘 시스템 등을 이용하여 관리자에게 알림으로써 추가적 조치를 취하도록 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 습식 암거 내부의 이물질 또는 습기로 인한 센싱이 방해되는 문제점을 해결하고 습식 암거에 있어 수위를 지속적으로 오류 없이 감지하여 비콘 시스템 등을 이용하여 관리자에게 알림으로써 추가적 조치를 취하도록 할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 습식 암거 내부의 이물질 또는 습기로 인한 센싱이 방해되는 문제점을 해결하고 습식 암거에 있어 수위를 지속적으로 오류 없이 감지하여 비콘 시스템 등을 이용하여 관리자에게 알림으로써 추가적 조치를 취하도록 하기 위한 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템에 관한 것이다.
농수로관이나 하수관 등 구조물은 박스 형태로 형성되는 것이 보통이며, 그 내부에 물이 흐르거나 체류한다. 따라서 이와 같은 암거 구조물을 습식 암거로 통칭한다.
종래에는 습식 암거의 수위를 체크하기 위해 초음파 수위 센서를 암거 박스의 상부에 설치하여 수위를 센싱하고 그 정보를 관리자에게 무선 통신 등을 통해 보내는 방법을 사용하였다.
그러나 지하 박스형 습식 암거는 습기에 의해 하부를 바라보는 센서에 결정을 발생시켜 센싱에 지장을 주는 경우가 많고, 하수관과 같이 환경이 열악한 환경에 습식 암거가 형성되는 경우에는 스케일 등과 같이 겉 표면에 생긴 이물질로 센서가 덮히는 경우가 많아 초음파 수위 센서가 기능을 하지 못하는 경우가 많았다.
따라서 습식 암거에 있어 수위를 지속적으로 오류 없이 감지하여 관리자에게 알릴 수 있는 시스템이 필요한 현실이다.
이와 관련한 종래의 기술로는 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2009-0060422(2009.07.01)호 "식물의 습해예방을 위한 암거배수방법(under drainage to prevent from excess soil moisture in plant)"은 식물습해를 예방하는 암거배수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포장주변의 지면이 재배포장의 지면과 같거나 높아 자연배수가 곤란한 포장, 포장주변의 침투수가 유입되는 포장, 물빠짐이 불량하거나 지하수위가 높은 포장, 돌출포장이라 할지라도 중점토양으로 인해 배수가 원활하지 못한 포장에 유공관(6)과 집수정(14) 및 양수펌프(7) 등을 이용하여 식물의 뿌리생육을 저해하는 토양내 습해를 예방하여 뿌리의 생육을 촉진하고 유해물질의 배수를 원활하게 하는 방법에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2006-0039343(2006.05.01)호 "발전소 배수암거용 공기유입 방지형 맨홀(Air inflow prevention type manhole for drainage culvertof thermal power plant)"은 원자력발전소 또는 화력발전소 등의 열발전소에 있어서 배수암거(排水暗渠)에 설치되는 맨홀(manhole)에 관한 것으로, 맨홀의 하단부에 돌출벽을 설치함으로써 온배수(溫排水)에 포함된 기포의 맨홀내 유입을 방지한 것이다. 본 발명을 통하여 열발전소의 온배수 배수암거의 유지관리에 있어서 고질적인 문제였던 맨홀을 통한 포말분출현상을 근본적으로 방지할 수 있게 되었으며, 이를 통하여 발전소 운영의 안전성을 확보함은 물론, 유지관리 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2021-0173957(2021.12.07)호 "암거의 보수를 위한 물돌리기 공법에 사용되는 차수장치(Device for blocking water)"암거의 보수를 위한 물돌리기 공법에 사용되는 차수장치에 관한 것으로서, 암거에 흐르는 유체량에 따라 차수작업이 순차적으로 이루어지도록 구성함으로써, 유체압력에 간섭되지 않고 차수장치의 설치 및 해체가 용이하도록 하여 안전성 향상과 작업의 용이성을 향상시키도록 하는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0147382 (2017.11.07)호 "트랙터 부착형 암거배수관 매설기(Closed conduit burying machine attached to tractor)"는 트랙터 부착형 암거배수관 매설기에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 주행 가능하게 마련된 하나 이상의 바퀴를 포함하며, 트랙터에 분리 가능하게 장착되도록 마련된 메인 프레임; 메인 프레임에 회전 가능하게 장착되어 메인 프레임에 직립하거나 눕혀지도록 마련된 지지 프레임; 지지 프레임에 장착되며, 암거관이 감기기 위한 롤러; 메인 프레임에 대하여 지지 프레임을 회전시키기 위한 제1 구동부; 지지 프레임의 전방 측에 배치되는 굴취부; 굴취부를 승강시키기 위한 제2 구동부; 메인 프레임 하부로 내용물이 토출되도록 마련된 저장탱크; 및 굴취부 후방에 롤러부로부터 권출된 암거관을 매립 위치로 안내하기 위한 가이드부를 포함하는, 트랙터 부착형 암거배수관 매설기가 제공된다.
그러나 이러한 암거에 관련된 기술들은 습식 암거 내부의 이물질 또는 습기로 인한 센싱이 방해되는 문제점을 해결하고 습식 암거에 있어 수위를 지속적으로 오류 없이 감지하여 하는 등의 사고에 대한 문제점을 해결하지 못하는 한계점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 습식 암거 내부의 이물질 또는 습기로 인한 센싱이 방해되는 문제점을 해결하고 습식 암거에 있어 수위를 지속적으로 오류 없이 감지하도록 하기 위한 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 습식 암거에서 센싱된 수위를 관리자에게 알림으로써 추가적 조치를 취하도록 하기 위한 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템에 관한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
복수의 스마트 습식 암거(100), 네트워크(300), 습식 암거 운영서버(400), 관리자단말(500)을 포함하는 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1)에 있어서,
각 스마트 습식 암거(100)는,
끝단 부분이 파이프 챔버(120) 하단에 고정되는데, 파이프 챔버(120) 내에 수위가 낮은 경우에는 압력값이 작게 측정되고 파이프 챔버(120) 내에 수위에 비례하여 압력값이 높게 측정하여 트랜스미터를 통해 압력값을 전류값으로 변환하여 제어모듈(150)로 제공하는 투입식 압력 레벨센서(141);
암거 본체(110)의 상부면 중 파이프 챔버(120)의 상부 끝단이 형성된 영역에 형성되며 상부 체결을 통해서 제어모듈(150), 통신모듈(160) 및 전원공급모듈(170)을 실장한 콘트롤러 함체(133)에 대한 고정 구조를 제공하는 플랜지(130); 및
투입식 압력 레벨센서(141)를 통해 암거 본체(110) 내에 수위 정보를 센싱한 뒤, 통신모듈(160)을 제어하여 IoT 게이트웨이(200)에 대한 데이터 전송을 통해 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나, 직접 네트워크(300)를 통해 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)로 수위 정보를 통지하는 제어모듈(150); 을 포함하는 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 각 스마트 습식 암거(100)는,
상부가 폐쇄된 형태의 습식 암거인 암거 본체(110)에 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 트랜스미터는 투입식 압력 레벨센서(141) 또는 제어모듈(150) 내에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제어모듈(150)은,
투입식 압력 레벨센서(141)를 통해 암거 본체(110) 내에 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)에 의해 미리 설정된 수위 이상으로 물이 차오르는 것을 센싱한 뒤, 통신모듈(160)을 제어하여 IoT 게이트웨이(200)에 대한 데이터 전송을 통해 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나, 직접 네트워크(300)를 통해 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)로 알림을 통지함으로써, 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)을 운영하는 관리자에 의한 추가적 조치를 취하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 관리자단말(500)은,
스마트폰 앱을 이용해 각 스마트 습식 암거(100)의 암거식별번호 별로 관리를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템은, 습식 암거 내부의 이물질 또는 습기로 인한 센싱이 방해되는 문제점을 해결하고 습식 암거에 있어 수위를 지속적으로 오류 없이 감지하도록 할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템은, 습식 암거에서 센싱된 수위를 관리자에게 알림으로써 추가적 조치를 취하도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1)을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1) 중 스마트 습식 암거(100)의 형상을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1) 중 스마트 습식 암거(100)의 단면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1) 중 스마트 습식 암거(100)의 구성요소를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1) 중 스마트 습식 암거(100)의 형상을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1) 중 스마트 습식 암거(100)의 단면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1) 중 스마트 습식 암거(100)의 구성요소를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 복수의 스마트 습식 암거(100), IoT 게이트웨이(200), 네트워크(300), 습식 암거 운영서버(400) 및 관리자단말(500)을 포함할 수 있다.
네트워크(300)는 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선 망일 수 있다. 네트워크(300)가 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 네트워크(300)는 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3G LTE망, 4G망 그 밖의 5G 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 네트워크(300)는 복수의 스마트 습식 암거(100)와 직접 또는 IoT 게이트웨이(200)를 거쳐서 통신할 뿐만 아니라, 스마트 습식 암거(100), IoT 게이트웨이(200) 외에 습식 암거 운영서버(400) 및 관리자단말(500), 그 밖의 시스템 상호 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1) 중 스마트 습식 암거(100)의 형상을 나타내는 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1) 중 스마트 습식 암거(100)의 단면을 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1) 중 스마트 습식 암거(100)의 구성요소를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 스마트 습식 암거(100)는 암거 본체(110), 파이프 챔버(120), 플랜지(130), 센서모듈(140), 제어모듈(150), 통신모듈(160) 및 전원공급모듈(170)을 포함할 수 있다. 센서모듈(140)은 투입식 압력 레벨센서(141)를 포함할 수 있다.
투입식 압력 레벨센서(141)는 끝단 부분이 파이프 챔버(120) 하단에 고정되는데, 파이프 챔버(120) 내에 수위가 낮은 경우에는 압력값이 작게 측정되고 파이프 챔버(120) 내에 수위에 비례하여 압력값이 높게 측정되어 투입식 압력 레벨센서(141) 또는 제어모듈(150) 내에 형성가능한 트랜스미터에서 입력된 압력값을 전류값으로 변환하는 방식으로 운영될 수 있다.
한편, 암거 본체(110)의 상부면 중 파이프 챔버(120)의 상부 끝단이 형성된 영역에는 플랜지(130)가 형성됨으로써, 볼트 체결 등을 통해서 제어모듈(150), 통신모듈(160) 및 전원공급모듈(170) 등을 실장한 함체에 대한 고정 구조를 플랜지(130)가 제공할 수 있다.
상기 콘트롤러 함체(133)는 고정 볼트(131)을 이용해 상기 플랜지(130) 상에 고정될 수 있다.
스마트 습식 암거(100)의 제어모듈(150)은 투입식 압력 레벨센서(141)를 통해 암거 본체(110) 내에 수위 정보를 센싱한 뒤, 통신모듈(160)을 제어하여 IoT 게이트웨이(200)에 대한 데이터 전송을 통해 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나, 직접 네트워크(300)를 통해 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)로 수위 정보를 통지할 수 있다.
또한, 스마트 습식 암거(100)의 제어모듈(150)은 투입식 압력 레벨센서(141)를 통해 암거 본체(110) 내에 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)에 의해 미리 설정된 수위 이상으로 물이 차오르는 것을 센싱한 뒤, 통신모듈(160)을 제어하여 IoT 게이트웨이(200)에 대한 데이터 전송을 통해 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나, 직접 네트워크(300)를 통해 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)로 알림을 통지함으로써, 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)을 운영하는 관리자에 의한 추가적 조치를 취하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명에서는 이러한 목적을 이루기 위해 기존 암거를 이루는 콘크리트 박스 구조물인 암거 본체(100)를 이용하는데, 암거 본체(100)의 측벽이 보통 130mm 내외로 구성되는데 콘크리트를 이용해 박스 구조물인 암거 본체(100)를 제조, 양생할 때 형틀(몰드) 일측 측벽에 스테인레스(SUS) 재질의 파이프 챔버(120)를 위치시켜서 제작한다.
이러한 암거 본체(100)를 현장인 습식 암거로 사용하여 암거 본체(100) 내부에 습기가 항상 존재하는 본 발명의 설치 장소인 '습식 구조물 구역'에 설치한 후 파이프 챔버(120) 중 외부, 즉 암거 본체(100)의 내측에 해당하는 노출된 스테인레스의 일측(내측 방향)에 드릴링 또는 펀칭을 통해 타공을 하는 방식으로 미리 설정된 상하 일정 간격으로 구멍인 홀을 도 3a와 같이 형성하고, 파이프 챔버(120)의 위에 해당하는 플랜지(130) 형성 이전의 암거 본체(100) 상부의 오픈형 홀을 이용해 상부에서 하부로 투입식 압력 레벨센서(141)를 포함하는 센서모듈(140)을 파이프 챔버(120)의 하부 끝단까지 위치되도록 하는 구조를 갖는다.
한편, 파이프 챔버(120) 상에서 암거 본체(100)의 내측에 해당하는 노출된 스테인레스의 일측(내측 방향)에서 도 2와 같이 미리 설정된 높이 마다 홀(hole, 122)을 형성시 물이 챔버 내부로 들어와서 동일 높이를 체크할 수도 있으며 홀이 아니라 도 3과 같이 수평 방향의 일자형의 n개(n은 10개 이상의 자연수)의 슬릿(122')을 상하 방향으로 형성하여 동일 높이의 수위를 체크할 수도 있다.
그리고, SUS 파이프 챔버인 파이프 챔버(120)를 박스 형태의 암거 본체(100) 성형시 몰드에 넣고 성형하여 암거 본체(100) 측벽에, 암거 본체(100)의 내측에 해당하는 노출된 스테인레스의 일측(내측 방향) 만 전체가 보이거나 외부에서 인식가능한 깊이에서 보이는 상태에서 파이프 챔버(120)의 나머지 면은 가려지도록 매립되도록 구조적으로 설치되는데, 파이프 챔버(120) 상단에 플랜지(130)를 둔 상태로 사용함으로써, 박스 구조물인 암거 본체(100)를 건식 구조물을 위한 현장에 설치한 후 플랜지(130)에 트랜스미터, 통신기 등 각종 장비를 볼팅으로 연결할 수 있는 구조를 제공할 수 있는 것이다.
여기서 본 발명의 일 실시예로, 투입식 압력 레벨센서(141)는 압력에 의해 암거 본체(100) 내부의 수위의 높낮이에 따라 압력값이 최하의 제 1 압력값에서 최상의 제 2 압력값까지 측정할 수 있어서 측정된 수위 정보를 제어모듈(150)이 자체적으로 구비하거나 투입식 압력 레벨센서(141) 자체에 구비된 트랜스미터에 의해 제 1 압력값 내지 제 2 압력값을 제 1 전류값 내지 제 2전류값으로 변환하여 제공받은 뒤, 네트워크(300)를 통해 습식 암거 운영서버(400) 및 외부의 관리자가 운영하는 관리자단말(500)로 직접 전송하거나 네트워크(300)와 연결된 IoT 게이트웨트(200)를 통해 전송하도록 통신모듈(160)을 제어할 수 있다.
이에 따라 관리자단말(500)은 스마트폰 앱을 이용해 각 스마트 습식 암거(100)의 암거식별번호 별로 관리를 수행할 수 있다.
여기서, 습식 암거 운영서버(400)는 제어모듈(150)로부터 제공받은 제 1 전류값과 제 2 전류값 사이에서 미리 설정된 전류값 별로 스마트 습식 암거(100)가 형성된 농수로관이나 하수관 등 구조물의 암거식별번호와 매칭되어 습식 암거 운영서버(400)에 저장된 각 구조물의 카테고리와, 지역 및 기상상태 등을 포함하는 특징정보에 따른 위험정보를 추출하여 추출된 위험정보를 네트워크(300)를 통해 각 스마트 습식 암거(100)를 관리하는 관리자단말(500)의 추출하여 추출된 관리자단말(500)로 전송하여 조치를 위하도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, 습식 암거 운영서버(400)는 분산 파일 프로그램에 의해 분산 저장된 빅데이터 기반의 수집 데이터를 분석하여 조치를 위한 상태 관리 명령을 추출할 수 있다.
일 실시예로, 습식 암거 운영서버(400)는 빅데이터 기반의 수집 데이터를 분석시 머신러닝 알고리즘을 사용할 수 있으며, 분석/제어 프로그램에서 사용되는 머신러닝 알고리즘은 결정 트리(DT, Decision Tree) 분류 알고리즘, 랜덤 포레스트 분류 알고리즘, SVM(Support Vector Machine) 분류 알고리즘 중 하나일 수 있다.
습식 암거 운영서버(400)는 분산 파일 프로그램에 의해 각 구조물의 카테고리에 따른 농수로, 하수도 등에 따라 분류된 DCS DB에 분산 저장된 수집 데이터인중 지역 및 기상상태 등의 특징정보에 해당하는 파라미터에 따라 수위 범위 정보를 추출할 수 있다.
한편, 습식 암거 운영서버(400)는 추출된 수위 범위 정보를 복수의 머신러닝 알고리즘 중 적어도 하나 이상을 이용하여 학습하여 학습한 결과로 이상 상태 여부도 분석할 수 있다.
즉, 습식 암거 운영서버(400)는 상태 여부 판단 결과의 정확도 향상을 위해 다수의 상호 보완적인 머신러닝 알고리즘들로 구성된 앙상블 구조를 적용할 수 있다.
결정 트리 분류 알고리즘은 트리 구조로 학습하여 결과를 도출하는 방식으로 결과 해석 및 이해가 용이하고, 데이터 처리 속도가 빠르며 탐색 트리 기반으로 룰 도출이 가능할 수 있다. DT의 낮은 분류 정확도를 개선하기 위한 방안으로 RF를 적용할 수 있다. 랜덤 포레스트 분류 알고리즘은 다수의 DT를 앙상블로 학습한 결과를 도축하는 방식으로, DT보다 결과 이해가 어려우나 DT보다 결과 정확도가 높을 수 있다. DT 또는 RF 학습을 통해 발생 가능한 과적합의 개선 방안으로 SVM을 적용할 수 있다. SVM 분류 알고리즘은 서로 다른 분류에 속한 데이터를 평면 기반으로 분류하는 방식으로, 일반적으로 높은 정확도를 갖고, 구조적으로 과적합(overfitting)에 낮은 민감도를 가질 수 있다.
센서모듈(140)은 도 5와 같이 투입식 압력 레벨센서(141) 외에 수질 측정센서(142), 조도 센서(143), 제 1 환경센서(144), 제 2 환경센서(145)를 포함할 수 있다.
여기서, 통신모듈(160)은 스마트 습식 암거(100) 뚜껑에 해당하는 스마트 습식 암거(100)의 암거 본체(110) 상부면에 형성되어 습식 암거 운영서버(400) 및 관리자단말(500)을 관리하는 외부 관리자와 통신할 수 있는 모듈로, 센서모듈(140)을 통해 감지된 정보에게 전송하여 외부 관리자가 관리할 수 있도록 할 수 있다.
통신모듈(160)은 LoRA(Long Range) 통신을 통해 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400) 및 관리자단말(500)로 정보를 제공하거나 직접적으로 이동통신모뎀을 통해 네트워크(300)를 통해 운영서버(400) 및 관리자단말(500)로 정보를 제공하며, 통신모듈 케이스는 플랜지(130)와 연결된 박스 형태로 ABS 재질로 구성하여 내구성, 안정성을 향상시킬 수 있다.
전원공급모듈(170)도 통신모듈(160)과 같이 플랜지(130)와 연결된 박스 형태 내부에 형성될 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예로, 태양광 기능이 추가되는 경우 플랜지(130)와 연결된 박스 형태의 상부면에 솔라셀어레이가 추가됨으로써, 자체 배터리 기능을 추가하여 외부 전력 공급이 없어도 자체 유지될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 투입식 압력 레벨센서(141), 수질 측정센서(142), 조도 센서(143), 제 1 환경센서(144), 제 2 환경센서(145)를 구성하는 투입식 압력 레벨센서(141), 수질 측정센서(142), 조도 센서(143), 제 1 환경센서(144), 제 2 환경센서(145)에서 측정되는 측정치 중 미리 설정된 개수 이상이 미리 설정된 변동 임계치 이상이 변화되는 경우, 제어모듈(150)은 스마트 습식 암거(100)의 기능에 따라 통신모듈(160)을 제어하여 습식 암거 운영서버(400) 및 관리자단말(500) 중 적어도 하나 이상으로 경고메시지를 전송함으로써, 스마트 습식 암거 내부의 설비에 대한 사고를 미연에 방지하거나 사고에 대한 조치를 할 수 있는 기능도 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어모듈(150)은 투입식 압력 레벨센서(141)를 통해 스마트 습식 암거(100) 내부의 수위 감지 정보를 확인하여 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400)에 전송하거나 네트워크(300)를 통해 직접 운영서버(400)에 전송함으로써, 운영서버(400)에서 수위 감지 정보를 상술한 빅데이터 기반으로 분석하여 스마트 습식 암거(100) 내의 습식 암거에 설치된 설비에 대한 카테고리 정보를 추출한 뒤, 운영서버(400)에 대한 카테고리 정보 조회를 통해 카테고리 별 설비의 수위 감지 정보의 위험 수위 임계치를 제공받은 뒤, 위험 수위 임계치를 초과하는 경우 통신모듈(160)을 제어하여 관리자단말(600)에게 투입식 압력 레벨센서(141)에 의해 측정된 수위 감지 정보와 위험에 따른 대피 명령 또는 위험에 따른 조치 명령을 전송하여 위험을 제공하도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 제어모듈(150)은 수질 측정센서(142)를 통해 스마트 습식 암거(100) 내부의 용존산소량(DO), 생화학적 산소 요구량(BOD), 화학적 산소 요구량(COD) 중 적어도 하나 이상의 수질을 확인하여 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400)에 전송하거나 네트워크(300)를 통해 직접 운영서버(400)에 전송함으로써, 운영서버(400)에서 수질 정보를 분석하여 스마트 습식 암거(100) 내의 습식 암거에 설치된 대상물인 농수로관, 하수관 등의 카테고리 정보를 추출한 뒤, 습식 암거 운영서버(400)에 대한 카테고리 정보 조회를 통해 카테고리 별 수질 임계치 제공받은 뒤, 수질 임계치를 초과하는 경우 통신모듈(160)을 제어하여 관리자단말(600)에게 수질 측정센서(142)에 의해 측정된 수질 정보를 전송하여 방류 등의 조치를 취할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 제어모듈(150)은 조도 센서(143)를 통해 스마트 습식 암거(100) 내부의 탁도를 감지할 수 있으며, 탁도 정보를 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400) 또는 관리자단말(500)로 전송하거나 네트워크(300)를 통해 직접 운영서버(400) 또는 관리자단말(500)에 전송함으로써, 탁도가 임계치 이상인 경우 습식 암거로 진입하지 못하도록 하는 위험 정보를 제공할 수 있다.
또한, 제어모듈(150)은 제 1 환경센서(144)가 온습도 센서이고, 제 2 환경센서(145)가 가스 측정센서인 경우, 제 1 환경센서(144) 및 제 2 환경센서(145)를 통해 스마트 습식 암거(100) 내부의 온도 및 습도, 그리고 유해가스 정보를 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400)로 전송하거나, 네트워크(300)를 통해 직접 운영서버(400) 또는 관리자단말(500)에 전송함으로써, 스마트 습식 암거(100) 내부의 환경 정보를 운영서버(400) 또는 관리자단말(500)을 운영하는 관리자에게 전달할 수 있다.
이를 위해 센서모듈(140)을 구성하는 제 1 환경센서(144) 및 제 2 환경센서(145) 중 제 2 환경센서(145)는 투입식 압력 레벨센서(141)가 파이프 챔버(120) 내부의 바닥면에 위치하는 것과는 달리 파이프 챔버(120)의 최상단에 위치하는 것이 바람직하다.
한편 센서모듈(140)은 투입식 압력 레벨센서(141)를 필수 구성요소로 나머지 센서들을 기능별로 선택적으로 각 센서를 블록별 모듈화로 상술한 바와 같이 부력형 센서로 구성하거나 투입식 압력 레벨센서(141)와 나머지 센서들을 일체화된 PCB 모듈로 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 스마트 습식 암거(100)는 플랜지(130)와 연결되는 장치 박스에 형성된 비콘송수신단을 구비한 통신모듈(160) 외에, 전원공급모듈(170)로 장치 박스의 외부 상부면에 형성되는 솔라셀어레이 외에 LED 소자를 더 포함할 수 있다.
LED 소자는 R, G, B 소자가 하나의 패키지로 묶인 멀티 칼라 LED이다. 각 하나의 멀티 칼라 LED는 내부에 있는 R, G, B 소자의 색의 조합에 의해 색상 및 밝기의 조절이 가능하다. 또한, 색의 조합뿐만 아니라, PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 활용함으로써 색상 및 밝기가 구현 가능하다.
통신모듈(160)은 몸체 내부에 비콘송수신 모듈이 형성되며, 제어모듈(150)은 솔라셀어레이에 의해 태양광 에너지가 전력 에너지로 변환되어 캐패시터로 형성된 전원공급모듈(170)에 저장되면, 전원공급모듈(170)에 저장된 전원을 이용해 LED 소자에 대한 점등을 제어하여 관리자가 시각적으로 인식하도록 하고, 비콘송수신단을 통해 스마트 습식 암거(100)의 상부 영역 또는 하부 영역에 위치하는 관리자가 소지하는 관리자단말(500)로 LoRa 통신의 비콘 신호를 통해 작업을 해야하는 지하의 스마트 습식 암거(100)의 위치정보(지하로 출입 가능 공간 정보를 포함)를 전송함과 동시에, 네트워크(300)를 통해 직접적으로 운영서버(400)를 거쳐 관리자단말(500)로 제공하거나 네트워크(300)와 연결된 IoT 게이트웨이(200)를 통해 운영서버(400)를 거쳐 관리자단말(500)로 데이터 형태로 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
이에 따라, 비콘 신호 및 데이터를 수신한 관리자단말(500)은 위치정보를 통해 관리가 필요한 스마트 습식 암거(100)의 위치를 찾도록 할 뿐만 아니라, 관리자단말(500)에 형성된 NFC 디텍터를 통해 비콘 신호의 탐지를 주기적으로 확인하고 비콘 신호가 탐지가 되면, 진동 또는 음성 신호를 통해 인지신호와 함께 위치 매칭 결과를 출력함으로써, 관리자가 안전하게 복수의 스마트 습식 암거(100) 중 작업해야하는 스마트 습식 암거(100)가 위치하는 영역을 인식할 수 있도록 할 수 있다.
이를 위해, 제어모듈(150)은 스마트 습식 암거(100) 위치정보를 포함하는 비콘 신호의 수신 범위에 대해서 미리 설정된 거리 내로 조절되도록 비콘송수신단의 전력량에 대한 제어를 수행할 뿐만 아니라, 관리자단말(500)에 형성된 NFC 디텍터에 대해서 비콘 신호에 대한 왕복 운행시간을 확인하여, 기준이 되는 하나의 스마트 습식 암거(100)의 왕복 운행시간 측정치가 증가하고, 이웃하는 다른 스마트 습식 암거(100)의 제어모듈(150)에 의한 왕복 운행시간 측정치가 감소하는 상태에서, 왕복 운행시간 측정치가 감소하는 스마트 습식 암거(100) 위치정보가 관리자단말(500)로 최초 제공된 작업위치에 해당하는 스마트 습식 암거(100)와 인접하지 않은 방향인 경우, IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400)로 관리자단말(500)로 지금 방향에서 변경된 방향 정보에 해당하는 제어정보를 전송할 수 있다.
반대로 제어모듈(150)은 하나의 스마트 습식 암거(100)의 왕복 운행시간 측정치가 증가하고, 이웃하는 다른 스마트 습식 암거(100)의 제어모듈(150)에 의한 왕복 운행시간 측정치가 감소하고, 왕복 운행시간 측정치가 감소하는 스마트 습식 암거(100) 위치정보가 관리자단말(500)로 최초 제공된 작업위치에 해당하는 스마트 습식 암거(100)와 인접하는 방향인 경우 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 습식 암거 운영서버(400)로 관리자단말(500)로 지금 방향을 유지하도록 하는 제어정보를 전송할 수 있다.
습식 암거 운영서버(400)는 상술한 문제가 발생하여 관리자단말(500)에 대한 통지 외에도 통상적인 관리 주기에, 상술한 스마트 습식 암거(100)와의 네트워크(300)를 통한 스마트 습식 암거(100)의 위치정보의 브로드캐스팅 방식과, 하나의 관리자단말(500)에 의한 상술한 스마트 습식 암거(100)에서 제공한 위치정보 데이터에 따라 위치정보에 해당하는 스마트 습식 암거(100)의 내부로의 진입을 통해 스마트 습식 암거(100) 외부에 형성된 QR코드 촬영 이벤트가 발생하는 경우, QR코드 촬영에 따른 촬영정보, 관리자단말(500)의 NFC 디텍터와 스마트 습식 암거(100) 내부의 NFC 카드로부터 획득된 위치매칭정보, 위치정보가 획득된 시간정보, 그리고 센서모듈(140)로 추가로 구성되는 내시경 카메라를 통해 획득한 내시경 영상를 네트워크(300)를 통해 수신한 뒤, 관리자단말(500)의 단말식별번호를 메타데이터로 촬영정보, 위치매칭정보, 시간정보, 내시경 영상을 데이터베이스에 저장할 수 있다.
습식 암거 운영서버(400)는 위치매칭정보가 상술한 스마트 습식 암거(100)의 제어모듈(150)이 제공한 위치정보가 일치하는지 여부를 확인하여 일치하는 경우, 촬영정보로부터 QR코드에 대한 암호화된 정보를 복호화한 뒤, 복호화된 QR코드 정보를 통해 스마트 습식 암거(100)의 암거식별번호, 내부에 설치된 적어도 하나 이상의 설비정보(설비명, 설비 모델명 등), 각 설비에 대한 설비운영정보{설비에 대한 권장 수위, 수질 정보, 탁도 정보, 환경 정보(온도, 습도, 유해 가스 등}에 해당하는 QR코드 분석 정보를 데이터베이스에서 추출할 수 있다.
습식 암거 운영서버(400)는 수신된 QR코드 분석 정보에 대해서 각 스마트 습식 암거(100)의 센서모듈(140)을 구성하는 각 센서에서 제공된 센싱 정보와의 비교를 통해서 문제되는 범위에는 있지 않으나 권장 설비운영정보와 일치하지 않는 센싱정보를 추출하여 관리자단말(500)의 소셜 네트워크 ID를 통한 게시 여부를 관리자단말(500)에 대한 질의를 통해 긍정의 응답인 경우, QR코드 분석 정보를 소셜 네트워크 ID와 함께 네트워크(300)를 통해 소셜 네트워크 서버로 전송하도록 제어함으로써, 소셜 네트워크 서버 상에 관리자단말(500)의 소셜 네트워크 ID에 해당하는 소셜 네트워크 계정 정보로 QR코드 분석 정보 외에 스마트 습식 암거(100)의 암거식별번호, 위치정보, 상기 위치정보가 획득된 시간정보, 각 스마트 습식 암거(100)의 센서모듈(140)을 구성하는 각 센서에서 제공된 실시간 센싱정보, 실시간 내시경 영상을 게시하도록 제어할 수 있다.
습식 암거 운영서버(400)는 게시가 된 하나의 관리자단말(500)에 대해서 지인으로 등록된 다른 하나의 관리자단말(500)에 의한 소셜 네트워크 서버를 기반으로 실시간 센싱정보와 QR코드 분석 정보 상의 각 매칭되는 파라미터의 모니터링이 실시간으로 수행되도록 할 수 있다. 즉, 습식 암거 운영서버(400)는 상술한 QR코드 분석 정보에 대해서 각 스마트 습식 암거(100)의 센서모듈(140)을 구성하는 각 센서에서 제공된 센싱 정보와의 비교를 통해서 문제되는 범위에는 있지 않으나 권장 설비운영정보와 일치하지 않는 센싱정보에 대한 소셜 네트워크 서버를 기반으로 스마트 습식 암거(100)의 암거식별번호, 위치정보, 상기 위치정보가 획득된 시간정보 이후의 정보에 대한 지인 간의 모니터링을 통해 문제가 발생 여지가 있는 스마트 습식 암거(100)에 대한 하나의 그룹에 속하는 지인 간에 관리 조치(방류, 배기 등)가 수행될 수 있도록 제어할 수 있다.
습식 암거 운영서버(400)는 상술한 지인 간의 정보 교류에 따라 암거식별번호에 해당하는 스마트 습식 암거(100)의 제어모듈(150)에 의한 센서모듈(140)로부터 제공된 각 파라미터에 해당하는 센싱정보가 임계치를 초과하여 문제가 발생한 경우, 소셜 네트워크와 각 관리자단말(500)의 위치정보를 기반으로 하나의 그룹으로 정보 교류를 수행하던 관리가 수행되는 관리자단말(500) 중 문제가 발생한 스마트 습식 암거(100)의 위치와 근접 거리 별로 우선순위를 생성한 뒤, 우선순위에 따라 관리자단말(500)을 추출하여 점검 및 조치를 수행하도록 명령을 네트워크(300)를 통해 전송하여, 각 스마트 습식 암거(100)에 대해서 관리를 수행하는 관리자단말(500) 그룹별 관리가 신속하게 수행되도록 할 수 있다.
이에 따라, 습식 암거 운영서버(400)는 제공된 게시 정보를 열람한 다른 하나의 관리자단말(500)에 의한 점검 및 조치가 수행되는 경우, 점검 및 조치가 수행된 스마트 습식 암거(100)의 센싱 정보가 각 센싱 정보 임계치를 초과하는 범위가 높을수록 차이값에 비례하는 미리 설정된 지급포인트에 대해서 하나의 관리자단말(500)에 대해서 지급함으로써, 습식 암거의 상태가 위급할 수록 먼저 점검 및 조치에 대한 인센티브를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : 건식 암거용 수위 계측 및 그 운영관리 시스템
100 : 스마트 습식 암거 110 : 암거 본체
120 : 파이프 챔버 122 : 홀(hole)
130 : 플랜지 131 : 고정 볼트
133 : 콘트롤러 함체 140 : 센서모듈
141 : 투입식 압력 레벨센서
150 : 제어모듈 160 : 통신모듈
170 : 전원공급모듈 200 : IoT 게이트웨이
300 : 네트워크 400 : 습식 암거 운영서버
500 : 관리자단말
100 : 스마트 습식 암거 110 : 암거 본체
120 : 파이프 챔버 122 : 홀(hole)
130 : 플랜지 131 : 고정 볼트
133 : 콘트롤러 함체 140 : 센서모듈
141 : 투입식 압력 레벨센서
150 : 제어모듈 160 : 통신모듈
170 : 전원공급모듈 200 : IoT 게이트웨이
300 : 네트워크 400 : 습식 암거 운영서버
500 : 관리자단말
Claims (5)
- 복수의 스마트 습식 암거(100), IoT 게이트웨이(200), 네트워크(300), 습식 암거 운영서버(400) 및 관리자단말(500)을 포함하는 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템(1)에 있어서,
스마트 습식 암거(100)는 암거 본체(110), 파이프 챔버(120), 플랜지(130), 센서모듈(140), 제어모듈(150), 통신모듈(160) 및 전원공급모듈(170)을 포함하며, 센서모듈(140)은 투입식 압력 레벨센서(141)를 포함하며,
투입식 압력 레벨센서(141)는 끝단 부분이 파이프 챔버(120) 하단에 고정되는데, 파이프 챔버(120) 내에 수위에 미리 설정된 비율에 맞게 비례하여 압력값이 높게 측정되어 투입식 압력 레벨센서(141) 또는 제어모듈(150) 내에 형성가능한 트랜스미터에서 입력된 압력값을 전류값으로 변환하는 방식으로 운영되며,
암거 본체(110)의 상부면 중 파이프 챔버(120)의 상부 끝단이 형성된 영역에는 플랜지(130)가 형성되어, 볼트 체결을 통해서 제어모듈(150), 통신모듈(160) 및 전원공급모듈(170) 등을 실장한 함체에 대한 고정 구조를 플랜지(130)가 제공하며,
콘트롤러 함체(133)는 고정 볼트(131)을 이용해 플랜지(130) 상에 고정되며,
제어모듈(150)은 투입식 압력 레벨센서(141)를 통해 암거 본체(110) 내에 수위 정보를 센싱한 뒤, 통신모듈(160)을 제어하여 IoT 게이트웨이(200)에 대한 데이터 전송을 통해 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나, 직접 네트워크(300)를 통해 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)로 수위 정보를 통지하며, 투입식 압력 레벨센서(141)를 통해 암거 본체(110) 내에 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)에 의해 미리 설정된 수위 이상으로 물이 차오르는 것을 센싱한 뒤, 통신모듈(160)을 제어하여 IoT 게이트웨이(200)에 대한 데이터 전송을 통해 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나, 직접 네트워크(300)를 통해 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)로 알림을 통지하여 관리자단말(500) 또는 습식 암거 운영서버(400)을 운영하는 관리자에 의한 추가적 조치를 취하도록 하는 기능을 수행하며,
콘크리트를 이용해 박스 구조물인 암거 본체(100)를 제조, 양생시 형틀 일측 측벽에 스테인레스(SUS) 재질의 파이프 챔버(120)를 위치시켜서 제작하며,
암거 본체(100)를 현장인 습식 암거로 사용하여 암거 본체(100) 내부에 습기가 존재하는 '습식 구조물 구역'에 설치한 후 파이프 챔버(120) 중 외부, 즉 암거 본체(100)의 내측에 해당하는 노출된 스테인레스의 일측(즉, 내측 방향)에 드릴링 또는 펀칭을 통해 타공을 하는 방식으로 미리 설정된 상하 일정 간격으로 구멍인 홀을 형성하고, 파이프 챔버(120)의 위에 해당하는 플랜지(130) 형성 이전의 암거 본체(100) 상부의 오픈형 홀을 이용해 상부에서 하부로 투입식 압력 레벨센서(141)를 포함하는 센서모듈(140)을 파이프 챔버(120)의 하부 끝단까지 위치되도록 하는 구조를 가지며,
파이프 챔버(120) 상에서 암거 본체(100)의 내측에 해당하는 노출된 스테인레스의 일측(즉, 내측 방향)에서 미리 설정된 높이 마다 홀(hole, 122)을 형성시 물이 챔버 내부로 들어와서 동일 높이를 체크하거나, 홀이 아니라 수평 방향의 일자형의 n개(n은 10개 이상의 자연수)의 슬릿(122')을 상하 방향으로 형성하여 동일 높이의 수위를 체크하며,
SUS 파이프 챔버인 파이프 챔버(120)를 박스 형태의 암거 본체(100) 성형시 몰드에 넣고 성형하여 암거 본체(100) 측벽에, 암거 본체(100)의 내측에 해당하는 노출된 스테인레스의 일측(즉, 내측 방향) 만 전체가 보이거나 외부에서 인식하는 깊이에서 보이는 상태에서 파이프 챔버(120)의 나머지 면은 가려지도록 매립되도록 구조적으로 설치되는데, 파이프 챔버(120) 상단에 플랜지(130)를 둔 상태로 사용하여, 박스 구조물인 암거 본체(100)를 건식 구조물을 위한 현장에 설치한 후 플랜지(130)에 트랜스미터, 통신기를 포함하는 장비를 볼팅으로 연결하는 구조를 제공하며,
투입식 압력 레벨센서(141)는 압력에 의해 암거 본체(100) 내부의 수위의 높낮이에 따라 압력값이 최하의 제 1 압력값에서 최상의 제 2 압력값까지 측정하여 측정된 수위 정보를 제어모듈(150)이 자체적으로 구비하거나 투입식 압력 레벨센서(141) 자체에 구비된 트랜스미터에 의해 제 1 압력값 내지 제 2 압력값을 제 1 전류값 내지 제 2전류값으로 변환하여 제공받은 뒤, 네트워크(300)를 통해 습식 암거 운영서버(400) 및 외부의 관리자가 운영하는 관리자단말(500)로 직접 전송하거나 네트워크(300)와 연결된 IoT 게이트웨트(200)를 통해 전송하도록 통신모듈(160)을 제어하며,
관리자단말(500)은 스마트폰 앱을 이용해 각 스마트 습식 암거(100)의 암거식별번호 별로 관리를 수행하며,
습식 암거 운영서버(400)는,
제어모듈(150)로부터 제공받은 제 1 전류값과 제 2 전류값 사이에서 미리 설정된 전류값 별로 스마트 습식 암거(100)가 형성된 농수로관이나 하수관을 포함하는 구조물의 암거식별번호와 매칭되어 습식 암거 운영서버(400)에 저장된 각 구조물의 카테고리와, 지역 및 기상상태를 포함하는 특징정보에 따른 위험정보를 추출하여 추출된 위험정보를 네트워크(300)를 통해 각 스마트 습식 암거(100)를 관리하는 관리자단말(500)의 추출하여 추출된 관리자단말(500)로 전송하여 조치를 취하도록 하되,
습식 암거 운영서버(400)는 분산 파일 프로그램에 의해 분산 저장된 빅데이터 기반의 수집 데이터를 분석하여 조치를 위한 상태 관리 명령을 추출하며,
센서모듈(140)은,
투입식 압력 레벨센서(141) 외에 수질 측정센서(142), 조도 센서(143), 제 1 환경센서(144), 제 2 환경센서(145)를 포함하며,
통신모듈(160)은 스마트 습식 암거(100) 뚜껑에 해당하는 스마트 습식 암거(100)의 암거 본체(110) 상부면에 형성되어 습식 암거 운영서버(400) 및 관리자단말(500)을 관리하는 외부 관리자와 통신할 수 있는 모듈로, 센서모듈(140)을 통해 감지된 정보를 전송하여 외부 관리자가 관리하도록 하며, LoRA(Long Range) 통신을 통해 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400) 및 관리자단말(500)로 정보를 제공하거나 직접적으로 이동통신모뎀을 통해 네트워크(300)를 통해 운영서버(400) 및 관리자단말(500)로 정보를 제공하며, 통신모듈 케이스는 플랜지(130)와 연결된 박스 형태로 ABS 재질로 구성되며,
전원공급모듈(170)은,
통신모듈(160)과 같이 플랜지(130)와 연결된 박스 형태 내부에 형성되거나, 태양광 기능이 추가되는 경우 플랜지(130)와 연결된 박스 형태의 상부면에 솔라셀어레이가 추가되어, 자체 배터리 기능을 추가하여 외부 전력 공급이 없어도 자체 유지될 수 있도록 하며,
투입식 압력 레벨센서(141), 수질 측정센서(142), 조도 센서(143), 제 1 환경센서(144), 제 2 환경센서(145)를 구성하는 투입식 압력 레벨센서(141), 수질 측정센서(142), 조도 센서(143), 제 1 환경센서(144), 제 2 환경센서(145)에서 측정되는 측정치 중 미리 설정된 개수 이상이 미리 설정된 변동 임계치 이상이 변화되는 경우, 제어모듈(150)은 스마트 습식 암거(100)의 기능에 따라 통신모듈(160)을 제어하여 습식 암거 운영서버(400) 및 관리자단말(500) 중 적어도 하나 이상으로 경고메시지를 전송하여, 스마트 습식 암거 내부의 설비에 대한 사고를 미연에 방지하거나 사고에 대한 조치를 할 수 있는 기능도 제공하되,
제어모듈(150)은,
투입식 압력 레벨센서(141)를 통해 스마트 습식 암거(100) 내부의 수위 감지 정보를 확인하여 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400)에 전송하거나 네트워크(300)를 통해 직접 운영서버(400)에 전송하여, 운영서버(400)에서 수위 감지 정보를 빅데이터 기반으로 분석하여 스마트 습식 암거(100) 내의 습식 암거에 설치된 설비에 대한 카테고리 정보를 추출한 뒤, 운영서버(400)에 대한 카테고리 정보 조회를 통해 카테고리 별 설비의 수위 감지 정보의 위험 수위 임계치를 제공받은 뒤, 위험 수위 임계치를 초과하는 경우 통신모듈(160)을 제어하여 관리자단말(600)에게 투입식 압력 레벨센서(141)에 의해 측정된 수위 감지 정보와 위험에 따른 대피 명령 또는 위험에 따른 조치 명령을 전송하여 위험을 제공하도록 하며,
제어모듈(150)은,
수질 측정센서(142)를 통해 스마트 습식 암거(100) 내부의 용존산소량(DO), 생화학적 산소 요구량(BOD), 화학적 산소 요구량(COD) 중 적어도 하나 이상의 수질을 확인하여 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400)에 전송하거나 네트워크(300)를 통해 직접 운영서버(400)에 전송하여, 운영서버(400)에서 수질 정보를 분석하여 스마트 습식 암거(100) 내의 습식 암거에 설치된 대상물인 농수로관, 하수관 등의 카테고리 정보를 추출한 뒤, 습식 암거 운영서버(400)에 대한 카테고리 정보 조회를 통해 카테고리 별 수질 임계치 제공받은 뒤, 수질 임계치를 초과하는 경우 통신모듈(160)을 제어하여 관리자단말(600)에게 수질 측정센서(142)에 의해 측정된 수질 정보를 전송하여 방류 등의 조치를 취하도록 하며,
제어모듈(150)은,
조도 센서(143)를 통해 스마트 습식 암거(100) 내부의 탁도를 감지하며, 탁도 정보를 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400) 또는 관리자단말(500)로 전송하거나 네트워크(300)를 통해 직접 운영서버(400) 또는 관리자단말(500)에 전송하여, 탁도가 임계치 이상인 경우 습식 암거로 진입하지 못하도록 하는 위험 정보를 제공하며,
제어모듈(150)은,
제 1 환경센서(144)가 온습도 센서이고, 제 2 환경센서(145)가 가스 측정센서인 경우, 제 1 환경센서(144) 및 제 2 환경센서(145)를 통해 스마트 습식 암거(100) 내부의 온도 및 습도, 그리고 유해가스 정보를 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400)로 전송하거나, 네트워크(300)를 통해 직접 운영서버(400) 또는 관리자단말(500)에 전송하여, 스마트 습식 암거(100) 내부의 환경 정보를 운영서버(400) 또는 관리자단말(500)을 운영하는 관리자에게 전달하며,
센서모듈(140)을 구성하는 제 1 환경센서(144) 및 제 2 환경센서(145) 중 제 2 환경센서(145)는 투입식 압력 레벨센서(141)가 파이프 챔버(120) 내부의 바닥면에 위치하는 것과는 달리 파이프 챔버(120)의 최상단에 위치하며,
센서모듈(140)은,
투입식 압력 레벨센서(141)를 구성요소로 나머지 센서들을 기능별로 선택적으로 각 센서를 블록별 모듈화로 부력형 센서로 구성하거나 투입식 압력 레벨센서(141)와 나머지 센서들을 일체화된 PCB 모듈로 구성하며,
스마트 습식 암거(100)는,
플랜지(130)와 연결되는 장치 박스에 형성된 비콘송수신단을 구비한 통신모듈(160) 외에, 전원공급모듈(170)로 장치 박스의 외부 상부면에 형성되는 솔라셀어레이 외에 LED 소자를 더 포함하며,
LED 소자는 R, G, B 소자가 하나의 패키지로 묶인 멀티 칼라 LED로, 각 하나의 멀티 칼라 LED는 내부에 있는 R, G, B 소자의 색의 조합에 의해 색상 및 밝기의 조절이 되며, 색의 조합뿐만 아니라, PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 활용하여 색상 및 밝기가 구현 가능하며,
통신모듈(160)은 몸체 내부에 비콘송수신 모듈이 형성되며, 제어모듈(150)은 솔라셀어레이에 의해 태양광 에너지가 전력 에너지로 변환되어 캐패시터로 형성된 전원공급모듈(170)에 저장되면, 전원공급모듈(170)에 저장된 전원을 이용해 LED 소자에 대한 점등을 제어하여 관리자가 시각적으로 인식하도록 하고, 비콘송수신단을 통해 스마트 습식 암거(100)의 상부 영역 또는 하부 영역에 위치하는 관리자가 소지하는 관리자단말(500)로 LoRa 통신의 비콘 신호를 통해 작업을 해야하는 지하의 스마트 습식 암거(100)의 위치정보(지하로 출입 가능 공간 정보를 포함)를 전송함과 동시에, 네트워크(300)를 통해 직접적으로 운영서버(400)를 거쳐 관리자단말(500)로 제공하거나 네트워크(300)와 연결된 IoT 게이트웨이(200)를 통해 운영서버(400)를 거쳐 관리자단말(500)로 데이터 형태로 제공하는 기능을 수행하며,
비콘 신호 및 데이터를 수신한 관리자단말(500)은 위치정보를 통해 관리가 필요한 스마트 습식 암거(100)의 위치를 찾도록 할 뿐만 아니라, 관리자단말(500)에 형성된 NFC 디텍터를 통해 비콘 신호의 탐지를 주기적으로 확인하고 비콘 신호가 탐지가 되면, 진동 또는 음성 신호를 통해 인지신호와 함께 위치 매칭 결과를 출력하여, 관리자가 안전하게 복수의 스마트 습식 암거(100) 중 작업해야하는 스마트 습식 암거(100)가 위치하는 영역을 인식하도록 하며,
제어모듈(150)은 스마트 습식 암거(100) 위치정보를 포함하는 비콘 신호의 수신 범위에 대해서 미리 설정된 거리 내로 조절되도록 비콘송수신단의 전력량에 대한 제어를 수행할 뿐만 아니라, 관리자단말(500)에 형성된 NFC 디텍터에 대해서 비콘 신호에 대한 왕복 운행시간을 확인하여, 기준이 되는 하나의 스마트 습식 암거(100)의 왕복 운행시간 측정치가 증가하고, 이웃하는 다른 스마트 습식 암거(100)의 제어모듈(150)에 의한 왕복 운행시간 측정치가 감소하는 상태에서, 왕복 운행시간 측정치가 감소하는 스마트 습식 암거(100) 위치정보가 관리자단말(500)로 최초 제공된 작업위치에 해당하는 스마트 습식 암거(100)와 인접하지 않은 방향인 경우, IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 운영서버(400)로 관리자단말(500)로 지금 방향에서 변경된 방향 정보에 해당하는 제어정보를 전송하며,
제어모듈(150)은,
하나의 스마트 습식 암거(100)의 왕복 운행시간 측정치가 증가하고, 이웃하는 다른 스마트 습식 암거(100)의 제어모듈(150)에 의한 왕복 운행시간 측정치가 감소하고, 왕복 운행시간 측정치가 감소하는 스마트 습식 암거(100) 위치정보가 관리자단말(500)로 최초 제공된 작업위치에 해당하는 스마트 습식 암거(100)와 인접하는 방향인 경우 IoT 게이트웨이(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 습식 암거 운영서버(400)로 관리자단말(500)로 지금 방향을 유지하도록 하는 제어정보를 전송하며,
습식 암거 운영서버(400)는 문제가 발생하여 관리자단말(500)에 대한 통지 외에도 통상적인 관리 주기에, 스마트 습식 암거(100)와의 네트워크(300)를 통한 스마트 습식 암거(100)의 위치정보의 브로드캐스팅 방식과, 하나의 관리자단말(500)에 의한 스마트 습식 암거(100)에서 제공한 위치정보 데이터에 따라 위치정보에 해당하는 스마트 습식 암거(100)의 내부로의 진입을 통해 스마트 습식 암거(100) 외부에 형성된 QR코드 촬영 이벤트가 발생하는 경우, QR코드 촬영에 따른 촬영정보, 관리자단말(500)의 NFC 디텍터와 스마트 습식 암거(100) 내부의 NFC 카드로부터 획득된 위치매칭정보, 위치정보가 획득된 시간정보, 그리고 센서모듈(140)로 추가로 구성되는 내시경 카메라를 통해 획득한 내시경 영상를 네트워크(300)를 통해 수신한 뒤, 관리자단말(500)의 단말식별번호를 메타데이터로 촬영정보, 위치매칭정보, 시간정보, 내시경 영상을 데이터베이스에 저장하며,
습식 암거 운영서버(400)는,
위치매칭정보가 스마트 습식 암거(100)의 제어모듈(150)이 제공한 위치정보가 일치하는지 여부를 확인하여 일치하는 경우, 촬영정보로부터 QR코드에 대한 암호화된 정보를 복호화한 뒤, 복호화된 QR코드 정보를 통해 스마트 습식 암거(100)의 암거식별번호, 내부에 설치된 적어도 하나 이상의 설비정보(설비명, 설비 모델명 포함), 각 설비에 대한 설비운영정보{설비에 대한 권장 수위, 수질 정보, 탁도 정보, 환경 정보(온도, 습도, 유해 가스 포함) 포함}에 해당하는 QR코드 분석 정보를 데이터베이스에서 추출하며,
습식 암거 운영서버(400)는,
수신된 QR코드 분석 정보에 대해서 각 스마트 습식 암거(100)의 센서모듈(140)을 구성하는 각 센서에서 제공된 센싱 정보와의 비교를 통해서 문제되는 범위에는 있지 않으나 권장 설비운영정보와 일치하지 않는 센싱정보를 추출하여 관리자단말(500)의 소셜 네트워크 ID를 통한 게시 여부를 관리자단말(500)에 대한 질의를 통해 긍정의 응답인 경우, QR코드 분석 정보를 소셜 네트워크 ID와 함께 네트워크(300)를 통해 소셜 네트워크 서버로 전송하도록 제어하여, 소셜 네트워크 서버 상에 관리자단말(500)의 소셜 네트워크 ID에 해당하는 소셜 네트워크 계정 정보로 QR코드 분석 정보 외에 스마트 습식 암거(100)의 암거식별번호, 위치정보, 상기 위치정보가 획득된 시간정보, 각 스마트 습식 암거(100)의 센서모듈(140)을 구성하는 각 센서에서 제공된 실시간 센싱정보, 실시간 내시경 영상을 게시하도록 제어하며,
습식 암거 운영서버(400)는,
게시가 된 하나의 관리자단말(500)에 대해서 지인으로 등록된 다른 하나의 관리자단말(500)에 의한 소셜 네트워크 서버를 기반으로 실시간 센싱정보와 QR코드 분석 정보 상의 각 매칭되는 파라미터의 모니터링이 실시간으로 수행되도록 하되,
QR코드 분석 정보에 대해서 각 스마트 습식 암거(100)의 센서모듈(140)을 구성하는 각 센서에서 제공된 센싱 정보와의 비교를 통해서 문제되는 범위에는 있지 않으나 권장 설비운영정보와 일치하지 않는 센싱정보에 대한 소셜 네트워크 서버를 기반으로 스마트 습식 암거(100)의 암거식별번호, 위치정보, 상기 위치정보가 획득된 시간정보 이후의 정보에 대한 지인 간의 모니터링을 통해 문제가 발생 여지가 있는 스마트 습식 암거(100)에 대한 하나의 그룹에 속하는 지인 간에 관리 조치(방류, 배기 포함)가 수행되도록 제어하며,
습식 암거 운영서버(400)는,
지인 간의 정보 교류에 따라 암거식별번호에 해당하는 스마트 습식 암거(100)의 제어모듈(150)에 의한 센서모듈(140)로부터 제공된 각 파라미터에 해당하는 센싱정보가 임계치를 초과하여 문제가 발생한 경우, 소셜 네트워크와 각 관리자단말(500)의 위치정보를 기반으로 하나의 그룹으로 정보 교류를 수행하던 관리가 수행되는 관리자단말(500) 중 문제가 발생한 스마트 습식 암거(100)의 위치와 근접 거리 별로 우선순위를 생성한 뒤, 우선순위에 따라 관리자단말(500)을 추출하여 점검 및 조치를 수행하도록 명령을 네트워크(300)를 통해 전송하여, 각 스마트 습식 암거(100)에 대해서 관리를 수행하는 관리자단말(500) 그룹별 관리가 수행되도록 하며,
습식 암거 운영서버(400)는,
제공된 게시 정보를 열람한 다른 하나의 관리자단말(500)에 의한 점검 및 조치가 수행되는 경우, 점검 및 조치가 수행된 스마트 습식 암거(100)의 센싱 정보가 각 센싱 정보 임계치를 초과하는 범위가 높을수록 차이값에 비례하는 미리 설정된 지급포인트에 대해서 하나의 관리자단말(500)에 대해서 지급하도록 하는 것을 특징으로 하는 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템. - 삭제
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230107180A KR102631433B1 (ko) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230107180A KR102631433B1 (ko) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102631433B1 true KR102631433B1 (ko) | 2024-01-30 |
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ID=89714891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230107180A KR102631433B1 (ko) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 습식 암거용 수위 계측 및 운영관리 시스템 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102631433B1 (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20200137475A (ko) * | 2019-05-30 | 2020-12-09 | 허성준 | 논 수위조절 시스템 |
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2023
- 2023-08-16 KR KR1020230107180A patent/KR102631433B1/ko active IP Right Grant
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| 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2009-0060422(2009.07.01)호 "식물의 습해예방을 위한 암거배수방법(under drainage to prevent from excess soil moisture in plant)" |
| 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0147382 (2017.11.07)호 "트랙터 부착형 암거배수관 매설기(Closed conduit burying machine attached to tractor)" |
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