KR20010069778A

KR20010069778A - 하수관거의 모니터링/유지관리 시스템 및 그 구축방법

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Publication number: KR20010069778A
Application number: KR1020010025690A
Authority: KR
Inventors: 임규영; 차희원; 정정만
Original assignee: 임규영; 정정만; 남상용; 차희원; 주식회사창민테크
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2001-07-25
Also published as: KR100353391B1

Abstract

본 발명은 기존 및 신설 하수관거 매설지역에서 기조 현황 자료평가와 더불어 하수관거로의 침입수/유입수량 및 누수량을 정량화하여 해석함으로써, 관거정비 계획 및 사후 유지관리시 정보를 제공할 수 있도록 한 하수관거의 모니터링/유지관리 시스템 및 그 구축방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 지선, 간선, 차집관거를 포함하는 블록의 말단에 일정간격으로 구비되는 유량감지부의 유량계실(70)에 설치되는 유량감지기(10)와; 상기 각 관거의 유량계실에서 채취한 하수를 분석하는 수질분석결과 입력기와; 상기 유량감지기(10)와 수질분석결과 입력기(20)로부터 데이터를 송신받아 분석 저장 및 출력하는 메인서버(30)와; 상기 메인서버(30)로부터 데이터를 출력받아 저장하는 데이터부와, 상기메인서버(30)로부터 연산된 데이터를 출력하는 출력장치(60)와, 상기 메인서버(30)를 관리하는 관리자서버(50)로 구성한 것이다.

이와 같은 본 발명은 하수관거에서의 유량 및 수질측정과 측정결과의 해석방법을 일련의 시스템화하여 하수관거 및 이와 접속되는 하수 종말 처리시설의 정비 계획 및 유지관리방안에 대한 의사 결정의 지원도구를 제공하려는 것이다.

Description

하수관거의 모니터링/유지관리 시스템 및 그 구축방법{Intefrated sewer monitoring and management system and its make method}

본 발명은 하수관거의 모니터링/유지관리 시스템 및 그 구축방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 및 신설 하수관거 매설지역에서 기조 현황 자료평가와 더불어 하수관거로의 침입수/유입수량(I/I, Infiltration/Inflow) 및 누수량(Exfiltration)을 정량화하여 해석함으로써, 관거정비 계획 및 사후 유지관리시 정보를 제공하고, 하수관거가 접속된 배수구역에서의 하수발생량 및 오염부하 원단위를 산정하여 하수종말처리시설의 유입유량 및 수질을 산정하는 기초자료를 제공하는 방법에 관한 것이다.

종래에는 하수종말처리시설을 운영하는데 있어 실제 유입수량 및 수질은 처리공정 전체의 효율을 좌우하는 중요한 인자이며, 더 나아가 관거로 차집되지 못한하수는 방류선 수체가 지하수로 유입될 수 밖에 없기 때문에 해당지역 관거시설의 건실성은 전체 수환경에 악 영향을 미치게된다.

이와 관련하여 해당지역의 하수관거 부실정도를 정확히 파악하고 이를 근거로 하수관거 정비 계획과 유지관리하는 방안이 필요하나 종래의 조사 및 평가방법으로는 시간적, 경제적 난점과 정확성이라는 면에서 매우 비효율적인 방법에 속하게 된다.

일반적으로, 하수관거는 지하에 매설되어 시공되기 때문에 일단 시공한 후에는 관거상태에 대한 검사나, 기능확인이 어렵다.

또한, 시공후 하자 보증기간내라도 하자 발생여부와 그 정도를 파악 하는데에는 많은 시간과 경비를 투입하여야 가능하며, 기존의 관거 상태 조사방법인 육안조사, 폐쇄회로 TV조사, 염료추적조사, 음향조사 방법 등은 시간과 경제적으로 많은 비용이 소요되고, 조사방법이 복잡하며 객관성이 결여되어 정량화된 측정 결과 및 평가자료를 얻기가 용이하지 않다.

따라서, 기존 하수관거의 개보수를 위한 막대한 투자가 효율적으로 집행되지 못하고, 신설된 하수관거에 대한 부실여부를 판단하고 시정할 수 있는 범위가 극히 제한적일 수 밖에 없었다.

또한, 일반적으로 공공 하수처리시설은 설계단계에서 발생하수량 및 오염부하량 원단위를 기준으로 설계하게 되나, 우리나라의 경우에는 이에 대한 정량화된 기초 조사자료의 축적부족으로 인하여 과다설계가 빈번하며, 또한 가동과 동시에 하폐수 처리시설의 설계효율을 확보하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 종래의 기술한 문제점들을 보완 개선하고자 연구 창출한 것으로써, 하수관거에서의 유량 및 수질측정과 측정결과의 해석방법을 일련의 시스템화하여 하수관거 및 이와 접속된 하수종말 처리시설의 유지관리 계획 및 방안에 대한 의사 결정의 지원도구를 제공하려는 목적을 갖는다.

도 1 은 본 발명에 따른 일 실시예를 보인 시스템의 주요 구성도.

도 2 는 본 발명에 따른 작업과정을 보인 흐름도.

도 3 은 본 발명에 따른 블록화과정의 예시도.

도 4 는 본 발명에 따른

유량감지기가 설치되는 유량계실의 평단면도와 측단면도.

도 5 와 도 6 은 본 발명에 따른 유량성분 해석 그래프.

도 7 은 본 발명에 따른 하수 발생원단위 해석그래프.

도 8 은 본 발명에 따른 오염물질 발생원단위 해석그래프.

도 9 는 본 발명에 따른 유입수량 및 강우 유발침입수를 산정한 해석그래프.

도 10 은 본 발명에 따른 하수관거 시설의

정비계획 및 유지관리시 의사결정 지원을 위한 방법의 예시도.

10 : 유량감지기 20 : 수질분석결과 입력기 30 : 메인서버

41 : 조사측정 및 해석데이터부 42 : 기초현황데이터부

43 : 블록별 현황데이터부 44 : 블록별 유량데이터부

45 : 블록별 수질데이터부 46 : 블록별 유량성분데이터부

47 : 발생원단위데이터부 48 : 관거정비 및 유지관리데이터부

50 : 관리자서버 60 : 출력장치

70 : 유량계실 71 : 유량계 본체실

72 : 유량계실 전단부 73 : 유량계실 후단부

110 : 기초현황 데이터구축과정 120 : 관로블록화과정

130 : 블록별 형환 데이터구축과정 140 : 유량데이터축적과정

150 : 블록별 수질데이터축적과정 160 : 유량성분 데이터축적과정

170 : 발생원단위 데이터축적과정 180 : 하수감시 및 분석평가 과정

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대상지역의 조사 및 실시간 현장측정 방법, 조사되거나 측정된 자료의 저장과 해석방법, 저장 및 해석된 자료의 표현방법에 관하 내용을 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 하수관거에 유하하는 하수량 중에서 침입수/유입수량과 누수량의비율 및 하수의 수질 농도를 분석하여 하수관거의 유지보수 및 하수종말처리장의 운영과 신설 및 개보수의 계획을 판단할 수 있도록 한 것으로, 하수관거를 크게 지선관거로 이루어진 다수의 1 차 가지형블록과 상기 1 차 가지형블록의 지선관거를 포함하는 간선관거로 이루어진 2 차 가지형블록 및 상기 2 차 가지형블록의 지선관거와 간선관거를 포함하는 차집관거로 이루어진 3 차 가지형블록으로 구분 형성한 하수관거 중 상기 1 차 가지형블록의 지선관거가 간선관거와 접하는 상기 지선관거의 말단과 2 차 가지형블록의 간선관거가 차집관거와 접하는 말단 및 3 차 가지형블록의 차집관거에 등 간격으로 구비되는 유량감지부의 유량계실(70)에 설치되는 유량감지기(10)와, 상기한 바와 같이 유량감지기(10)가 설치되는 각 관거의 유량감지부의 유량계실에서 채취한 하수를 분석하는 수질분석결과 입력기와, 상기 유량감지기(10)와 수질분석결과 입력기(20)로부터 데이터를 송신받아 분석 저장 및 출력하는 메인서버(30)와, 상기 메인서버(30)로부터 데이터를 출력받아 저장하는 데이터부와, 상기 메인서버(30)로부터 연산된 데이터를 출력하는 출력장치(60)와, 상기 메인서버(30)를 관리하는 관리자서버(50)로 구성한 것이다.

여기서, 상기 데이터부는 조사주기 및 조사된 데이터의 해석관련데이터가 저장되어 있는 조사측정 및 해석데이터부(41)와, 대상지역의 인구와 주거형태, 하수배제방식, 수세화율, 정화조시설, 하수도관거의 제원 등과 같은 데이터가 저장되어 있는 기초현황데이터부(42)와, 상기 기초현황데이터부(42)로부터 추출된 각 가지블록의 관로길이와 맨홀 및 관의 직경등에 관련된 데이터가 저장되어 있는 블록별 현황데이터부(43)와, 각 유량감지기(10)를 통하여 입력된 데이터를 메인서버(30)로부터 절단받아 저장함과 더불어 상기 메인서버(30)의 요구에 따라 유량데이터를 출력하는 블록별 유량데이터부(44)와, 선정된 블럭에서 일정 주기로 채취된 하수의 수질 농도 결과가 저장되어 있는 블록별 수질데이터부(45)와, 상기 블록별 유량데이터부(44)와 블록별 수질데이터부(45)의 측정자료를 분석하여 각 가지관을 흐르는 하수에 대한 침입수/유입수량과 누수량 등의 데이터가 저장되는 블록별 유량성분데이터부(46)와, 조사된 유량데이터와 유량성분데이터 및 블록별 수질데이터를 해석하여 얻은 하수발생 원단이 데이터와 하수 오염물질 원단이 데이터가 저장되는 발생원단위데이터부(47)와, 각 블록의 침입수/유입수 및 누수량이 저장되는 관거정비및 유지관리데이터부(48)로 구성된 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 본원 발명의 시스템 구축은 대상지역의 인구 및 주택에 따른 발생원등과 같은 기초현황데이터를 수집하여 구축하는 기초현황데이터구축과정(110)과, 대상지역의 관로를 지선관거로 묵은 1 차 가지블럭과 상기 1 차 가지블럭의 지선관거를 포함하는 간선관거로 이루어진 2 차 가지블럭과, 상기 2 차 가지블럭의 지선관거와 간선관거를 포함하는 차집관거로 이루어진 3 차 가지블럭으로 구분하는 관로블록화과정(120)과, 상기 관로블록화과정(120)을 통하여 구분된 블록상의 맨홀 수량 및 위치와 관로의 길이 직경, 상수사용량 및 기타수량 등의 데이터를 기초현황데이터부(42)로부터 분석 추출하여 저장하여 블록별 현황데이터를 저장하는 블록별 형환 데이터구축과정(130)과, 상기 관로블록화과정(120)을 통하여 구분된 1 차 가지블럭의 지선관거가 2 차 가지블럭의 관선관거와 접하는 말단과, 2 차 가지블럭의 간선관거가 3 차 가지블럭의 차집관거와 접하는 말단 및 3 차 가지블럭의 차집관거의 일정한 간격의 위치에 적정한 오차 범위내에서 유량측정이 가능한 유량감지기(10)를 유량계실(70)에 설치하여 가지블럭의 각 유량감지부에서 하수의 수심, 유속, 유량등의 자료를 실시간으로 측정하여 전송하여서 블록별 유량데이터부(44)에 저장하는 유량데이터축적과정(140)과, 하수수질 농도데이터의 추출을 위하여 블록환되 1 차 ~ 3 차 가지형 블록중 다수개의 블록을 선정하여 일정시간과 일정기간 동안 하수를 채취하여서 성분을 분석하여 하수의 수질데이터를 축적하는 블록별 수질데이터축적과정(150)과, 상기 유량데이터축적과정(140)을 통하여 수집된 유량데이터와 선정된 블록의 하수분석을 통하여 확보된 수질데이터의 해석을 통하여 하수관거를 흐르는 발생하수, 침입수/유입수량, 누수량을 분석하여서 블록별 유량성분데이터부(46)에 저장하는 유량성분 데이터축적과정(160)과, 상기 축적된 블록별 수질데이터축적과정(150)을 통하여 축적된 데이터를 통하여 얻어지 하수의 수질 농도데이터와 대상 관로의 유량성분데이터를 분석 해석하여 하수 발생유량 원단위와 오염물질발생 원단위 등과 같은 발생원단위데이터를 추출하는 발생원단위 데이터축적과정(170)과, 상기 하수의 유량데이터와 유량성분데이터 및 블록별 수질데이터를 해석하여 유입하수에 대한 침입수/유입수량 및 누수량을 비교감시하는 하수감시 및 분석평가 과정(180)으로 이루어진 것이다.

이하, 본 발명의 실시예로서 대상지역의 기초현황데이터수집 및 관로블록화, 블록현황데이터구축, 유량데이터축적, 블록별 데이터축적과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.

여기서, 대상지역의 기초현황데이터구축과정(110)은 대상지역의 인구, 주거형태, 하수배제방식(합류식, 분류식 및 합병식), 수세화율, 정화조시설, 하수도대장상의 매설된 하수관거제원 및 위치, 기타 필요사항이 포함되어 있는 기초현황데이터가 기초현황데이터부(42)에 저장된다.

그리고, 대상지역의 관로블록화과정(120)은 도 3 에 도시된 바와 같이 대상지역의 기초현황데이터와 하수관망도를 이용하여 배수설비와 여러 지선관거가 집합하여 하수의 흐름이 간선관거에 접하는 지점을 말단지점으로 정하고, 발생원에서하수가 발생하여 말단지점까지 하수가 유하할 수 있는 최장 발생원들을 연결하여 폐쇄도형을 완성하는 배수구역을 1 차 가지블록으로 설정하고, 간선관거가 차집관거와 접하는 지점을 말단으로 1 차 가지블록을 연결하여 폐쇄도형을 완성하는 좀더 큰 배수구역을 2 차 가지블록으로 설정하며, 2 차 가지블록들의 관거가 차집관거와 접하는 지점을 중심으로 차집관로상의 상류, 중류, 하류로 구분하여서 2 차 가지형블록을 연결하여 폐쇄도형을 완성하는 큰 배수구역을 3 차 가지형블록을 설정한다.

또한, 블록별 형환 데이터구축과정(130)은 상기 관로블록화과정(120)에 있어 블록화된 각 가지블록에 번호를 부여하고 상기 각 블록에대한 현황자료를 기초현황데이터부(42)로부터 추출하여서 세부블록데이터를 구축하여서 이를 블록현황데이터부(43)에 저장하는 것이며 그 형식은 실시예는 다음 표와 같다.

또한, 유량데이터축적과정(140)은 각 세부블록별 말단지점을 유람감지부를 선정하고 상기 유량감지부에 기존 및 신설관거에 설치가 용이하고 적정한 오차범위내에서 유량측정이 가능한 유량계로 이루어진 유량감지기(10)를 유지관리가 용이하게 설계된 유량계실(70)에 설치하여서 상기 유량감지기(10)로부터 하수의 수심, 유속, 유량등과 같은 유량데이터를 실시간으로 측정하며, 측정된 상기 유량데이터는 LAN 또는 전화망 등과 통신망을 통하여 실시간으로 메인서버(30)로 전송하고, 상기 메인서버(30)로 전송된 유량데이터는 블록별 유량데이터부(44)에 저장되는 것이다.

이때, 사용된 상기 유량계실(70)은 실시예로는 철근콘크리트 또는 이와 유사한 재질을 갖는 구조로서 가로:세로:높이가 2~3:1:1~2의 범위로 형성되며, 유리관리의 편의성 확보 및 보호를 할 수 있게 설계되어 유량감지기(10)가 설치되는 유량계 본체실(71)과, 현잡물을 제거할 수 있는 스크린등이 설치되며 유량측정의 정확도를 높일수 있게 설계된 유량계실 전단부(72) 및 하수가 정체하지 않고 합류식 및 분류식, 실설 및 기조 하수관로에 모두 적용할 수 있게 인버트가 설치된 유량계실 후단부(73)로 구성된 것으로, 유량계 본체실(71)의 유량감지기(10)는 하수관(74)과 일체형 또는 분리형으로 설치되며 내구성 및 유지관리가 용이하게 설계된 것이다.

또한, 블록별 수질데이터축적과정(150)은 1 차 ~ 3 차 가지블록중에서 다수개의 블록을 선정하고, 선정된 블록의 각 세부 블록별 말단부에 형성한 유량감지부에서 유량측정과 동시에 시료를 채취하되 24시간 동안 매시 또는 2시간 간격으로하여 1 주차 월요일, 2 주차 화요일, 3 주차 수요일 등의 순으로 7 주간 7 일에 대한 시료를 채취하며, 이를 다시 계절별로 구분하여 채취하고, 채취된 시료는 시험분석실에서 분석된 물리,화학적 수질데이터를 LAN 또는 전화선 등과 같은 통신망을 통하여 메인서버(30)로 전송하며, 전송된 수질데이터는 블록별 수질데이터부(45)에 저장되는 것이다. 이때, 채취된 시료는 현장에서 냉장보관이 가능하고 수질분석에 필요한 용량을 시험분석실로 이동전까지 저장이 가능한 기구에 보관되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예 있어서 유량성분데이터축적 및 발생원단위데이터축적과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.

여기서, 유량성분 데이터축적과정(160)은 도 5 에 도시된 바와 같이 블록별 유량데이터부(44)로부터 추출된 1 일 유량데이터와, 블록별 수질데이터부(45)로부터 추출된 야간 최소유량(Q_MIN)때의 실측농도(C_MIN)와 일평균농도(C_D) 및 침입수의 농도(C_INFI(=0))등의 데이터를 이용한 유량-수질해방법, 유량해방법 또는 상수사용량해방법으로 각 유량성분을 구하는 것으로, 상기 1 일평균 유량해석그래프에 있어서 야간최저유량 발생시점의 유량은 야간활동인구에 의한 유량(Q_NDF), 침입수량(Q_INFI), 누수량(Q_EXFI)의 합으로 구성되는 것이다.

한편, 유량-수질해방법에 의한 유량성분 데이터축적과정(160)은 도 5 와 도 6 에 도시된 바와 같은 일유량그래프에 있어서 야간최저유량점(A)를 중심으로

지체시간(하수가 간선관거+최상류지선관거로부터 최하류에 도달하는 시간)만큼 유량이 감소하는 유량 데이터 들의 적합곡선의 유량측 절편(a)에서 상기 야간최저유량점(A)의 최하부까지의 거리에 해당하는 유량으로 야간 활동 인구에 의한 유량(Q_NDF)을 산출하거나, 야간소유량(Q_MIN)중 일정비율(0 ≤비율 ≤1)을 지체시간에 따라 정하여 구하고 물질수지식인 식(1)과 연속방적식인 식(2)의 연립방정식에 의해 침입수량(Q_INFI)과 누수량(Q_EXFI)를 구하는 것이다.

그리고, 유량해 방법에 의한 블록별 수질데이터축적과정(150)은 누수량(Q_EXFI)이 발생하지 않는 것으로 가정하고 식(2)에서 야간 최저유량에서 야간활동인구에 의한 유량을 감하여 침입수량(Q_INFI)으로 간주하여 구하는 것이다.

또한, 상수사용량해는 블록별 현황데이터부(43)로부터 해당블럭의 월별 상수사용량과 지하수등 기타사용량의 합에서 각 블록별 유량데이터부(44)로부터 월별 하수 누적 발생량을 추출하여 감하면 그 값이 침입수량(Q_INFI)-누수량(Q_EXFI)의 형태로 구하는 것이다.

한편, 상기한 유량-수질해방법과 유량해방법에 의한 침입수량(Q_INFI)이 비교적 차이가 발생하지 않을 경우에는 유량해 방법으로 각 세부블록별 유량데이터부(44)로부터 자료를 추출하여 세부 블록별 침입수량(Q_INFI)을 산출하여구하고, 산출된 침입수량(Q_INFI)과 누수량(Q_EXFI)은 일 단위로 환산한 ㎥/day와 여기에다 블록면적을 나눈 ㎥/day-㎦, 블록내 하수관거 길이와 직경으로부터 구하여진 ㎥/dayㆍ㎜-㎦ 의 단위로 환산하여 침입수/유입수량(I/I, Q_INFI+ Q_EXFI+ Q_RII)과 누수량(Q_EXFI) 값으로 블록별 유량성분데이터부(46)에 저장되는 것이다.

상기 발생원단위 데이터축적과정(170)은 하수 발생유량원단위 데이터축적과 오염물질 발생원단위 데이터축적과정으로 이루어진 것으로, 상기 하수 발생유량원단위 데이터축적과정은 블록별 수질데이터부(45)로부터 침입수량(Q_INFI)과 누수량을 추출하고 일 유량데이터를 도 7 에 도시된 바와 같이 그래프화한 유량곡선하부에서 침입수량(Q_INFI) 상부의 면적을 적산하여 하수부피를 산정하고 이를 측정시간과 해당 인구수로 나누는 식(3)에 의하여 하수발생 유량원단위데이터를 산출하는 것이다. 이때, Q_t는 시간 t에서의 측정유량이고, T는 측정기간(24시간, 1 일)을, ㅿt는 유량측정간격을 의미한다.

단, 근사해 방법에 의해 산출된 유량성분데이터일 경우에는 누수량(Q_EXFI)을 무시하며, 식(3)에 의하여 산출된 하수발생 유량원단위데이터는 L/capita-day 또는 lpcd의 단위로 환산되어 발생원단위데이터부(47)에 저장되는 것이다.

상기 오염물질 발생원단위 데이터축적과정은 블록별 유량성분데이터부(46)로부터 해당 블록에서의 누수량(Q_EXFI)을 추출하고, 블록별 수질데이터부(45)로부터 수질항목별 수질결과를 추출하며, 일유량데이터를 도 8 에 도시한 바와 같이 그래프화한[유량×수질]곡선의 하부와 [누수유량 ×수질] 곡선 사이의 면적을 적산하여 이를 해당측정 시간과 인구수로 나누는 식(4)에 의하여 오염물질 발생원단위데이터를 산출하는 것으로, 정화조가 설치된 지역에서 산출된 오염물질발생 원단위데이터는 정화조에서 제거된 오염부하가 감하여진 값이 된다.

식(4)에서 Q_t는 시간 t에서의 측정유량이고, C_t는 시간 t에서의 수질항목별 수질농도이며, Δt는 유량 측정간격이며 유량측정간격사이에 계측된 수질은 실측정된 수질값들에서 직선보간법으로 구하며, T는 측정시간(24시간, 1일)을 의미한다. 유량해와 상수사용량해방법에 의해 산출된 블록의 유량성분데이터일 경우에는 누수량(Q_EXFI)을 무시한다. 산출된 오염물질발생원단위데이터는 g/capita-day 또는 gpcd의 단위로 발생원단위데이터부(47)에 저장되는 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 데이터의 축적과정에 있어서 강우시 분류식 하수배제 지역내 하수관거의 유입수량(Q_INFW;Inflow)과 강우 유발침입수(Q_RII;RainfallInduced Infiltration)의 산정방법에 대하여 설명하면, 먼저 블록별 유량데이터부(44)로부터 해당 세부블록의 강우전 일정기간의 유량자료를 추출하여 강우시 동일 요일에 해당되는 2일 내지 3일 까지의 건기시 일평균 유량데이터를 구하고, 상기 일평균 유량데이터에 강우시 유량변화데이터를 중첩하여 이를 도 9 에 도시된 바와 같이 그래프화 한다. 이때, 건기시 일평균유량은 점선으로 표시하고, 강우시유량변화는 실선으로 표시하여 도 9 의 그래프 (b)에서 (c),(d) 까지의 사선에 해당하는 부분을 적산한후 (b)에서 (c),(d)까지의 경과시간으로 나누어 유입수량(Q_INFW)과 강우유발 침입수량(Q_RII)의 합을 산정한다. 산정된 유입수량(Q_INFW)과 가우 유발침입수(Q_RII)의 합은 일평균 단위로 환산한 ㎥/day와, 블록면적을 나눈 ㎥/day-㎦, 블록내 하수관거 길이와 직경으로부터 구하여진 ㎥/dayㆍ㎜-㎦ 의 단위로 환산하여 블록별 유량성분데이터부(46)에 저장되는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예 있어서 하수감시 및 분석평가과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 하수감시 및 분석평가과정(180)은 도 8과 같이 세부 가지블록을 블록별코드와 함께 침입수/유입수량(I/I; Infiltration/Inflow) 및 누수량(Q_EXFI)을 실시간으로 분석하여, 일정기간동안 개별지역에서의 발생량을 저장 및 표현하여 의사결정지원에 기초자료를 제공한다.

이하, 상기한 하수관거의 모니터링/유지관리 시스템을 이용하여 실측자료를 바탕으로 수치적으로 계산한 예이다.

- 대상블럭 코드 : SE-P-SO1-TO1-01

면적: 8.5ha, 블록내 인구 : 6235인, 주거형태 : 주거, 수세화율 95%, 맨홀 7개소 , 하수배제방식 : 분류식, 관거연장 : 12km(300mm 원형관거 : 10km, 800 mm 원형관거 2 km), 상수사용량 : 6,500 m³/month, 지하수 사용량 : 1,000 m³/month, 지체시간 : 5.5 시간

- . 유량측정 및 수질측정 자료

일일유량측정 : 10 분간격으로 유량측정

Q_ave: 3,525 m³/day Q_MIN: 2,330 Q_NDF: 710 m³/day

C_D(유량가중평균BOD농도) : 98.2 mg/L

- . 유량성분 분석

O . 유량-수질해 ;

침입수량(Q_INFI) : 2,080 m³/day, 누수량(Q_EXFI):460 m³/day

강우시 유입수량(Q_INFW) + 강우유발침입수(Q_RII) : 1,245 m³/day

I/I : 391 m³/day-ha, Ipcd : 255, gpcd : 55

O . 유량해

침입수량(Q_INFI) : 1,620 m³/day

강우시 유입수량(Q_INFW) + 강우유발침입수(Q_RII) : 1,245 m³/day

I/I : 391 m³/day-ha, Ipcd : 255, gpcd : 55

O . 상수사용량해(한달유량측정결과중 건기시를 기준으로 함)

침입수량(Q_INFI) - 누수량(Q_EXFI) : 2,154 m³/day

이하, 저장 및 해석된 자료의 표현방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여 축적 또는 추출된 데이터는 데이터파일 또는 그래프로 표현되며, 이 표현은 유량, 수질의 측정 및 해석자료는 유량측정 지점별로 추출기간내에 실시간자료와 특정기간(예를들어 일주일, 원, 년)의 평균자료로 연산되어 표현 및 저장할 수 있는 것이다.

또한, 특정 조건별로(예를들어 특정값 또는 평균이상,이하, 조사 및 사업 우선순위등)추출이 가능하며 추출된 자료로부터 도3 또는 도10의 세부블록별 시각화(예를들어 막대형그래프, 채색등)의 부가적인 기능을 표현할 수 있는 것이다.

이상의 실시예들은 볼 발명을 예증하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위를 국하시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

따라서, 본 발명은 기존 및 신설된 하수관거 매설지역에서의 침입수/유입수량 및 누수량을 정량화하고, 하수관거가 접속된 배수구역에서의 하수발생량 및 오염부하 원단위를 산정하고 이를 통합적으로 하수관거유지관리 시스템화 함으로써, 하수관거 및 하수 종말 처리시설의 정비 계획 및 유지관리방안에 대한 의사 결정지원 도구로서 활용이 가능하다.

또한 본 발명은 기존 및 시설된 하수관거의 부실정도를 신속하고 정확하게 파악하게 함으로써, 하수관거 정비사업 및 유지관리 차원에서 시간적 경제적으로 매우 효율적인 성과를 거둘 수 있으며, 발생하수량 및 오염부하량 원단위를 합리적으로 산정함으로써 하수 종말처리시설의 과다 설계방지 및 운영측면에서 매우 효율적인 수단을 제공할 수 있다.

따라서, 하수관거 정비에 소요되는 막대한 투자비가 효율적으로 집행이 가능하고 해당지역 전체 수환경의 수질개선 측면에서 큰 도움을 줄 수 있는 매우 유용한 것이다.

Claims

하수관거를 크게 지선관거로 이루어진 다수의 1 차 가지형블록과 상기 1 차 가지형블록의 지선관거를 포함하는 간선관거로 이루어진 2 차 가지형블록 및 상기 2 차 가지형블록의 지선관거와 간선관거를 포함하는 차집관거로 이루어진 3 차 가지형블록으로 구분 형성한 관거 중 상기 1 차 가지형블록의 지선관거가 간선관거와 접하는 상기 지선관거의 말단과 2 차 가지형블록의 간선관거가 차집관거와 접하는 말단 및 3 차 가지형블록의 차집관거에 등 간격으로 구비되는 유량감지부의 유량계실(70)에 설치되는 유량감지기(10)와;

상기한 바와 같이 유량감지기(10)가 설치되는 각 관거의 유량감지부의 유량계실에서 채취한 하수를 분석하는 수질분석결과 입력기와;

상기 유량감지기(10)와 수질분석결과 입력기(20)로부터 데이터를 송신받아 분석 저장 및 출력하는 메인서버(30)와;

상기 메인서버(30)로부터 데이터를 출력받아 저장하는 데이터부와, 상기 메인서버(30)로부터 연산된 데이터를 출력하는 출력장치(60)와, 상기 메인서버(30)를 관리하는 관리자서버(50)로 구성한 것을 특징으로 하는 하수관거의 모니터링/유지관리 시스템.
제 1 항에 있어서;

상기 데이터부는 조사주기 및 조사된 데이터의 해석관련데이터가 저장되어 있는 조사측정 및 해석데이터부(41)와;

대상지역의 인구와 주거형태, 하수배제방식, 수세화율, 정화조시설, 하수도관거의 제원 등과 같은 데이터가 저장되어 있는 기초현황데이터부(42)와;

상기 기초현황데이터부(42)로부터 추출된 각 가지블록의 관로길이와 맨홀 및 관의 직경등에 관련된 데이터가 저장되어 있는 블록별 현황데이터부(43)와;

각 유량감지기(10)를 통하여 입력된 데이터를 메인서버(30)로부터 절단받아 저장함과 더불어 상기 메인서버(30)의 요구에 따라 유량데이터를 출력하는 블록별 유량데이터부(44)와;

선정된 블럭에서 일정 주기로 채취도니 하수의 수질 농도 결과가 저장되어 있는 블록별 수질데이터부(45)와;

상기 블록별 유량데이터부(44)와 블록별 수질데이터부(45)의 측정자료를 분석하여 각 가지관을 흐르는 하수에 대한 침입수/유입수량과 누수량 등의 데이터가 저장되는 블록별 유량성분데이터부(46)와;

조사된 유량데이터와 유량성분데이터 및 블록별 수질데이터를 해석하여 얻은 하수발생 원단이 데이터와 하수 오염물질 원단이 데이터가 저장되는 발생원단위데이터부(47)와;

각 블록의 침입수/유입수 및 누수량이 저장되는 관거정비 및 유지관리데이터부(48)로 구성한 것을 특징으로 하는 하수관거의 모니터링/유지관리 시스템.
제 1 항에 있어서;

상기 유량계실(70)은 철근콘크리트 등과 같은 구조물로서 가로:세로:높이가 2~3:1:1~2의 범위로 형성되며,

유리관리의 편의성 확보 및 보호를 할 수 있게 설계되어 유량감지기(10)가 설치되는 유량계 본체실(71)과;

현잡물을 제거할 수 있는 스크린등이 설치되며 유량측정의 정확도를 높일수 있게 설계된 유량계실 전단부(72) 및;

하수가 정체하지 않고 합류식 및 분류식, 실설 및 기조 하수관로에 모두 적용할 수 있게 인버트가 설치된 유량계실 후단부(73)로 구성된 것을 특징으로 하는 하수관거의 모니터링/유지관리 시스템.
대상지역의 인구 및 주택에 따른 발생원등과 같은 기초현황데이터를 수집하여 구축하는 기초현황데이터구축과정(110)과;

대상지역의 관로를 지선관거로 묵은 1 차 가지블럭과 상기 1 차 가지블럭의 지선관거를 포함하는 간선관거로 이루어진 2 차 가지블럭과, 상기 2 차 가지블럭의 지선관거와 간선관거를 포함하는 차집관거로 이루어진 3 차 가지블럭으로 구분하는 관로블록화과정(120)과;

상기 관로블록화과정(120)을 통하여 구분된 블록상의 맨홀 수량 및 위치와관로의 길이 직경, 상수사용량 및 기타수량 등의 데이터를 기초현황데이터부(42)로부터 분석 추출하여 저장하여 블록별 현황데이터를 저장하는 블록별 형환 데이터구축과정(130)과;

상기 관로블록화과정(120)을 통하여 구분된 1 차 가지블럭의 지선관거가 2 차 가지블럭의 관선관거와 접하는 말단과, 2 차 가지블럭의 간선관거가 3 차 가지블럭의 차집관거와 접하는 말단 및 3 차 가지블럭의 차집관거의 일정한 간격의 위치에 적정한 오차 범위내에서 유량측정이 가능한 유량감지기(10)를 유량계실(70)에 설치하여 가지블럭의 각 유량감지부에서 하수의 수심, 유속, 유량등의 자료를 실시간으로 측정하여 전송하여서 블록별 유량데이터부(44)에 저장하는 유량데이터축적과정(140)과;

하수수질 농도데이터의 추출을 위하여 블록환되 1 차 ~ 3 차 가지형 블록중 다수개의 블록을 선정하여 일정시간과 일정기간 동안 하수를 채취하여서 성분을 분석하여 하수의 수질데이터를 축적하는 블록별 수질데이터축적과정(150)과;

상기 유량데이터축적과정(140)을 통하여 수집된 유량데이터와 선정된 블록의 하수분석을 통하여 확보된 수질데이터의 해석을 통하여 하수관거를 흐르는 발생하수, 침입수/유입수량, 누수량을 분석하여서 블록별 유량성분데이터부(46)에 저장하는 유량성분 데이터축적과정(160)과;

상기 축적된 블록별 수질데이터축적과정(150)을 통하여 축적된 데이터를 통하여 얻어지 하수의 수질 농도데이터와 대상 관로의 유량성분데이터를 분석 해석하여 하수 발생유량 원단위와 오염물질발생 원단위 등과 같은 발생원단위데이터를 추출하는 발생원단위 데이터축적과정(170)과;

상기 하수의 유량데이터와 유량성분데이터 및 블록별 수질데이터를 해석하여 유입하수에 대한 침입수/유입수량 및 누수량을 비교감시하는 하수감시 및 분석평가 과정(180)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하수관거의 모니터링/유지관리 시스템의 구축방법.