KR102665080B1 - 상수도 원격 검침 시스템 및 이를 이용한 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법 - Google Patents

상수도 원격 검침 시스템 및 이를 이용한 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법 Download PDF

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Abstract

상수도 원격 검침 시스템 및 이를 이용한 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법은 원격 검침 설치구역에 공급관로에 설치된 개별 공급 유량계의 결측값의 이상 데이터를 교정하는 방법과, 개별 수전 사용량의 결측값의 이상 데이터를 교정하는 방법과, 유량계 이상 모니터링 기술과, 개별 시간 공급량 교정값을 활용하여 해당 블록 내 공급관로의 누수를 모니터링하는 이상 데이터 검출, 교정, 공급관로의 누수 모니터링할 수 있다.
본 발명은 원격 검침 확대로 수집된 빅데이터의 신뢰성 향상을 통해 투명한 요금 부과와 공급관로 누수 모니터링, 옥내 누수 모니터링, 실시간 관망 해석 등 신뢰성 있는 응용 기술의 확장이 가능하도록 할 수 있는 효과가 있다.

Description

상수도 원격 검침 시스템 및 이를 이용한 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법{Water Supply Remote Meter Reading System and Method for Monitoring and Reading Abnormal Date of Water Supply Remote Meter Reading}
본 발명은 상수도 원격 검침 시스템 및 이를 이용한 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원격 검침 설치구역에 공급관로에 설치된 개별 공급 유량계의 결측값의 이상 데이터를 교정하는 방법과, 개별 수전 사용량의 결측값의 이상 데이터를 교정하는 방법과, 유량계 이상 모니터링 기술과, 개별 시간 공급량 교정값을 활용하여 해당 블록 내 공급관로의 누수를 모니터링하는 이상 데이터 검출, 교정, 공급관로의 누수 모니터링하는 상수도 원격 검침 시스템 및 이를 이용한 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법에 관한 것이다.
상수도 수용가는 원격검침 확대 보급에 따라 날씨나 수용가 사정 등의 돌발 상황에서도 주변 환경과 관계없이 언제든 검침이 가능해지며, 기존 수용가 1개당 물 사용량 데이터수가 1년간 6개(방문 격월 수도검침 방식)에서 8,760개(1시간 단위 사용량 측정)로 검침 데이터수가 세밀해진다.
이렇게 수집된 데이터를 통해 더욱 과학적이고 투명한 요금 부과와 확인이 가능해질 것으로 기대되지만, 원격 검침 확대에 따라 이상 데이터수도 증가하여 요금 부과와 원격 검침 데이터를 이용한 응용기술 적용 및 확장에 걸림돌이 되고 있는 것도 현실이다.
기존의 수도 요금 부과를 위한 수용가의 수돗물 사용량 검침은 2개월에 1번 검침원이 방문하여 아날로그 수도 계량기를 검침하는 인력 검침 방법으로 하고 있다.
현재는 기존의 아날로그 수도계량기 대신 디지털 수도계량기와 원격검침단말기를 사용처에 설치하고, 사물인터넷(IoT)을 통해 검침값을 전송하는 원격 검침 방식으로 점차 확대되고 있다.
이와 같은 원격 검침 방식은 실시간 사용량 확인이 가능해져 투명성 있는 요금부과는 물론, 공급관로 누수모니터링, 취약 계층의 위기 징후 파악에도 활용이 가능하다. 또한, 원격 검침이 설치된 구역에 공급 유량계도 함께 설치하여 실시간 공급량과 사용량을 활용하여 유수율 및 누수량 분석 등에 활용하고 있다.
하지만, 유량계, 디지털 수도 계량기 및 원격검침단말기 등 기기의 이상 발생이나 통신 이상 발생시 결측값이나 잘못된 측정값으로 정확한 요금 부과에 어려움이 발생할 수 있다.
원격검침 확대 보급에 따라 수집되는 데이터수는 기존의 데이터 보다 1,460배가 많아지게 됐다. 데이터수가 많아짐에 따라 이상 데이터수도 증가하게 되어 그대로 적용시 데이터 신뢰도가 낮아 응용기술 확장 제안과 요금 부과의 투명성도 떨어지는 결과를 초래하게 된다.
한국 등록특허번호 제10-1779202호
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 원격 검침 설치구역에 공급관로에 설치된 개별 공급 유량계의 결측값의 이상 데이터를 교정하는 방법과, 개별 수전 사용량의 결측값의 이상 데이터를 교정하는 방법과, 유량계 이상 모니터링 기술과, 개별 시간 공급량 교정값을 활용하여 해당 블록 내 공급관로의 누수를 모니터링하는 이상 데이터 검출, 교정, 공급관로의 누수 모니터링하는 상수도 원격 검침 시스템 및 이를 이용한 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법은,
중블록에 공급량을 모니터링하는 공급 유량계와 각 수용가의 물사용량을 계측하는 디지털 계량기와, 상기 공급 유량계와 상기 디지털 계량기에서 측정된 계측값을 무선 전송하기 위한 단말기와, 상기 단말기로부터 상기 계측값을 수신하는 서버를 포함하고,
상기 서버는 상기 단말기로부터 상기 공급 유량계에서 측정한 일기준 개별 시간 공급량(Fm)을 수신하는 단계;
상기 서버는 상기 수신한 개별 시간 공급량(Fm)에 결측값 발생시 상기 개별 시간 공급량(Fm)의 결측값의 이상 데이터를 교정하여 일기준으로 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 생성하는 단계;
상기 서버는 상기 단말기로부터 상기 디지털 계량기에서 측정한 일기준 개별 시간 사용량(Mn)을 수신하는 단계; 및
상기 서버는 상기 수신한 개별 시간 사용량(Mn)에 결측값 발생시 상기 개별 시간 사용량(Mn)의 결측값의 이상 데이터를 교정하여 일기준으로 개별 시간 사용량 교정값(M'n)을 생성하는 단계를 포함한다.
서버는 상기 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 이용하여 교정된 공급량 합산값(F')을 계산하고, 상기 개별 시간 사용량 교정값(M'n)을 이용하여 교정된 사용량 합산값(M')을 계산하는 단계;
상기 서버는 상기 교정된 공급량 합산값(F')과 상기 교정된 사용량 합산값(M')을 일 또는 시간 단위로 비교하여 판단하는 단계; 및
상기 서버는 상기 교정된 공급량 합산값(F')이 상기 교정된 사용량 합산값(M')보다 적은 경우, "유량계 점검 필요"라는 메시지를 생성하여 출력하고, 상기 교정된 공급량 합산값(F')이 상기 교정된 사용량 합산값(M')보다 큰 경우, "정상"이라는 메시지를 생성하여 출력하는 단계를 더 포함한다.
일기준으로 개별 시간 공급량 교정값을 생성하는 단계는,
상기 서버는 상기 일기준 개별 시간 공급량(Fm)에 결측값이 있는 경우, 최종 지침값이 있는지 판단하는 단계;
상기 서버는 상기 최종 지침값이 없는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총공급량의 최대와 최소인 자료를 제외한 2주간 시간 평균값으로 예측값을 산정하고, 상기 예측값을 상기 개별 시간 공급량 교정값(F’m)으로 사용하는 단계; 및
상기 서버는 상기 최종 지침값이 있는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총공급량을 합산하여 시간 공급량 합산 비율과 결측구간 사용량을 곱하여 보정값을 산정하고, 상기 보정값을 상기 개별 시간 공급량 교정값(F’m)으로 사용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 상수도 원격 검침 시스템은,
중블록에 공급량을 모니터링하여 일기준 개별 시간 공급량(Fm)을 측정하는 공급 유량계;
각 수용가의 물사용량을 계측하여 일기준 개별 시간 사용량(Mn)을 측정하는 디지털 계량기;
상기 공급 유량계와 상기 디지털 계량기에서 측정된 계측값을 무선 전송하기 위한 단말기; 및
상기 단말기로부터 상기 공급 유량계에서 측정한 일기준 개별 시간 공급량(Fm)을 수신하고, 상기 디지털 계량기에서 측정한 일기준 개별 시간 사용량(Mn)을 수신하는 서버를 포함하고,
상기 서버는 상기 수신한 개별 시간 공급량(Fm)에 결측값 발생시 상기 개별 시간 공급량(Fm)의 결측값의 이상 데이터를 교정하여 일기준으로 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 생성하고, 상기 수신한 개별 시간 사용량(Mn)에 결측값 발생시 상기 개별 시간 사용량(Mn)의 결측값의 이상 데이터를 교정하여 일기준으로 개별 시간 사용량 교정값(M'n)을 생성한다.
서버는 상기 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 이용하여 교정된 공급량 합산값(F')을 계산하고, 상기 개별 시간 사용량 교정값(M'n)을 이용하여 교정된 사용량 합산값(M')을 계산하고, 상기 교정된 공급량 합산값(F')과 상기 교정된 사용량 합산값(M')을 일 또는 시간 단위로 비교하여 상기 교정된 공급량 합산값(F')이 상기 교정된 사용량 합산값(M')보다 적은 경우, "유량계 점검 필요"라는 메시지를 생성하여 출력한다.
서버는 상기 일기준 개별 시간 공급량(Fm)에 결측값이 있는 경우, 최종 지침값이 없는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총공급량의 최대와 최소인 자료를 제외한 2주간 시간 평균값으로 예측값을 산정하고, 상기 예측값을 상기 개별 시간 공급량 교정값(F’m)으로 사용하고, 상기 최종 지침값이 있는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총공급량을 합산하여 시간 공급량 합산 비율과 결측구간 사용량을 곱하여 보정값을 산정하고, 상기 보정값을 상기 개별 시간 공급량 교정값(F’m)으로 사용한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 원격 검침 확대로 수집된 빅데이터의 신뢰성 향상을 통해 투명한 요금 부과와 공급관로 누수 모니터링, 옥내 누수 모니터링, 실시간 관망 해석 등 신뢰성 있는 응용 기술의 확장이 가능하도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중블록 단위의 원격 검침 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 Y지구 시간 단위의 공급 유량을 합산값을 나타낸 도면이다.
도 3은 유량계 2개의 측정값 및 합산 유량값을 나타낸 도면이다.
도 4는 Y지구 모든 수전의 시간단위 사용량 합산값을 나타낸 도면이다.
도 5는 50mm 계량기 장애 발생시 물사용량을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 개별 공급 유량계의 결측값 등 이상 데이터 교정 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교정 공급량 산출 방식을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 개별 수전 사용량의 결측값 등 이상 데이터 교정 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 계량기 장애에 의한 개별 수용가 장애에 의한 결측값을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 최종 지침값을 모를 때 결측값의 처리 방법을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 최종 지침값을 모를 때 결측값의 처리 방법을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이상 데이터를 발생한 수전 검출 방법을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 최대 유량의 3배 초과로 사용한 계량기 수전 현황을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 계량기 장애 수전의 물사용량을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 공급 유량계의 이상을 모니터링하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 개별 공급량 교정값을 활용한 해당 블록 내 공급관로 누수 모니터링하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 17은 Y지구 6개월간의 기온과 물공급유량을 분석하여 관리 한계선을 설정한 일례를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 개별 공급량 교정값과 개별 사용량 교정값을 활용한 해당 블록 내 공급관로 누수 모니터링하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 19는 Y지구 야간 누수량의 일례를 나타낸 도면이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중블록 단위의 상수도 원격 검침 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 중블록 단위의 상수도 원격 검침 시스템(100)은 중블록에 공급량을 모니터링하는 공급 유량계(110)와 각 수용가의 물사용량을 계측하는 디지털 계량기(120)와, 공급 유량계(110)에서 공급량과, 디지털 계량기(120)에서 측정된 계측값을 무선 전송하기 위한 단말기(130)와, 단말기(130)에서 전송한 계측값을 중계소(140)를 거쳐 수신하는 서버(150)와, 서버(150)에 데이터가 저장되고, 관리 프로그램을 통해 관리자가 공급량과 사용량을 확인할 수 있는 관리 PC(160)를 포함한다.
도 2는 Y지구 시간 단위의 공급 유량을 합산값을 나타낸 도면이다.
도 3은 유량계 2개의 측정값 및 합산 유량값을 나타낸 도면이다.
일반적으로 공급 유량값은 별도 유량 관리 시스템으로부터 원격 검침 관리 시스템으로 불러오게 된다. 대부분 일반수용가 계량기는 1시간마다 계측하고 그 계측값은 6시간마다 서버(150)에 전송하게 한다.
계측값은 최종 지침값을 계측하고 시간별 최종 지침값 차이로 시간 사용량을 산출한다(10시 최종 지침값 2,357.6m3, 11시 최종지침값은 2,357.9m3이면, 10시 사용량 0.3m3).
하지만, 계량기나 단말기 이상 또는 통신 이상시 잘못된 사용량이 서버(150)에 전송되게 된다. 공급 유량도 유량계 이상이나 통신 이상 발생시 잘못된 값이 전송된다.
원격 검침의 실제 운영 결과를 서울시 Y지구의 6개월간(7월 내지 12월)의 운영 자료로 설명하고자 한다.
Y지구는 개별 수전 435개 모두 디지털 계량기가 설치되어 있으며, 공급 지점 2개 지점에 공급 유량계가 설치되어 있고 일 평균 공급량은 24,000m3/일이다.
도 2는 Y지구 시간단위 공급 유량의 합산값을 보여주고 있다.
도 2와 같이, 7월5일 16시 11,867m3/hr, 7월8일 3시 15,656m3/hr로 공급량이 분석되었지만, 실제로 대형 누수가 발생하지 않은 이상 불가능한 공급량이다. 이와 같이, 잘못된 공급량이 산출되는 이유는 도 3과 같이, 7월4일 10시부터 7월5일 15시까지 통신 이상으로 측정값이 전송되지 않았기 때문이다.
7월5일 16시 사용량이 급격히 증가한 이유는 통신이 복구되면서 7월4일 8시 최종 지침값과 7월5일 16시 최종 지침값의 차로 인해 10,210m3/hr로 급격하게 공급량이 증가한 것으로 산출되었다. 즉, 7월5일 16시 공급 유량은 7월4일 9시부터 7월5일 16시까지 공급량으로 산출한 것이다.
현재 시스템에서는 통신 장애 발생시 이와 같이 산출하여 잘못된 공급량이 수집되게 된다.
도 4는 Y지구 모든 수전의 시간단위 사용량 합산값을 나타낸 도면이다.
사용량이 비정상적으로 크게 나타나는 경우가 발생됨을 확인할 수 있다. 그 원인은 계량기 및 단말기 장애 또는 통신 장애시 앞에서 설명한 공급 유량값과 동일하게 계량값을 높게 산출한다.
도 5는 50mm 계량기 장애 발생시 물사용량을 나타낸 도면이다.
도 5는 계량기 구경 50mm인 수전의 물사용량을 보여주고 있으며, 7월1일 19시부터 7월2일 10시까지 계량기 장애 발생으로 최종 지침값이 전송되지 않아서 물사용량 자료가 없으며 계량기 장애 복구시 최종 지침으로 물사용량을 산출하여 7월2일 11시의 물사용량이 8.737m3/hr로 급증하게 됐다.
장애 발생 수전이 증가하게 되면, 요금 부과에 투명성이 낮아지고, 응용 기술 적용시에도 데이터 신뢰도가 떨어지게 된다. 공급량과 사용량 측정자료에 대한 신뢰도 향상을 위하여 다음과 같은 원격 검침 설치 구역에 공급관로에 설치된 개별 공급 유량계의 결측값 등 이상 데이터 교정 방법을 적용한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 개별 공급 유량계의 결측값 등 이상 데이터 교정 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 개별 공급 유량계의 결측값 등 이상 데이터 교정 방법이다.
서버(150)는 단말기(130)로부터 개별 공급 유량계(110)의 A-1일 개별 시간 공급량(Fm)을 수신한다.
서버(150)는 일기준으로 수신된 개별 시간 공급량(Fm)에 결측값 발생시 도 6과 같이, 개별 시간 공급량(Fm)의 결측값 등 이상 데이터를 교정하여 A-1일 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 생성한다.
서버(150)는 일기준 개별 시간 공급량(Fm)에 결측값이 없다고 판단하는 경우(S100, S101), 그대로 수집된 개별 시간 공급량(Fm)은 A-1일 개별 공급량 교정값(F’m)으로 사용한다(S102).
여기서, m은 개별 공급 유량계 번호를 의미한다.
서버(150)는 일기준 개별 시간 공급량(Fm)에 결측값이 있는 경우, 최종 지침값이 있는지 판단한다(S101, S103).
서버(150)는 최종 지침값이 없는 경우, 예측값을 개별 공급량 교정값(F’m)으로 산출한다(S105).
서버(150)는 최종 지침값이 없는 경우(산출시간 기준 장애 진행 중으로 최종지침값 자료 없는 경우), 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총공급량의 최대와 최소인 자료를 제외한 2주간 시간 평균값으로 예측값을 산정하고(S105), 예측값을 개별 시간 공급량 교정값(F’m)으로 사용한다(S102).
서버(150)는 최종 지침값이 있는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 공급량 합산하여 시간대별 공급량 합산 비율과 결측구간 사용량(최종 지침값)을 보정값을 곱하여 산정하고(S104), 보정값을 개별 시간 공급량 교정값(F’m)으로 사용한다(S102).
실시예는 도 7과 같이, 교정 공급량 산출 방식을 나타낸다.
유량계 통신 장애가 9/3(토) 16시부터 9/4(일) 2시까지 발생했을 때 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 자료(1주전: 8/27 16시~8/28 3시, 2주전: 8/20 16시 내지 8/21 3시, 3주전: 8/13 16시 내지 8/14 3시, 4주전: 8/6 16시 내지 8/7 3시)를 수집한다.
서버(150)는 최종 지침값은 모르는 상황일 경우 1주 내지 4주전 시간대별 합산 유량을 구하여 최대값(4주전 자료) 및 최소값(3주전 자료)은 제외하고 1주전과 2주전 자료의 시간 평균 사용량을 예측값으로 산정한다.
서버(150)는 최종 지침값을 알고 있는 경우 1주전 내지 4주전 자료의 시간대별 공급량을 합산하여 시간대별 공급량 비율을 산정한다. 시간대별 공급량 비율에 최종 지침값 1,540m3을 곱하여 시간대별 공급량 보정값을 산출한다. 이 보정값은 관망 해석 결과에 대한 신뢰성 있는 검보정에 활용할 수 있으며, 공급관로 누수모니터링에 활용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 개별 수전 사용량의 결측값 등 이상 데이터 교정 방법을 나타낸 도면이다.
일기준으로 수집된 개별 사용량에 대해 결측값 발생시 처리 방법은 도 8과 같다.
서버(150)는 단말기(130)로부터 디지털 계량기(120)의 A-1일 일기준 개별 시간 사용량(Mn)을 수신한다.
서버(150)는 일기준 개별 시간 사용량(Mn)에 결측값이 없다고 판단하는 경우(S110, S111), 그대로 수집된 개별 시간 사용량(Mn)은 A-1일 개별 시간 사용량 교정값(M’n)으로 사용한다(S112).
여기서, n은 개별 계량기 번호를 의미한다.
서버(150)는 결측값이 있는 경우 중에서 최종 지침값이 없다고 판단하는 경우(산출시간 기준 장애 진행중으로 최종 지침값의 자료 없는 경우)(S113), 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총사용량의 최대와 최소인 자료를 제외한 2주간 시간 평균값으로 예측값을 산정하고(S114), 예측값을 A-1일 개별 시간 사용량 교정값(M’n)으로 사용한다(S112).
서버(150)는 결측값이 있는 경우 중에서 최종 지침값이 있다고 판단하는 경우(S113), 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총사용량 합산하여 시간대 사용 비율과 결측 구간 사용량을 곱하여 보정값을 산정하고(S115), 보정값을 A-1일 개별 시간 사용량 교정값(M’n)으로 사용한다(S112).
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 계량기 장애에 의한 개별 수용가 장애에 의한 결측값을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 최종 지침값을 모를 때 결측값의 처리 방법을 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 최종 지침값을 모를 때 결측값의 처리 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 개별 수용가 계량기 장애로 8/5 19시부터 8/6 10시까지 결측값이 나타나고 있는것을 보여주고 있다.
8/6 11시에 계량기 장애 복구시 결측 구간 시간대의 누적값이 11시 사용량 1.653m3/hr으로 산출되는 것을 확인할 수 있다.
서버(150)는 최종 지침값을 모르는 경우 도 10과 같이, 결측일 이전 4주간(1주전: 7/29 19시 내지 7/30 11시, 2주전: 7/22 19시 내지 7/23 11시, 3주전: 7/15 19시 내지 7/16 11시, 4주전: 7/08 19시 내지 7/09 11시) 동요일 동시간대의 개별 사용량 자료를 수집한다. 서버(150)는 사용량 합이 최대와 최소에 해당되는 1주전과 2주전 자료를 제외하고 3주전 자료와 4주전 자료의 시간 평균값을 산출하여 예측값으로 선정한다. 예측값은 실시간 관망 해석이나 옥내누수 모니터링 등에 활용이 가능하다.
서버(150)는 최종 지침값을 알고 있는 경우 1주전 내지 4주전 자료의 시간대별 사용량을 합산하여 시간대별 사용량 비율을 산정한다. 시간대별 공급량 비율에 최종지침값 1,653m3을 곱하여 시간대별 사용량 보정값을 산출한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이상 데이터를 발생한 수전 검출 방법을 나타낸 도면이다.
서버(150)는 일기준으로 수집된 개별 수전 사용량에 대해 기기 이상 및 통신 이상으로 급증값 발생시 신속한 유지 관리가 가능하도록 해당 수전 정보를 시스템에 표시하는 방법을 제공한다(도 12).
서버(150)는 단말기(130)로부터 디지털 계량기(120)의 A-1일 일기준 개별 시간 사용량(Mn)을 수신한다.
서버(150)는 A-1일 일기준 개별 시간 사용량(Mn)과 계량기 구경별 최대 유량(Q3)을 수신하고(S120, S121), 일기준 개별 시간 사용량(Mn)이 계량기 구경별 최대 유량(Q3)의 3배 이상인지 판단하고(S122), 개별 시간 사용량(Mn)이 계량기 구경별 최대 유량(Q3)의 3배 이상인 경우, 수전번호 XXXX 기기 이상으로 표출하며(S123), 개별 시간 사용량(Mn)이 계량기 구경별 최대 유량(Q3)의 3배 이상이 아닌 경우, 정상이라고 표출한다(S124).
계량기 구경별 최대 유량은 표 1과 같다.
서버(150)는 해당 수전의 계량기 구경별로 최대 유량의 3배 이상 검출시 해당 수전의 정보를 표출하게 하여 신속한 유지 관리가 가능하도록 한다. 검출 시간 간격은 일기준이나 6시간 기준 등 운영자 편의에 의해 결정할 수 있다. 또한, 최대유량의 배수(k)도 운영자가 변경할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 최대 유량의 3배 초과로 사용한 계량기 수전 현황을 나타낸 도면이고, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 계량기 장애 수전의 물사용량을 나타낸 도면이다.
도 13은 Y지구 6개월 운영한 결과, 위의 모니터링 알고리즘으로 최대 유량 3배 이상 증가한 수전 현황과 사용량을 보여주고 있다. 48개 수전에서 총 69회 최대유량의 3배 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
도 14에 도시된 바와 같이, 7월4일 11시의 경우, 40mm 구경 계량기 사용량은 11시 이전 계량기 장애로 구경 최대 사용량 10m3/hr(표1 참조)의 3배인 30m3/hr이 초과한 89.197m3/hr로 산출되었다. 이후 7월5일 0시 이후에 계량기 장애 현상이 다시 발생하고 있다. 모검출 알고리즘에 의해 해당 수전의 정보를 표출(수전번호 등)하면 해당 수전의 계량기에 대한 신속한 수리 또는 교체 등 유지 관리가 가능해진다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 공급 유량계의 이상을 모니터링하는 방법을 나타낸 도면이다.
서버(150)는 도 6에서의 A-1일 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 이용하여 A-1일 교정된 공급량 합산값(F')을 계산하고(S130, S131), 도 8에서의 A-1일 개별 시간 사용량 교정값(M'n)을 이용하여 A-1일 교정된 사용량 합산값(M')을 계산한다(S132, S133).
서버(150)는 교정된 공급량 합산값(F')과 교정된 사용량 합산값(M')을 일 또는 시간 단위로 비교하여 판단하고(S134), 교정된 공급량 합산값(F')이 교정된 사용량 합산값(M')보다 적은 경우, "유량계 점검 필요"라는 메시지를 생성하여 출력함으로써 유량계에 대한 신속한 유지 관리로 데이터 신뢰성을 향상시킬 수 있다(S135).
서버(150)는 교정된 공급량 합산값(F')이 교정된 사용량 합산값(M')보다 큰 경우, "정상"이라는 메시지를 생성하여 출력한다(S136).
공급관로 내 대형 저수조나 배수지가 없고, 유량계가 정상적으로 운영하고 있다면 일단위 또는 시간단위 공급유량은 사용량 총합보다 적을수가 없다. 그러므로 공급량 합이 사용량 합보다 작은 경우 유량계 보정 등 유지 관리가 필요한 상태라 판단할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 개별 공급량 교정값을 활용한 해당 블록 내 공급관로 누수 모니터링하는 방법을 나타낸 도면이다.
서버(150)는 도 6에서의 A-1일 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 이용하여 A-1일 교정된 공급량 합산값(F')을 계산하고(S140, S141), A-1일 교정된 공급량 합산값(F')을 이용하여 야간 최소 공급 유량(F")을 산정한다(S142).
서버(150)는 야간 최소 공급 유량(F")이 기설정된 관리 한계선(A)보다 큰지 판단하고(S143), 야간 최소 공급 유량(F")이 기설정된 관리 한계선(A)보다 큰 경우, "누수의심"이라는 메시지를 생성하여 출력한다(S144). 여기서, 관리 한계선은 Am3/hr일 수 있다.
서버(150)는 야간 최소 공급 유량(F")이 기설정된 관리 한계선(A)보다 작은 경우, "정상"이라는 메시지를 생성하여 출력한다(S145).
서버(150)는 도 6에서 산출한 A-1일 개별 시간 공급량 교정값으로부터 일단위 최소 공급 유량이 관리 한계선 이상으로 증가시 “누수의심” 메시지를 시스템에 표출할 수 있다.
주간보다 야간에는 물사용량이 감소하게 되므로 압력도 높아지게 된다. 압력이 높아지면 공급관로내 누수량도 증가한다. 야간 공급량이 평소보다 증가할 경우 공급관로내 누수 발생 확률이 증가하게 된다.
물사용량은 기온과 직접적으로 관계가 있으므로 관리 한계선은 블록 단위 운영 결과로부터 설정한다,
도 17은 Y지구 6개월간의 기온과 물공급유량을 분석하여 관리 한계선을 설정한 일례를 나타낸 도면이다.
예를 들면, 11월2일에 야간 최소 공급유량이 590m3/hr일 경우 관리 한계선 570m3/hr보다 크므로 시스템에 “누수의심” 이라는 메시지가 표출하게 된다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 개별 공급량 교정값과 개별 사용량 교정값을 활용한 해당 블록 내 공급관로 누수 모니터링하는 방법을 나타낸 도면이다.
서버(150)는 도 6에서의 A-1일 개별 공급량 교정값(F'm)을 이용하여 A-1일 교정된 개별 공급량 합산값(F')을 계산하고(S150, S151), 도 8에서의 A-1일 개별 사용량 교정값(M'n)을 이용하여 A-1일 교정된 개별 사용량 합산값(M')을 계산한다(S152, S153).
서버(150)는 계산한 개별 공급량 합산값(F')에서 A-1일 0시 내지 6시까지의 교정된 개별 공급량 합산값(f)을 도출하고, 계산한 개별 사용량 합산값(M')에서 A-1일 0시 내지 6시까지의 교정된 개별 사용량 합산값(m)을 도출한다(S154, S155).
서버(150)는 A-1일 0시 내지 6시까지의 교정된 개별 공급량 합산값(f)과 A-1일 0시 내지 6시까지의 교정된 개별 사용량 합산값(m)의 차이값을 7시간으로 나눈값에 공급관로 길이로 나눈값을 야간 누수량(m3/hr/km)를 계산한다(S156).
서버(150)는 계산한 야간 누수량이 기설정된 관리 한계선보다 큰 지 판단하고(S157), 야간 누수량이 기설정된 관리 한계선보다 큰 경우, "누수의심"이라는 메시지를 생성하여 출력한다(S158). 여기서, 야간 누수량의 관리 한계선은 Bm3/hr일 수 있다.
야간누수량 산정 시간 기준은 대상지역이나 물사용량 특성에 따라 변경할 수 있으며, 야간 누수량의 관리 한계선은 지역별 관로특성 및 운영결과를 고려해 설정한다.
서버(150)는 야간 누수량이 기설정된 관리 한계선보다 작은 경우, "정상"이라는 메시지를 생성하여 출력한다(S159).
도 19는 Y지구 야간 누수량의 일례를 나타낸 도면이다.
도 19에 도시된 바와 같이, Y지구 10월 29일부터 11월 15일까지 야간 누수량 산정 실시예이며, 관로길이는 Y지구 배수관과 옥외급수관 길이를 합한 38.9km를 적용하였다. 관리 한계선은 2.0m3/km/hr로 설정된 경우, 11월 20일에 야간 누수량이 2.3m3/hr/km 일 경우, 시스템에 “누수의심“를 표출하게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 상수도 원격 검침 시스템
110: 공급 유량계
120: 디지털 계량기
130: 단말기
140: 중계소
150: 서버
160: 관리 PC

Claims (13)

  1. 중블록에 공급량을 모니터링하는 공급 유량계와 각 수용가의 물사용량을 계측하는 디지털 계량기와, 상기 공급 유량계와 상기 디지털 계량기에서 측정된 계측값을 무선 전송하기 위한 단말기와, 상기 단말기로부터 상기 계측값을 수신하는 서버를 포함하고,
    상기 서버는 상기 단말기로부터 상기 공급 유량계에서 측정한 일기준 개별 시간 공급량(Fm)을 수신하는 단계;
    상기 서버는 상기 수신한 개별 시간 공급량(Fm)에 결측값 발생시 상기 개별 시간 공급량(Fm)의 결측값의 이상 데이터를 교정하여 일기준으로 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 생성하는 단계;
    상기 서버는 상기 단말기로부터 상기 디지털 계량기에서 측정한 일기준 개별 시간 사용량(Mn)을 수신하는 단계; 및
    상기 서버는 상기 수신한 개별 시간 사용량(Mn)에 결측값 발생시 상기 개별 시간 사용량(Mn)의 결측값의 이상 데이터를 교정하여 일기준으로 개별 시간 사용량 교정값(M'n)을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 서버는 상기 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 이용하여 교정된 공급량 합산값(F')을 계산하고, 상기 개별 시간 사용량 교정값(M'n)을 이용하여 교정된 사용량 합산값(M')을 계산하는 단계;
    상기 서버는 상기 교정된 공급량 합산값(F')과 상기 교정된 사용량 합산값(M')을 일 또는 시간 단위로 비교하여 판단하는 단계; 및
    상기 서버는 상기 교정된 공급량 합산값(F')이 상기 교정된 사용량 합산값(M')보다 적은 경우, "유량계 점검 필요"라는 메시지를 생성하여 출력하고, 상기 교정된 공급량 합산값(F')이 상기 교정된 사용량 합산값(M')보다 큰 경우, "정상"이라는 메시지를 생성하여 출력하는 단계를 더 포함하는 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 일기준으로 개별 시간 공급량 교정값을 생성하는 단계는,
    상기 서버는 상기 일기준 개별 시간 공급량(Fm)에 결측값이 있는 경우, 최종 지침값이 있는지 판단하는 단계;
    상기 서버는 상기 최종 지침값이 없는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총공급량의 최대와 최소인 자료를 제외한 2주간 시간 평균값으로 예측값을 산정하고, 상기 예측값을 상기 개별 시간 공급량 교정값(F’m)으로 사용하는 단계; 및
    상기 서버는 상기 최종 지침값이 있는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총공급량을 합산하여 시간 공급량 합산 비율과 결측구간 사용량을 곱하여 보정값을 산정하고, 상기 보정값을 상기 개별 시간 공급량 교정값(F’m)으로 사용하는 단계를 더 포함하는 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 일기준으로 개별 시간 사용량 교정값을 생성하는 단계는,
    상기 서버는 상기 일기준 개별 시간 사용량(Mn)에 결측값이 있는 경우, 최종 지침값이 있는지 판단하는 단계;
    상기 서버는 상기 최종 지침값이 없는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총사용량의 최대와 최소인 자료를 제외한 2주간 시간 평균값으로 예측값을 산정하고, 상기 예측값을 상기 개별 시간 사용량 교정값(M’m)으로 사용하는 단계; 및
    상기 서버는 상기 최종 지침값이 있는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총사용량 합산하여 시간대 사용 비율과 결측 구간 사용량을 곱하여 보정값을 산정하고, 상기 보정값을 상기 개별 시간 사용량 교정값(M’m)으로 사용하는 단계를 더 포함하는 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 일기준 개별 시간 사용량(Mn)을 수신하는 단계는,
    상기 단말기로부터 상기 일기준 개별 시간 사용량(Mn)과 계량기 구경별 최대 유량(Q3)을 수신하는 단계;
    상기 일기준 개별 시간 사용량(Mn)이 상기 계량기 구경별 최대 유량(Q3)의 3배 이상인지 판단하는 단계; 및
    상기 개별 시간 사용량(Mn)이 상기 계량기 구경별 최대 유량(Q3)의 3배 이상인 경우, 수전번호 XXXX 기기 이상으로 표출하고, 상기 개별 시간 사용량(Mn)이 상기 계량기 구경별 최대 유량(Q3)의 3배 이상이 아닌 경우, 정상이라고 표출하는 단계를 더 포함하는 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 생성하는 단계는,
    상기 서버는 상기 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 이용하여 교정된 공급량 합산값(F')을 계산하고, 상기 교정된 공급량 합산값(F')을 이용하여 야간 최소 공급 유량(F")을 산정하는 단계;
    상기 서버는 상기 야간 최소 공급 유량(F")이 기설정된 관리 한계선(A)보다 큰지 판단하는 단계; 및
    상기 서버는 상기 야간 최소 공급 유량(F")이 상기 기설정된 관리 한계선(A)보다 큰 경우, "누수의심"이라는 메시지를 생성하여 출력하는 단계를 더 포함하는 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 서버는 상기 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 이용하여 교정된 공급량 합산값(F')을 계산하고, 상기 개별 시간 사용량 교정값(M'n)을 이용하여 교정된 사용량 합산값(M')을 계산하는 단계;
    상기 서버는 상기 계산한 개별 공급량 합산값(F')에서 A-1일 0시 내지 6시까지의 교정된 개별 공급량 합산값(f)을 도출하고, 상기 계산한 개별 사용량 합산값(M')에서 A-1일 0시 내지 6시까지의 교정된 개별 사용량 합산값(m)을 도출하는 단계;
    상기 교정된 개별 공급량 합산값(f)과, 상기 교정된 개별 사용량 합산값(m)의 차이값을 7시간으로 나눈값에 공급관로 길이로 나눈값을 야간 누수량(m3/hr/km)를 계산하는 단계; 및
    상기 서버는 상기 계산한 야간 누수량이 기설정된 관리 한계선보다 큰 경우, "누수의심"이라는 메시지를 생성하여 출력하는 단계를 더 포함하는 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법.
  8. 중블록에 공급량을 모니터링하여 일기준 개별 시간 공급량(Fm)을 측정하는 공급 유량계;
    각 수용가의 물사용량을 계측하여 일기준 개별 시간 사용량(Mn)을 측정하는 디지털 계량기;
    상기 공급 유량계와 상기 디지털 계량기에서 측정된 계측값을 무선 전송하기 위한 단말기; 및
    상기 단말기로부터 상기 공급 유량계에서 측정한 일기준 개별 시간 공급량(Fm)을 수신하고, 상기 디지털 계량기에서 측정한 일기준 개별 시간 사용량(Mn)을 수신하는 서버를 포함하고,
    상기 서버는 상기 수신한 개별 시간 공급량(Fm)에 결측값 발생시 상기 개별 시간 공급량(Fm)의 결측값의 이상 데이터를 교정하여 일기준으로 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 생성하고, 상기 수신한 개별 시간 사용량(Mn)에 결측값 발생시 상기 개별 시간 사용량(Mn)의 결측값의 이상 데이터를 교정하여 일기준으로 개별 시간 사용량 교정값(M'n)을 생성하고,
    상기 서버는 상기 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 이용하여 교정된 공급량 합산값(F')을 계산하고, 상기 개별 시간 사용량 교정값(M'n)을 이용하여 교정된 사용량 합산값(M')을 계산하고, 상기 교정된 공급량 합산값(F')과 상기 교정된 사용량 합산값(M')을 일 또는 시간 단위로 비교하여 상기 교정된 공급량 합산값(F')이 상기 교정된 사용량 합산값(M')보다 적은 경우, "유량계 점검 필요"라는 메시지를 생성하여 출력하는 상수도 원격 검침 시스템.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 서버는 상기 일기준 개별 시간 공급량(Fm)에 결측값이 있는 경우, 최종 지침값이 없는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총공급량의 최대와 최소인 자료를 제외한 2주간 시간 평균값으로 예측값을 산정하고, 상기 예측값을 상기 개별 시간 공급량 교정값(F’m)으로 사용하고,
    상기 최종 지침값이 있는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총공급량을 합산하여 시간 공급량 합산 비율과 결측구간 사용량을 곱하여 보정값을 산정하고, 상기 보정값을 상기 개별 시간 공급량 교정값(F’m)으로 사용하는 상수도 원격 검침 시스템.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 서버는 상기 일기준 개별 시간 사용량(Mn)에 결측값이 있는 경우, 최종 지침값이 없는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총사용량의 최대와 최소인 자료를 제외한 2주간 시간 평균값으로 예측값으로 산정하고, 상기 예측값을 상기 개별 시간 사용량 교정값(M’m)으로 사용하고,
    상기 최종 지침값이 있는 경우, 결측일 이전 4주간 동요일 동시간대 총사용량 합산하여 시간대 사용 비율과 결측 구간 사용량을 곱하여 보정값을 산정하고, 상기 보정값을 상기 개별 시간 사용량 교정값(M’m)으로 사용하는 상수도 원격 검침 시스템.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 서버는 상기 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 이용하여 교정된 공급량 합산값(F')을 계산하고, 상기 교정된 공급량 합산값(F')을 이용하여 야간 최소 공급 유량(F")을 산정하고, 상기 야간 최소 공급 유량(F")이 기설정된 관리 한계선(A)보다 큰 경우, "누수의심"이라는 메시지를 생성하여 출력하는 상수도 원격 검침 시스템.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 서버는 상기 개별 시간 공급량 교정값(F'm)을 이용하여 교정된 공급량 합산값(F')을 계산하고, 상기 개별 시간 사용량 교정값(M'n)을 이용하여 교정된 사용량 합산값(M')을 계산하고, 상기 계산한 개별 공급량 합산값(F')에서 A-1일 0시 내지 6시까지의 교정된 개별 공급량 합산값(f)을 도출하고, 상기 계산한 개별 사용량 합산값(M')에서 A-1일 0시 내지 6시까지의 교정된 개별 사용량 합산값(m)을 도출하고, 상기 교정된 개별 공급량 합산값(f)과, 상기 교정된 개별 사용량 합산값(m)의 차이값을 7시간으로 나눈값에 공급관로 길이로 나눈값을 야간 누수량(m3/hr/km)를 계산하며, 상기 계산한 야간 누수량이 기설정된 관리 한계선보다 큰 경우, "누수의심"이라는 메시지를 생성하여 출력하는 상수도 원격 검침 시스템.
KR1020230112654A 2023-08-28 2023-08-28 상수도 원격 검침 시스템 및 이를 이용한 상수도 원격 검침 이상 데이터의 감시 및 교정하는 방법 KR102665080B1 (ko)

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