KR20010066980A - 종합 물 운영 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물의 생산 및 공급과 관련된 취수-정수-송/배수 설비를 체계적이고 종합적으로 운영 및 관리할 수 있도록 하는 물 운영 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 종합 물 운영 시스템은 소배수관망의 원하는 지점에 독립적인 전원공급원을 가지고 설치되며 해당 지점에서 물 운영에 관련하여 측정된 데이터를 무선신호로 송신함과 아울러 외부로부터 제어신호가 포함된 무선신호를 수신하는 다수개의 계측기 독립 운용 시스템과, 상기 계측기 독립 운용 시스템과의 무선통신을 위한 무선모뎀을 포함하여 상기 다수개의 계측기 독립 운용 시스템으로부터의 측정 데이터를 데이터베이스 형태로 저장하여 관리하는 다수개의 제1 로컬서버들과, 임의의 물공급원으로부터 공급되는 물을 상기 소배수관망에 공급하기 위한 상위 계측소들의 물 운영 정보를 저장하여 관리하기 위한 다수개의 제2 로컬서버들과, 상기 제1 및 제2 로컬서버들로부터의 물 운영 정보를 수신하여 모니터링함과 아울러 상기 제1 및 제2 로컬서버들을 제어하기 위한 메인서버와, 상기 제1 및 제2 로컬서버들 및 메인서버를 상호 접속시키기 위한 통신망과, 상기 계측기 독립 운용 시스템과 상기 제1 로컬서버들과의 무선통신을 중계하기 위한 중계기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 무선계측기를 통해 소배수관망 까지 효율적이고 체계적인 관리가 가능하게 됨과 아울러 인터넷망을 이용함으로써 물 운영과 관련한 각종 데이터를 서버에서 실시간으로 모니터링할 수 있게 된다.

Description

종합 물 운영 시스템{Total Water Works Management System}

본 발명은 종합 물 운영 시스템에 관한 것으로서, 특히 물의 생산 및 공급과 관련된 취수-정수-송/배수 설비를 체계적이고 종합적으로 운영 및 관리할 수 있도록 하는 물 운영 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 물 운영 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 상수도원(2)으로부터의 물을 일반가정, 학교, 빌딩 등에 연결되어진 소배수관망(16)으로 공급하기 위하여 배수관(5)을 통해 연결되어진 취수장(4), 정수장(6), 제1 가압장(8), 대배수지(10), 제2 가압장(12), 중소배수지(14)과 같은 계측소 각각에 설치된 계측소 단말기(11)와, 다수개의 계측소 단말기(11)와 유선통신망(13)을 통해 접속되어진 로컬서버(18)와, 다수개의 로컬서버(18)와 유선통신망(17)을 통해 접속되어진서버(20)를 구비한다. 취수장(4)은 배수관(5)을 통해 상수도원(2)으로부터의 물을 공급받아 정수장(6)으로 공급한다. 정수장(6)은 배수관(5)을 통해 취수장(4)으로부터 공급받은 물을 정수처리하여 제1 가압장(8)을 통해 대배수지(12)로 공급한다. 대배수지(12)는 제1 가압장(8)을 통해 공급되어진 물을 제2 가압장(12)을 통해 소배수관(16)으로 공급하게 된다. 제1 및 제2 가압장(8, 12)은 공급받은 물이 목표지까지 원할하게 공급될 수 있도록 압력을 가하여 다음 배수지로 공급하게 된다. 이러한 취수장(4), 정수장(6), 대배수지(10), 중소배수지(14) 및 가압장(8, 12) 각각에 설치된 계측소는 계측기 및 감지기(3)를 이용하여 수질, 수위/유량/저수량 등에 대한 물 관리 정보를 검출해내어 계측소에 설치된 단말기(11)에 데이터베이스 형태로 저장하여 관리하게 된다. 각 계측소의 단말기(11)에 저장된 물 관리 정보는 그 단말기(11)에 내장되어진 모뎀(도시하지 않음)과 유선통신망(13)을 통해 통상의 단위구역 상수도사업소에 설치된 로컬서버(18)로 전송된다. 로컬서버(18)는 모뎀을 통해 다수개의 구역 계측소의 단말기(11)로부터 얻어진 물관리 정보를 체계화하여 관리함과 아울러 그 체계화되어진 물관리 정보를 유선통신망(17)을 통해 상수도사업본부에 설치된 서버(20)로 전송하게 된다. 이에 따라,서버(20)는 다수개의 로컬서버(28)를 통해 전송되어진 각 사업소별 물 관리 정보를 모니터링하여 각 사업소 및 계측소를 관리함으로써 각 계측소를 경유하여 소배수관망(16)으로 원할하게 물이 공급되게 하고 있다.

이러한 구성을 가지는 종래의 물 운영 시스템은 물 관리 정보를 얻을 수 있는 최소 단위가 계수기 및 감지기, 모뎀 등이 실질적으로 설치가능함과 아울러 유선통신망(특히, 전화망)을 통해 로컬서버와 연결될 수 있는 취수장, 정수장, 배수지 등과 같은 계측소로 한정되게 되는 단점이 있다. 다시 말하여, 종래의 물 운영 시스템에서는 물 운영 정보를 얻을 수 있는 계측소까지는 관리가 가능하였으나, 유량계 및 모뎀 등이 설치될 수 없는 소배수관망에 대한 관리는 전혀 못하고 있는 실정이다. 이에 따라, 소배수관망에서 누수되는 물의 양은 전체 물 공급량의 40% 정도가 됨에도 불구하고 그에 대한 관리가 전혀 이루어지고 있지 않음으로 인하여 막대한 비용이 낭비되는 문제점이 나타나고 있다. 이에 따라, 소배수관망의 유량을 탐지하여 소배수관망에서의 누수지점을 감지함과 아울러 효율적으로 소배수관망을 관리할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 자체 전원공급 기능과 무선망을 이용한 계측기를 소배수관망의 원하는 지점에 설치함으로써 소배수관망까지 체계적으로 관리할 수 있도록 한 종합 물 운영 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 각 계측기로부터 얻어진 물 관리 정보를 인터넷망을 이용하여 서버에 실시간으로 공급하여 모니터링할 수 있도록 한 종합 물 운영 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 물 운영 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 물 운영 시스템도를 나타낸 도면.

도 3은 도 2에 도시된 고주파송수신기의 상세 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 상수도원 3, 28 : 계측기

4 : 취수장 5 : 배수관

6 : 정수장 8, 12 : 가압장

14 : 중소배수지 11 : 계측소 단말기

13, 17 : 유선통신망 16 : 소배수관망

18, 36 : 로컬서버 20 : 메인서버

22 : 계측기 독립 운영 시스템 24 : 가로등 전원

26 : 충전 배터리 30, 32 : 무선모뎀

31 : 중계기 33 : 리모트터미널유닛

40 : 아날로그/디지털 컨버터 42, 43 : 고주파 모듈레이터

44, 45, 58, 59 : 고주파 앰프 46, 47 : 송신기

52 : 듀플렉서 54 : 고주파안테나

56, 57 : 수신기 62, 63 : 전원부

64 : 중앙제어부 65 : 인터넷망

66 : 그래픽분산시스템 68 : LAN 카드

70 : 무선망게이트웨이 72 : 무선망컨트롤러

78 : 디스플레이 74 : 메인서버

75 : LAN 망

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 종합 물 운영 시스템은 소배수관망의 원하는 지점에 독립적인 전원공급원을 가지고 설치되며 해당 지점에서 물 운영에 관련하여 측정된 데이터를 무선신호로 송신함과 아울러 외부로부터 제어신호가 포함된 무선신호를 수신하는 다수개의 계측기 독립 운용 시스템과, 상기 계측기 독립 운용 시스템과의 무선통신을 위한 무선모뎀을 포함하여 상기 다수개의 계측기 독립 운용 시스템으로부터의 측정 데이터를 데이터베이스 형태로 저장하여 관리하는 다수개의 제1 로컬서버들과, 임의의 물공급원으로부터 공급되는 물을 상기 소배수관망에 공급하기 위한 상위 계측소들의 물 운영 정보를 저장하여 관리하기 위한 다수개의 제2 로컬서버들과, 상기 제1 및 제2 로컬서버들로부터의 물 운영 정보를 수신하여 모니터링함과 아울러 상기 제1 및 제2 로컬서버들을 제어하기 위한 메인서버와, 상기 제1 및 제2 로컬서버들 및 메인서버를 상호 접속시키기 위한 통신망과, 상기 계측기 독립 운용 시스템과 상기 제1 로컬서버들과의 무선통신을 중계하기 위한 중계기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2 및 도 3를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 종합 물 운영 시스템에 적용되어진 계측기 독립 운용 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 도 2에 도시된 계측기 독립 운용 시스템은 도 1에 도시된 소배수관망(16)의 원하는 지점에 용이하게 설치되어 운용될 수 있게끔 자체 전원공급 기능과 무선 데이터 송수신 기능을 가지게 된다. 이를 위하여, 계측기 독립 운영 시스템은 가로등 전원(24)과, 가로등 전원(24)으로부터의 전원을 충전하는 충전배터리(26)와, 가로등 전원(24) 또는 충전배터리(26)로부터의 전원을 공급받는 계측기(28)와, 계측기(28)에 접속되고 무선망을 통해 데이터를 송수신하기 위한 무선 모뎀(30)을 구비한다. 충전배터리(26)는 가로등전원(24)으로부터 전원이 공급되는 시간동안 충전하고, 가로등전원(24)으로부터의 전원공급이 중단되는 시간동안 방전하게 된다. 이러한 가로등전원(24) 및 충전배터리(26)로는 통상의 대로변에 가설된 가로등을 이용하게 된다. 이에 따라, 전원공급라인의 매설이 어려워 계측기(28)를 설치할 수 없었던 소배수관망의 원하는 지점에 계측기(28)를 설치할 수 있게 된다. 이는 통상의 소배수관이 가로등이 가설되는 대로변을 따라 위치하므로 가능하게 된다. 계측기(28)는 내장된 센서 및 유량계 등을 통해 그 계측기(28)가 설치된 지점에서의 수위, 유량, 수질, 압력 등과 같은 물 관리 정보를 감지해낸 후 트랜스미터(Transmitter)를 통해 감지된 측정치를 무선 모뎀(30)으로 전송한다. 또한, 계측기(28)는 무선 모뎀(30)을 경유하여 입력되는 변경 설정치에 기초하여 적응적으로 수위, 유량, 수질, 압력 등을 측정하게 된다. 이러한 계측기(28)에서 유량계로는 초음파를 이용하여 수위, 유량 등을 측정하는 초음파 유량계를 이용하는 것이 바람직하고 이 경우 보다 정확한 측정치를 얻을 수 있게 된다. 이러한, 계측기(28)는 통상 측정치를 RS-232 데이터 형태로 출력하거나 아날로그신호 형태로 출력하게 된다. 계측기(28)로부터의 아날로그신호 형태의 측정치는 무선 모뎀(30)에 내장된 리모트터미널유닛(Remote Terminal Unit;RTU)(33)을 통해 디지털데이터로 변환되어 입력되게 된다. 무선 모뎀(30)은계측기(28)로부터의 측정치를 고주파신호로 변조하여 송출함과 아울러 변경 설정치 등과 같은 계측기(28) 제어 데이터를 포함하여 수신되는 고주파신호를 복조하여 계측기(28)로 전송하게 된다. 이를 위하여, 무선 모뎀(30)은 도 3에 도시된 바와 같은 상세 구성을 가지게 된다.

도 3에 도시된 무선 모뎀(30)은 계측기(28)로부터 측정치를 디지털변환하기 위한 리모트터미널유닛(33)의 아날로그/디지털 컨버터(40)와, 계측기(28) 또는 아날로그/디지털 컨버터(40)로부터의 측정데이터를 고주파신호로 변조하여 출력하기 위한 고주파 모듈레이터(42, 43), 고주파 앰프(44, 45) 및 송신기(46, 47)와, 듀플렉서(52)를 통해 송신기(46, 47) 및 수신기(56, 57)에 접속되는 고주파안테나(54)와, 수신기(56, 57)에 접속된 고주파앰프(58, 59), 고주파 디모듈레이터(60, 61)와, 상기 모든 구성요소들에 전원을 공급하기 위한 전원부(62, 63)와, 상기 모든 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 중앙제어부(CPU)(64)를 구비하게 된다. 전원부(62 또는 63)는 가로등전원(24) 또는 충전배터리(26)로부터 입력되는 전원을 각 구성요소들에 공급하게 된다. 아날로그/디지털 컨버터(40)는 계측기(28)로부터 아날로그 신호 형태로 입력되는 측정치를 디지털신호로 변환하여 출력한다. 고주파 모듈레이터(42 또는 43)는 아날로그/디지털 컨버터(40) 또는 계측기(28)로부터 입력되는 측정데이터를 고주파 변조하여 출력한다. 고주파 앰프(44 또는 45)는 고주파모듈레이터(42 또는 43)로부터의 고주파변조신호를 충분히 증폭하여 송신부(46 또는 47)로 전송하고, 송신부(46 또는 47)는 입력된 고주파변조신호를 신호처리하여 듀플렉서(52)를 통해 고주파안테나(54)로 공급함으로써 고주파안테나(54)에서무선신호로 송출되게 한다. 고주파 안테나(54)를 통해 수신된 무선신호는 듀플렉서(52)를 통해 수신기(56 또는 57)로 전송된다. 수신기(56 또는 57)는 듀플렉서(52)를 통해 입력되어진 수신신호를 신호처리하여 고주파앰프(58 또는 59)로 전송한다. 고주파앰프(58 또는 59)는 수신기(56 또는 57)로부터의 고주파신호를 증폭하여 고주파 디모듈레이터(60 또는 61)로 전송하고, 고주파 디모듈레이터(60 또는 61)는 고주파앰프(58 또는 59)로부터의 고주파신호를 복조하여 RS-232 데이터 형태로 계측기(28)로 출력되게 한다. 무선 모뎀(30)을 통해 수신되어 계측기(28)로 전송되는 데이터에는 계측기(28)의 제어 데이터, 예를 들면 계측기(28)의 측정기준이 되는 설정치를 변경하는 데이터 등이 포함된다. 중앙제어부(64)는 한 쌍씩 이중화회로 형태로 구비되어진 전원부(62, 63), 고주파모듈레이터(42, 43), 고주파앰프(44, 45) 및 송신부(46, 47), 수신부(56, 57), 고주파앰프(58, 59), 고주파 디모듈레이터(60, 61) 각각을 제어하여 상호보완적으로 동작되게 한다. 예를 들어, 중앙제어부(64)는 구동중인 제1 고주파모듈레이터(4)의 출력신호를 체크하여 그 출력신호가 기준치 보다 작아지는 경우 제1 고주파모듈레이터(42)에 오류가 있는 것으로 판단하고 제1 고주파모듈레이터(42)를 대체하여 제2 고주파모듈레이터(43)가 구동되게 한다. 이렇게, 무선 모뎀(30)은 대부분의 구성요소들이 이중화되어 상호보완적으로 구동되게 됨으로써 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

이러한 구성을 가지는 무선 모뎀(30)에서 송출되어진 무선신호는 도 2에 도시된 바와 같이 중계기(31)를 통해 단위구역별로 마련되며 제2 무선 모뎀(32)을 구비하는 제1 로컬서버(36)로 전송되게 된다. 제1 로컬서버(36)에 접속되어진 제2 무선 모뎀(32)은 중계기(31)를 통한 계측기 독립 운용 시스템(22) 각각으로부터의 무선신호를 수신하여 복조 등과 같은 신호처리함으로써 디지털 데이터 형태로 변환함과 동시에 TCP/IP 프로토콜 형태로 변환하여 제1 로컬서버(36)로 전송하게 된다. 또한, 제2 무선 모뎀(34)은 제1 로컬서버(36)로부터 입력되는 변경 설정치 등을 고주파변조하여 무선신호로 송출함으로써 중계기(31)를 통해 해당 계측기 독립 운용 시스템(22)으로 전송되게 한다. 이러한 무선통신의 방법에서는 낮은 건물(주택)이 밀집된 단위구역에서는 낮은 파워의 고주파신호가 적용되는 반면에 고층건물이 밀집된 지역 및 고층과 저층 건물이 혼용된 구역에서는 높은 파워의 고주파신호가 적용되게 된다. 단위 구역(예를 들면, 단위행정구역) 별로 마련되어진 제1 로컬서버(36)는 제2 무선 모뎀(32)을 통해 다수개의 계측기 독립 운영 시스템(22)으로부터 전송되어진 수위, 수량, 수질, 압력 등과 같은 측정 정보를 체계화하여 데이터베이스 형태로 저장하게 된다. 이에 따라, 각각의 제1 로컬서버(36)들은 해당 단위 구역내에 포함되는 소배수관망의 원하는 지점으로부터 얻어진 다양한 측정 정보를 이용하여 소배수관망의 누수지점 등을 파악할 수 있게 함으로써 소배수관망(16)까지 체계적으로 관리할 수 있게 한다.

그리고, 단위구역별로 마련되어진 제1 로컬서버(36)들은 도 2에 도시된 바와 같이 인터넷망(65)을 이용하여 소배수관망(16)에 대한 다양한 측정 정보를 실시간으로 메인서버(74)로 전송함과 아울러 데이터베이스 형태로 저장되어진 물 운영 정보를 다른 단위구역의 로컬서버들(36)과 공유할 수 있게 된다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이 소배수관망(16)에 물이 원할하게 공급되게 하는 계측소들에 마련된 각각의 단말기(11)로부터 전송되어진 해당 물관리정보 또한 단위 사업소에 마련된 제2 로컬서버(18)들과 LAN망(75)을 통해 메인서버(74)로 전송되게 된다. 이에 따라, 메인서버(74)는 인터넷망(65) 및 LAN망(75)을 이용하여 실시간으로 공급되는 각 사업소별 물관리정보 및 단위구역별 소배수관망(16)의 물 운영에 관한 각종 데이터를 공급받아 모니터링할 수 있게 된다. 이 경우, 메인서버(74)는 소배수관망(16)들에 대한 물운영 데이터를 인터넷망(65)과 LAN망(75) 사이에 접속되어 데이터 송수신 기능을 하는 LAN 카드(68)와 무선망 게이트웨이(Radio Frequency Network Gateway; RNG)(70)과 무선망컨트롤러(Radio Frequency Network Controller; RNC)(72)를 통해 입력하게 된다. 또한, 전술한 물 운영 데이터는 LAN망(75)에 접속되어진 그래픽분산시스템(Graphic Distributor System; GDS)(66)과 그 그래픽분산시스템(66)에 접속된 다수개의 디스플레이들(78)을 통해 모니터링할 수 있다.

이렇게, 본 발명의 실시 예에 따른 종합 물 운영 시스템은 별도의 전용 시스템 네트워크의 구축이 필요없이 현재 상용화되어 있는 인터넷망(65)을 이용하므로 시스템 구축에 따른 비용을 획기적으로 절감함과 동시에 물 운용과 관련한 각종 데이터를 실시간으로 모니터링하고 단위 구역 및 사업소와 연관기간에 마련된 로컬서버들(36, 18)간에 물관리정보를 공유하여 메시지전달, 비상시 통지기능 등과 같이 효율적이고 체계적으로 물운영을 할 수 있게 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 현장 계측기 독립 운영 시스템은 자체 전원공급 기능과 무선 데이터 송수신 기능을 가짐으로써 소배수관망의 원하는 지점에 용이하게 설치되어 운용될 수 있게 된다. 본 발명에 따른 종합 물 운영 시스템은 다수개의 현장 계측기 독립 운영 시스템에 의해 무선통신 방법으로 얻어진 계측 데이터를 로컬서버를 이용하여 체계화하여 누수지점 등을 감지해냄으로써 소배수관망을 효율적이고 체계적으로 관리할 수 있게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 종합 물 운영 시스템은 인터넷망 및 LAN망을 이용하여 단위구역의 로컬서버들 및 계측소의 로컬서버들로부터의 물 운영과 관련한 각종 데이터를 공유함과 아울러 중앙서버에서 실시간으로 모니터링할 수 있게 함으로써 효율적이고 체계적으로 물운영을 할 수 있게 한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (4)

1. 소배수관망의 원하는 지점에 독립적인 전원공급원을 가지고 설치되며 해당 지점에서 물 운영에 관련하여 측정된 데이터를 무선신호로 송신함과 아울러 외부로부터 제어신호가 포함된 무선신호를 수신하는 다수개의 계측기 독립 운용 시스템과,

   상기 계측기 독립 운용 시스템과의 무선통신을 위한 무선모뎀을 포함하여 상기 다수개의 계측기 독립 운용 시스템으로부터의 측정 데이터를 데이터베이스 형태로 저장하여 관리하는 다수개의 제1 로컬서버들과,

   임의의 물공급원으로부터 공급되는 물을 상기 소배수관망에 공급하기 위한 상위 계측소들의 물 운영 정보를 저장하여 관리하기 위한 다수개의 제2 로컬서버들과,

   상기 제1 및 제2 로컬서버들로부터의 물 운영 정보를 수신하여 모니터링함과 아울러 상기 제1 및 제2 로컬서버들을 제어하기 위한 메인서버와,

   상기 제1 및 제2 로컬서버들 및 메인서버를 상호 접속시키기 위한 통신망과,

   상기 계측기 독립 운용 시스템과 상기 제1 로컬서버들과의 무선통신을 중계하기 위한 중계기를 구비하는 것을 특징으로 하는 종합 물 운영 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 계측기 독립 운용 시스템은

   상기 해당 지점에서의 수위, 수량, 수질, 압력을 측정하기 위한 계측기와,

   상기 계측기로부터의 측정데이터를 고주파신호로 변조하여 무선신호로 송출함과 아울러 상기 측정의 기준이 되는 설정치 변경 데이터를 포함하여 수신된 무선신호를 복조하여 상기 계측기로 전송하기 위한 무선모뎀과,

   가로등 전원을 이용하여 상기 계측기와 무선모뎀에 독립적으로 전원공급이 가능한 전원공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 종합 물 운영 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 무선모뎀은 상기 고주파 변조를 위한 변조부, 상기 무선신호 송출을 위한 송신부, 상기 무선신호 수신을 위한 수신부, 상기 고주파 복조를 위한 복조부 및 상기 전원공급부로부터의 전원공급을 위한 전원부 각각을 한 쌍씩 구비하고,

   상기 한 쌍씩의 각 구성들의 구동을 제어하여 상호보완적으로 구동되게 하는 중앙제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 종합 물 운영 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 무선모뎀은 상기 계측기로부터 아날로그 형태로 공급되는 측정치를 디지털신호로 변환하기 위한 아날로그/디지털 컨버터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 종합 물 운영 시스템.