KR20120138973A - 하수관거 유량 관리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하수관거 클린 모니터링용 하수관거 유량 관리 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 종래 대형 공공 하수처리시설과 펌프장에 제한적으로 설치되던 하수관거 모니터링 시스템을 소형 하수관거에도 확대 설치할 수 있도록 하여 보다 실질적인 하수관거의 유지관리가 가능하도록 지역별 또는 구간별로 유량을 측정할 수 있는 장치와 이를 관리하는 시스템을 저비용으로 가능하도록 하는 것에 관한 것이다.

Description

하수관거 유량 관리 장치 및 방법{Apparatus and method for managing sewer pipe}
본 발명은 하수관거 클린 모니터링용 하수관거 유량 관리 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 종래 대형 공공 하수처리시설과 펌프장에 제한적으로 설치되던 하수관거 모니터링 시스템을 소형 하수관거에도 확대 설치할 수 있도록 하여 보다 실질적인 하수관거의 유지관리가 가능하도록 지역별 또는 구간별로 유량을 측정할 수 있는 장치와 이를 관리하는 시스템을 저비용으로 가능하도록 하는 것에 관한 것이다.
하수관거는 생활환경의 개선, 공중위생, 침수방지, 공공수역의 수질보전 및 건전한 물순환 등을 위한 도시의 기반 시설로 지속적인 유지 관리가 필요한 시설이다.
그런데 대부분의 공공하수관거 시설은 오우수량을 충분히 배제하지 못하며 노후화로 관이 파손되거나 매몰 및 악취발생 등 여러 가지 문제점이 나타나고 있다.
또한 강우 초기에 우수토구를 통해 CSO(Combined Sewer Overflow) 즉, 합류식 하수도에서 우천 시 하수관거, 빗물펌프장 및 하수처리장을 통해 미처리된 상태로 하천이나 공공수역으로 유입되는 월류 또는 방류되는 하수가 공공수역으로 배출되는 구조로 되어 있어 이에 대한 해결책이 요구되고 있다.
특히, 강우 초기 시 하수관저에 쌓이는 토사물 또는 슬러지 등으로 인하여 하수관로의 용량 및 성능이 충분히 발휘되지 못하고 월류현상이 발생되는 문제점이 있다.
한편 하수관거의 기능 관리 등에 대하여 환경부의 '하수도시설설치 사업업무 처리 일반지침"에서 하수관거의 기능을 유지하도록 하는 대책을 강구할 것과 초기 우수 오염부하량 파악을 위하여 모니터링 방안을 마련하도록 요구하고 있으나 대부분의 공공기관은 일부 하수관거의 개보수나 준설작업만을 시행할 뿐 하수관거의 기능을 유지하고 초기 우수 오염부하량 파악하여 관리하는 것에 대해서는 실질적인 업무가 수행되고 있지 못하는 실정이다.
이에 따라 하수관거가 도시기반시설로서의 역할과 기능을 지속적으로 유지하고 재난 및 위기상황에 적절하게 대처하기 위해서는 현재의 한정된 인력만으로도 관거 상태 및 공공수역에 대한 영향을 파악하여 하수관거를 최적으로 관리할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
도 1은 종래의 하수관로 모니터링 시스템의 개략적인 구성도로서, 하수관(20)을 통과하는 액체의 유속 및 유량을 측정하기 위하여 웨지형 초음파 센서(10)가 설치되어 있다.
콘크리트관(20)안의 바닥에 설치된 웨지형 초음파센서(10)에서 발생한 검출신호는 전선관(11)에 의해 방수된 상태로 유지되는 센서케이블을 따라 현장계기반(40)의 원격감시제어유닛(Remote Terminal Unit, 45)으로 전달된다. 현장 계기반(40)은 통신망에 의해 중앙관리컴퓨터(미도시)와 연결되어 있는데, 디지털 서비스 유닛(Digital Service Unit, 44)은 초음파센서(10)에서 취득한 아날로그 검출신호를 디지털화하여 중앙관리컴퓨터로 전송하며, 상기 원격감시제어유닛(45)은 중앙관리컴퓨터의 지시에 따라 현장설비의 감시 및 제어를 수행한다. 현장계기반(40)의 미설명부호 41은 전원부이며, 42는 역률을 개선하기 위한 콘덴서이고, 43은 연속전원공급장치(UPS)이다.
현장계기반(40)과 초음파센서(10)간을 연결하는 전선관(11) 및 그 안의 센서케이블은 지하에 매설되고, 클램프(12)에 의해 맨홀(30)의 벽체에 고정된다. 도1 중 미설명부호 31은 맨홀뚜껑이며, 32는 맨홀기초이다.
도 1은 하수(下水)가 콘크리트관(20)의 일부만을 채운 상태를 도시하는데, 이와 같이 관로의 일부만이 액체에 의해 채
워진 경우에는 도2a에 도시된 바와 같은 방법에 의하여 액체의 깊이를 측정해야 한다.
도2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 웨지형 초음파센서(10)를 이용하여 각각 액체의 깊이와 유속을 측정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a를 참고하면, 초음파센서(10)의 신호발신 및 수신부(10a)에서 방사된 초음파가 액체-기체의 경계면에서 반사되어 수신될 때까지의 초음파의 여행시간에 의해 유체의 깊이를 계산할 수 있다.
그리고, 도 2b를 참고하면, 초음파센서(10)의 신호발신 및 수신부(10a)에서 방사된 초음파신호가 하수안의 이물질 또는 공기거품 입자로부터 반사되어 수신될 때 얻은 스캔패턴에 의해 각 입자의 이동속도를 파악함으로써 매질의 유속을 계산한다. 이때, 신호발신 및 수신부(10a)는 초당 수백 번 ~ 수천 번씩 발신모드와 수신모드를 반복하기 때문에 각각의 스캔패턴에 나타난 입자의 이동형태를 분석하면 각 입자의 이동궤적과 매질의 유속을 계산할 수 있다.
이상과 같은 종래의 하수관로 모니터링 시스템에서는 하수관로의 바닥에 설치된 초음파센서로부터 액체의 깊이와 유속에 관한 데이터를 받음으로써 원격으로 하수관로 안의 하수의 흐름 상태를 파악할 수 있었다. 그러나, 이러한 종래의 하수관로 모니터링 시스템은 상당히 오염된 하수가 흐르는 관계로 슬러지(sludge) 또는 토사와 같은 이물질이 하수관로 안에 쌓이기 쉬우며, 이물질이 초음파센서 위에 부착되면 초음파신호의 발신과 수신이 곤란하게 되고 오동작 또는 고장의 원인이 된다. 종래의 하수관로 모니터링 시스템에서는 초음파센서에 쌓이는 슬러지, 토사 등의 이물질의 처리에 마땅한 대안이 없었으며 사람이 직접 들어가 청소하는 방법 정도가 가능하였다. 즉, 종래의 하수관로 모니터링 시스템에서는 초음파센서에 이물질이 쌓일 경우 사람이 맨홀을 통해 직접 들어가 청소하여야만 하였기 때문에 유지, 보수가 곤란하고 그 비용이 많이 드는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 종래 대형 공공 하수처리시설과 펌프장에 제한적으로 설치되던 하수관거 모니터링 시스템을 소형 하수관거에도 설치하여 보다 실질적인 하수관거 유지관리가 가능하도록 구간별, 지역별로 저비용으로 설치가능하도록 하는 방안을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 다중 압력센서를 활용하여 하수관거의 유량을 측정하도록 하여 1차로 중대형 하수관망의 주요지점에서 하수관거의 유량을 측정한 데이터를 수집하여 이를 중앙감시실에 설치된 통합관리시스템에 전송하여 모니터링하고 최소 유속을 확보하도록 하며 토구 및 관거의 정비 전후의 보수 효과 및 오염부하발생량, 부가의 데이터들을 측정하고 분석하여 하수관거의 정비 및 유지관리를 위한 데이터베이스를 구축하고 이를 활용하는 방안을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수관거 유량 관리 장치는,
마을 단위의 소규모 공공하수관의 맨홀과 맨홀 사이에 설치되어 하수관거의 유량을 측정하기 위한 다중압력센서;
상기 다중압력센서에서 측정된 유수의 압력값을 중계장치로 전송하기 위한 적어도 하나의 제1데이터 전송부;
상기 적어도 하나의 제1데이터 전송부로부터 데이터를 수신받아 유량 관리 서버로 전송하는 적어도 하나의 중계 전송부; 및
상기 적어도 하나의 중계 전송부로부터 데이터를 수신받아 구간별/지역별 측정 데이터를 분석하여 하수관거의 상태 정보를 판단하여 하수관거의 정비가 필요한지를 판단하는 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수관거 유량 관리 장치는,
하수관로의 접합부에 설치되며 적어도 세 개의 압력센서로 구성되는 하수관거 압력측정부;
상기 압력측정부에서 측정된 데이터를 외부의 중계 장치로 전송하기 위한 데이터 전송부;
상기 데이터 전송부에 전원을 공급하기 위한 전원관리부; 및
상기 데이터 전송부를 포함하는 장치를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성되는 하수관거 유량 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편 상기 하수관거 유량 측정부는,
상기 하수관거의 관로 내부에 노즐부가 설치되고 상기 압력측정부는 상기 노즐부와 연결되어 상기 노즐부에 유입되는 유체의 수위에 따라 변화되는 압력값을 측정하며,
상기 노즐부를 보호하는 브라켓;
상기 노즐부로 유입되는 이물질을 제거하기 위한 이물질 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 하수관거 유량 관리 장치 및 방법에 의하여 종래 대형 공공 하수처리시설과 펌프장에 제한적으로 설치되던 하수관거 모니터링 시스템을 소형 하수관거에도 설치하여 보다 실질적인 하수관거 유지관리가 가능하도록 구간별, 지역별로 저비용으로 설치가능하게 되고, 다중 압력센서를 활용하여 하수관거의 유량을 측정하도록 하여 1차로 중대형 하수관망의 주요지점에서 하수관거의 유량을 측정한 데이터를 수집하여 이를 중앙감시실에 설치된 통합관리시스템에 전송하여 모니터링하고 최소 유속을 확보하도록 하며 토구 및 관거의 정비 전후의 보수 효과 및 오염부하발생량, 부가의 데이터들을 측정하고 분석하여 하수관거의 정비 및 유지관리를 위한 데이터베이스를 구축하고 이를 활용할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 하수관거 유량측정 장치가 구비된 유량관리 시스템의 설치 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 하수관거 유량 관리 장치에서 구간별 수위 측정장치의 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다중압력센서를 이용한 유량측정 장치에서 측정되는 압력값에 따른 수위를 보정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 압력센서와 통상의 유속을 측정하는 장치로부터 유량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 하수관거 유량 관리 장치에서 하수관거를 정비하기 위한 구성의 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 하수관거 유량 관리 장치를 종래의 하수관거에 설치하는 예시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 하수관거 유량 관리 장치를 이용한 하수관거 클린 모니터링 시스템의 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 하수관거 유량측정 장치가 구비된 유량관리 시스템의 설치 예시도이다.
이에 대하여 구체적으로 설명하면,
먼저 마을 하수관거와 같은 소규모 공공하수관의 맨홀과 맨촐사이의 하수관거 유량을 측정하기 위한 측정장비로 본 발명에 따른 멀티 압력센서를 활용하여 적어도 3가지의 압력값을 측정한다. (01-A)지점은 하수관거의 시작점에 설치된 측정장비를 예시한 것이다.
(01-B)지점은 측정 대상 하수관거의 끝점에 본 발명에 따른 유량측정 장치가 설치되는 예시로, 상기와 같이 하수관에 끝점에 유량측정 장치를 설치하는 이유는 하수관거의 시작점과 끝점에서의 유슈량의 차이를 분석하여, 하수관의 파열, 토사물 퇴적 등과 같은 분석데이터의 기초값으로 활용하기 위한 것이다.
한편 특정 지역내의 하수관로의 측정장비에서 수집된 측정데이터는 1차 데이터 수집장소인 중대형 차집관로, 펌프장 및 하수처리시설로 수집됨. 하수관거의 시작과 끝점에 대한 데이터는 150/400MHz의 무선네트워크 또는 TCP/IP, RS485통신 등을 활용하여 전달할 수 있다.
(02-A)와 구별되는 타지역의 중간 데이터 수집지점으로 라우터와 같은 중계기가 (02-B)에서와 같이 설치되며, 1차 수집된 측정데이터는 서버로 전달된다. 이때 데이터 상기에서 설명한 통신 장치에 의해 전송될 수 있다.
(02-A), (02-B)의 구간별-지역별에서 1차수집된 측정데이터가 최종 전달된 서버(03-0)는 구간별-지역별로 수집된 데이터는 구간별, 지역별 하수관거 모니터링을 위한 구간별 측정데이터 수집/종합/분석, 구간별 유수량, 상태정보 분석, 하수관거 정비 의사결정 등의 업무를 수행한다.
도 4는 본 발명에 따른 하수관거 유량측정에서 구간별 수위 측정장치의 개략적인 구성도이다.
본 발명에 따른 구간별 유수량 즉, 수위 측정장치는 기존의 관로 보수작업 또는 신규설치시 관로의 접합부와 동일한 규격으로 개발되며, 이는 관로내부에 설치되는 노즐부, 노즐부를 보호하는 브라켓, 노즐과 연결되어 노즐속에 유입되는 유체의 수위에 따라 변화되는 압력값을 측정하는 3종 압력센서부, 이물질로 인해 막힐 수 있는 노즐부의 공기를 밀어내는 소형 공기펌프부와 이를 제어하고 통제하는 중앙처리부, 상기 기능부에 전원을 공급하는 전원관리부와 측정된 데이터를 외부로 전송하는 무선전송부로 구성된다.
구체적으로 01의 측면부를 살펴보면, 측정노즐 (a),(b),(c)는 측정되는 위치의 단계를 주어 흐르는 유속 및 유량에 대한 다양한 평가가 가능하게 하고, 측정노즐 브라켓은 흐르는 유체에 포함되는 각종 부산물로부터 측정노즐의 이탈 및 손상을 방지한다.
02의 측변 절단부를 살펴보면, 단계별로 설정된 노즐은 각각의 유체 레벨에 따라 노즐(c)는 level 1-최저점, 노즐(b)는 level 2-중간점, 노즐(c)는 level 3-최고점에서부터 압력을 측정한다.
상기와 같이 단계별 압력을 측정할 때의 장점은 하위레벨의 노즐이 토사물 및 슬러지 등의 이물질 등에 막히더라도 초기 우수 시에 증가되는 유량을 측정할 수 있으며, 각각의 레벨단계에 미리 설정된 압력값과 하위레벨에서 실질적으로 측정되는 압력값을 비교하여 유량흐름 상태 및 유속을 측정할 수 있다는 것이다.
각각의 노즐은 서로 다른 압력센서에 연결되고, 각각의 압력센서에서 측정된 측정값은 중앙처리장치를 통해 필터링되어 무선/유선전송모듈에 의해 외부로 전달된다.
03의 노즐 오염물 및 수위 필터링 장치에 대해 설명하면, 먼저 노즐절단부위는 이물질에 의해 막히는 것을 방지하기 위해 메쉬구조의 필터구조를 갖으며, 노즐절단부위의 이물질 침투를 막기 위한 메쉬구조로 되어 있다. 한편 상기와 같은 메쉬 구조는 수위의 출렁거림과 잔 물결에 따른 수위측정값의 변화를 잔잔한 평균 수위값으로 자동 필터링하는 효과를 가지게 된다. 본 발명에 따른 노즐은 기름과 슬러지등의 이물질이 들러붙지 않은 재질의 튜브를 사용하거나, 이물질이 들러붙더라도 완전히 막히지 않을 정도의 충분히 넓은 튜브를 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 다중 압력센서를 이용한 수위측정 장치의 동작에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저 1레벨(긴노즐), 2레벨(중간노즐), 3레벨(짧은노즐) 노즐의 끝단에 설치되는 압력센서는 모두 동일한 압력측정범위를 갖는 압력센서로 102mmH2O(0.15psi)의 압력센서의 경우 Zero Output이 0.412~0.588Vdc의 출력값을 보이며, 0~12cm의 범위내의 수위를 측정가능하며, MAX값 0.588Vdc에서 더 이상 변화가 없음. 이는 3개의 다중 압력센서가 설치되고 각 1레벨의 경우 최하단부에서 5cm이상에 설치되고, 2,3레벨별 10Cm간격으로 설치되면 하수관거에서 일반적으로 사용하는 30cm 2P 주름관의 수위를 측정할 수 있다. 3레벨의 압력센서는 실제측정수위 5cm와 만수위시 하수관내 압력을 추가적으로 측정할 수 있도록 잔여압력치를 활용할 수 있다.
한편 30cm하수관거 이상 또는 이하의 하수관거 사용되는 압력센서의 값과 노즐의 길이를 차별화하여 사용함으로써 300cm까지의 하수관거에 대한 수위를 측정 할 수 있게 된다.
1레벨 센서노즐이 하수관거 바닥에서 5Cm상단으로 오프셋을 두어 설치되는 이유는, 적은 하수유량의 경우 측정데이터의 활용성이 적으며, 하수관거 바닥에 적층되는 슬러지 또는 토사로 인한 상습 막힘을 방지하기 위한 것이고, 50mmH2O(0.07psi)의 경우 Zero Output이 0.412~0.588Vdc의 출력값을 보이며, 0~5.5Cm정도의 수위측정이 가능하나, 일반적으로 사용되는 하수관거의 직경인 30Cm를 측정하기에는 다수의 압력센서가 필요하다.
도 5는 본 발명에 따른 다중압력센서를 이용한 유량측정 장치에서 측정되는 압력값에 따른 수위를 보정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
하수관거의 수위(H)는 오프셋값과 레벨1 내지 레벨 3의 압력센서에서 측정되는 수위값을 합한 값에서 레벨별 중복 수위값을 뺀 값이다.
한편 만수위 이상에 대해서는 레벨 3의 압력센서에서 측정되는 만수위 이상의 압력값을 빼준다.
상기에서 오프셋값은 레벨 1 압력센서의 설치 오프셋값을 측정하여 이용한다.
한편 유속을 측정한 값을 이용할 수도 있는데, 유속 측정하는 장치에 대해서는 해당 기술 분야에서 잘 알려져 있으므로 그 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 6은 도 5의 압력센서와 통상의 유속을 측정하는 장치로부터 유량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
하수관거내의 수위와 유속이 측정되면 하수관거가 수평으로 놓여졌다는 가정하에(실제 설치는 5도이하의 경사를 유지하나, 실제 측정이 어렵고 작은 경사에서의 유량오차율을 극히 미미하다), 수평 원통 하수관로에서의 분당 유량을 계산하는 방법은 하기와 같다.
Y = A × V
A = R2(θ - sin(θ))/2
θ = 2×acos((R-H)/R)
Y = R2(θ - sin(θ))/2 × V × 60
상기에서, Y는 유량, A는 유량단면적, V는 유속, R은 관로반지름, H느 유량 높이이다.
상기에서 설명한 유량측정장치가 정상적으로 동작하도록 하기 위해서는 유량측정장치로 유입되는 슬러지 등의 오물을 차단하여야 한다.
이를 위해 본 발명에서는 수위에 따른 3단계 노즐 튜브로 차등 수위 측정방법을 이용하여 오류를 방지한다.
즉, 30cm 표준 하수관의 경우 1레벨 노즐과 압력센서는 하수관내 유량이 존재할 때 (최하위 노즐 설치위치, 현재 5cm) 항상 동작하나, 수위가 절반(하수관 바닥에서 15cm의 수위)일 때까지 압력 변화를 측정하고 이를 수위로 환산하며, 2레벨 노즐과 압력센서가 동작하는 범위는 절반수위에서 상단 10cm까지 그리고 3레벨 노즐과 압력센서가 동작하는 번위는 하수관거의 내경 최상단 만수위에서 아래 5cm까지의 수위 및 만수위에서의 하수관거내의 추가압력을 측정하고 수위가 절반 이하에서 1레벨 압력센서가 동작하는 동안 2, 3레벨 압력센서는 하수관내에 존재하는 기압측정이 가능하게 된다.
이와 같은 방법으로 하수관거내의 슬러지 및 토사에 의해 1레벨 노즐이 완전히 막히는 경우라도 절반 수위 이상의 하수관거내 수위는 측정가능하며, 해당 지점에서의 슬러지 및 토사 준설작업 지시가 가능하게 되며 특정 레벨의 압력센서 오동작시 2개의 센서와의 복합 측정을 통한 측정오류를 보정할 수 있게 된다.
다른 방법으로 에어스톤을 활용한 필터링으로 달성가능한데, 도 7은 개략적인 설치도면이다.
에어스톤을 활용하여 오염물이 노즐을 타고 튜브 내부로 이동하여 튜브 내부를 오염시키는 것을 방지하며, 입자가 큰 특정오염물에 의해 노즐의 입구가 막히는 증상을 방지할 수 있으며, 불규칙적인 물의 유입에 대한 압력측정값의 노이즈를 방지하며, 물의 유입면적을 넓힘으로써 노즐이 쉽게 막히는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 유량측정장치에서 하수관거를 정비하기 위한 구성의 예시도이다.
에어스톤을 활용하여 노즐 끝에서의 오염물에 대한 필터링은 가능하나, 슬러지와 같은 미세 오염물에 에어스톤 표면이 오염될 수 있다.
만일 미세 오염물에 의해 에어스톤 표면이 오염되는 경우, 센서 모듈에 내장된 에어펌프를 활용하여 10회/일 정도로 수분간 튜브 안쪽에서 노즐외부로 공기를 배출함으로써 에어스톤 표면에 고착될 우려가 있는 외부 오염물을 방출함으로써 에어스톤을 청결하게 유지하여 노즐입구가 막히는 것을 방지할 수 있다.
압력센서모듈 내부에 설치되는 에어펌프 및 출력에 따른 압력센서의 손상 및 압력측정시 에어펌프로 유실되는 압력분을 조절하기 위하여 노즐 입력 1포트, 압력센서 및 에어펌프 출력 2포트용 솔레노이드 밸브를 활용하여 압력측정과 노즐청소 시점을 명확히 구분한다.
평상시 하수관거의 각 노즐의 압력을 측정할 경우 솔레노이드 밸브 V1, V2, V3의 a,c포트 개방하고, 에어펌프에 의해 레벨 1의 노즐을 청소하는 경우 솔레노이드 밸브 V1의 b,c포트만 개방되고, V2, V3의 포트는 평상시의 a,c포트를 유지함으로써, 에어펌프의 압력은 L1 노즐에만 가해지고 L1노즐만을 청소할 수 있다.
한편 V1, V2, V3의 모든 b포트가 개방될 경우 압력이 약한 노즐로 에어펌프의 기압이 빠지는 현상이 발생할 수 있으므로, 개별 포트를 제어함으로써 특정 노즐에 압력을 가해 노즐 청소가 가능하게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 유량측정장치를 종래의 하수관거에 설치하는 예시도이다.
본 발명에 따른 유량측정장치는 하수관 보수공사 또는 신규 설치공사시 기존의 접합부를 대신해 동일하게 제작되어 설치되며 외부로의 측정데이터 전달을 위한 안테나 연결부와 외부전원 인입을 위한 추가 보강공사가 실시된다.
상기에서와 같이 종래 하수관거의 맨홀 양쪽 끝단에 설치되는 유량측정장치는 각각의 하수관로에서 발생되는 압력차를 활용하여 유량, 퇴적물에 의한 압력차 등을 활용하여 유량을 측정한다.
좌측은 하수관거의 시작점, 우측은 하수관거의 끝점이라고 할 Eo, M01 : 초기에 유량에 많이 유입되었다가 끝점에서 유량이 줄어듬. 하수관로의 파열 또는 유수발생으로 판단한다.(M01).
초기에 유량이 적게 측정되었으나 끝점에서 유량이 늘어드는 형태의 측정데이터는 하수관거 중간에 퇴적물 등이 쌓여있는 것으로 판단 하수관 점검 및 준설작업이 필요한 상태라고 판단한다.(M02)
시작과 끝점에서 측정된 데이터가 동일한 상태로 정상적인 하수관 상태라고 판단한다.(M03)
신규 또는 보수작업으로 하수관의 맨홀 양쪽 끝단뿐만아니라 중간부위에 설치된 유량측정센서에 의해 중간부위의 유량이 증가된 경우 하수관의 중간부위와 같은 특정 공간에서의 퇴적물이 쌓이고 있다고 판단한다.(M04)
도 9는 본 발명에 따른 하수관거 유량측정장치를 이용한 하수관거 클린 모니터링 시스템의 예시도로, GIS엔진을 활용한 맵정보를 기반으로 하수관거 및 유량측정센서의 설치위치를 보여주고 있으며, 하수관거의 이상발생시 (A) 지점과 같이 기존의 하수관거와 다른 색과 굵기로 알람기능이 구비할 수 있다. 한편 내부 분석 및 의사결정 알고리즘에 의거 즉각적인 하수관거 유지관리로 실행되도록 활용될 수 있다.
상기와 같은 시스템에서 유량측정센서 설치 기준은 조사지점 수에 따라 각각의 맨홀의 배수분구에서 주요 간선관거별 다수의 지점을 선정하고, 각각의 가정에서 배출되는 시점이 아닌 1차 집합 맨홀에서 2차 맨홀까지의 지점을 지정하되 복수로 한다. 한편 계측 및 측정위치는 하수관거의 접합부에 설치시 접합부의 상단 제어 및 전송장비가 상단에 올 수 있도록 하고 공사시 발생하는 이물질로 노즐이 막히지 않도록 한다.
20: 하수관 10: 초음파 센서
11: 전선관 12: 클램프
40: 현장계기반 41: 전원부
42: 역률 개선 콘덴서 43: 연속전원공급장치
44: 디지털 서비스 유닛 45: 원격감시제어유닛

Claims (3)

  1. 하수관거 유량 관리 장치에 있어서,
    마을 단위의 소규모 공공하수관의 맨홀과 맨홀 사이에 설치되어 하수관거의 유량을 측정하기 위한 다중압력센서;
    상기 다중압력센서에서 측정된 유수의 압력값을 중계장치로 전송하기 위한 적어도 하나의 제1데이터 전송부;
    상기 적어도 하나의 제1데이터 전송부로부터 데이터를 수신받아 유량 관리 서버로 전송하는 적어도 하나의 중계 전송부; 및
    상기 적어도 하나의 중계 전송부로부터 데이터를 수신받아 구간별/지역별 측정 데이터를 분석하여 하수관거의 상태 정보를 판단하여 하수관거의 정비가 필요한지를 판단하는 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거 유량 관리 장치.
  2. 하수관거 유량 관리 장치에 있어서,
    하수관로의 접합부에 설치되며 적어도 세 개의 압력센서로 구성되는 하수관거 압력측정부;
    상기 압력측정부에서 측정된 데이터를 외부의 중계 장치로 전송하기 위한 데이터 전송부;
    상기 데이터 전송부에 전원을 공급하기 위한 전원관리부; 및
    상기 데이터 전송부를 포함하는 장치를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성되는 하수관거 유량 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거 유량 관리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하수관거 유량 측정부는,
    상기 하수관거의 관로 내부에 노즐부가 설치되고 상기 압력측정부는 상기 노즐부와 연결되어 상기 노즐부에 유입되는 유체의 수위에 따라 변화되는 압력값을 측정하며,
    상기 노즐부를 보호하는 브라켓;
    상기 노즐부로 유입되는 이물질을 제거하기 위한 이물질 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거 유량 관리 장치.
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