KR20140120498A - 지능형 물 생산관리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리시스템은 다양한 원수, 예를들어 정수, 담수, 지하수, 빗물 이외에 하천수, 하수처리수 등을 고유정보로 식별하며, 다양한 원수의 유량, 수질, 압력 등을 센싱하기 위한 원수센싱장치와, 각 수요처, 예를 들어 생활용수처, 공업용수처, 농업용수처, 하천유지용수처, 재이용수처, 비상급수처 등을 고유정보로 식별하며, 각 수요처의 사용량을 검침하고, 사용량 및 요구수질 정보를 생산관리장치에 입력하기 위한 수요처맞춤장치와, 상기 수요처맞춤장치로부터 입력된 수요처별 사용량/요구수질정보에 따라 생산계획을 수립하고, 생산시설을 이용하여 에너지 효율적으로 수요처 맞춤하여 상기 다양한 원수를 이용하여 생산관리하고 배분/및 공급하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 수원망 내의 다양한 수요처 예컨대 로부터 수요처별 사용량과 요구수질 정보를 수집하여 생산계획을 수립하고, 생산시설이 상기 생산계획에 따라 생산하고 수요처별 사용량과 요구수질에 따라서 배분 공급하는 점에서 차별화될 수 있다.

Description

지능형 물 생산관리시스템{SMART WATER PRODUCTION&MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 지능형 물 생산관리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수요처의 사용량 정보, 요구수질 정보 등을 활용하여 수요처별 공급 우선순위를 제시하고 용수생산계획을 수립하는 수요정보를 활용한 지능형 생산관리 시스템에 관한 것이다.
최근, 전지구적인 기후변화의 영향과 국지적인 기후변화에 의해 강우량 및 하천의 유량변동이 커짐에 따라 생활 및 농업용수의 공급에 대한 불확실성이 증가되고 있다.
또한, 인류 역사상 처음으로 2007년 세계 인구의 절반 이상이 도시에 거주하는 시대로 접어들었고 2025년에는 도시 거주 인구 비율이 60%까지 늘어날 것으로 예상될 뿐만 아니라, 도시지역에 수자원의 수요처가 편중되고 수자원 확보의 어려움이 증가되며, 대체 수자원을 확보하여 활용하는데 더 많은 에너지가 필요하며, 원자력이나 바이오에탄올과 같은 대체 에너지를 활용하는데에도 더 많은 수자원이 필요하다.
그런데, 기존의 물 생산관리는 도 1에 도시된 바와 같이, 감시제어시스템(500')에서 물 소비량을 일방적으로 검침하여 분석하고, 정량 생산하는 생산계획에 따라 원수(101', 102', 103' 104', 105', 105', 106', 107') 중 제한된 급수원으로부터 정량 급수하여 생산시설(400')에서 일정한 수질의 물을 정량 생산하여 상하수도망을 따라 모든 급수구역(201', 202', 203' 204', 205', 205', 206', 207')일정한 수질의 물을 급수하는 방식으로, 물 수요량에 대한 실시간 관리가 불가능하여 단순 물부족 대비를 위해 다양한 원수(101', 102', 103' 104', 105', 105', 106', 107') 급수원을 준비하는 정도로 물 생산 및 공급 계획과 같은 물 이용의 효율화가 부족한 실정이다.
따라서, 수자원 과잉지역과 부족지역간의 유기적인 분배가 이루어지지 못했으며, 각 지자체 마다 물부족을 대비하기 위하여 새로운 저수 시설 등을 마련하는 등 불필요한 시설 투자가 이루어지며, 수요와 공급의 불균형으로 인하여 기존 시설의 가동효율이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 생산한 물을 공급하고 발생한 하수를 수집하는 과정에서 누수 등으로 인한 손실 및 주변환경의 오염을 초래하며, 물의 생산과 수송에 많은 에너지가 소요되나, 중앙집중 방식의 특성상 물의 사용용도와 관계없이 과다처리함으로 인한 비용손실(예를 들어 조경요수를 먹는 물 수준으로 처리)이 발생하였고, 빗물이나 재이용수, 해수 등 다양한 종류의 수자원을 활용하는데 제한이 있기 때문에 비효율적으로 운영되었다.
따라서 물과 에너지의 연관성을 고려한 통합적인 관리방식인 스마트 워터 그리드의 필요성이 대두되고 있다.
스마트 워터 그리드는 효율성이 낮고 자원의 재이용과 다양한 수원을 이용하기 어려운 기존 수자원망에 최신 ICT기술을 도입하여 수자원관리, 물공급, 물사용의 정보화와 지능화를 이루기 위한 것이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 단순 물부족 대비가 아닌 수자원 과잉지역과 부족지역간의 유기적인 분배, 이송체계를 마련하여 불필요한 시설투자 예방, 기존시설을 활용한 수자원의 최적 이용을 실현하는 등 수자원 이용을 효율화하며, 나아가 수요맞춤형 공급량 관리 및 수질 관리를 달성할 수 있는 효과적인 운영체계를 마련한 지능형 물 생산관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리 시스템은, 다양한 원수, 예를들어 정수, 담수, 지하수, 빗물 이외에 하천수, 하수처리수 등을 고유정보로 식별하며, 다양한 원수의 유량, 수질, 압력 등을 센싱하기 위한 원수센싱장치와, 각 수요처, 예를 들어 생활용수처, 공업용수처, 농업용수처, 하천유지용수처, 재이용수처, 비상급수처 등을 고유정보로 식별하며, 각 수요처의 사용량을 검침하고, 사용량 및 요구수질 정보를 생산관리장치에 입력하기 위한 수요처맞춤장치와, 상기 수요처맞춤장치로부터 입력된 수요처별 사용량/요구수질정보에 따라 생산계획을 수립하고, 생산시설을 이용하여 에너지 효율적으로 수요처 맞춤하여 상기 다양한 원수를 이용하여 생산관리하고 배분/및 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리 시스템에 의하면, 첨단 정보통신기술을 이용하는 고효율의 차세대 물관리 인프라 시스템으로서 스마트워터그리드(Smart Water Grid) 개발의 일환으로 기존의 수자원 관리 시스템의 한계를 극복할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리 시스템에 의하면, 첨단 센서 네트워크를 이용해 실시간으로 수자원망의 안정성을 모니터링하고, 수자원망에 깨끗한 물을 효율적으로 배분, 관리, 운송할 수 있으며, 빗물이나, 해수 등 다양한 수원을 활용하고 물을 효율적으로 배분·관리·운송하여 수자원의 불균형 해소에 기여할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리 시스템에 의하면, 수자원의 이송 및 관리를 최적화하고 물 소비량을 실시간으로 모니터링하여 수자원의 불균형을 해소하고 물이용의 효율화를 추진할 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리 시스템에 의하면, 수자원 이용의 효율화는 단순 물부족 대비가 아닌 수자원 과잉지역과 부족지역간의 유기적인 분배, 이송체계를 마련하여 불필요한 시설투자 예방, 기존시설을 활용한 수자원의 최적 이용을 실현할 수 있으며, 나아가 수요맞춤형 공급량 관리 및 수질 관리를 달성할 수 있는 효과적인 운영체계를 마련할 수 있다.
도 1은 종래 물 생산관리시스템의 개념을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리시스템의 개념을 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리시스템의 구성을 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리방법을 나타내는 플로우챠트.
도 5는 도 4의 세부 플로우차트.
먼저, 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리시스템에 대해서 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리시스템의 개념을 나타내는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리시스템(1)은 크게 다양한 원수, 예를들어 정수, 담수, 지하수, 빗물 이외에 하천수, 하수처리수(101,102, 103, 104 , 105, 106, 107..)등을 고유정보로 식별하며, 다양한 원수의 유량, 수질, 압력 등을 센싱하기 위한 원수센싱장치(100)와, 각 수요처, 예를 들어 생활용수처, 공업용수처, 농업용수처, 하천유지용수처, 재이용수처, 비상급수처(201,202, 203, 204 , 205, 206, 207..) 등을 고유정보로 식별하며, 각 수요처의 사용량을 검침하고, 사용량 및 요구수질 정보를 생산관리장치(300)에 입력하기 위한 수요처맞춤장치(200)와, 상기 수요처맞춤장치(200)로부터 입력된 수요처별 사용량/요구수질정보에 따라 생산계획을 수립하고, 생산시설(400)을 이용하여 에너지 효율적으로 수요처 맞춤하여 상기 다양한 원수(101,102, 103, 104 , 105, 106, 107..)를 이용하여 생산관리하고 배분/및 공급하는 것을 특징으로 한다.
즉, 수원망 내의 다양한 수요처 예컨대 로부터 수요처별 사용량과 요구수질 정보를 수집하여 생산계획을 수립하고, 생산시설이 상기 생산계획에 따라 생산하고 수요처별 사용량과 요구수질에 따라서 배분 공급하는 점에서 차별화된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리시스템(1)에 있어서, 상기 원수센싱장치(100)는 수량 및 수압, 수질을 측정할 수 있는 센서 (101A, B, C,102A, B, C, 103A, B, C, 104A, B, C , 105A, B, C, 106A, B, C, 107A, B, C..)가 각각의 급수처, 예컨대 정수, 담수, 지하수, 빗물 이외에 하천수, 하수처리수(101,102, 103, 104 , 105, 106, 107..)과 정보적으로 연결되어 센서망을 형성할 수도 있다.
물론, 상기 원수센싱장치(100)는 스마트 패드 등의 이동통신단말기의 형태일 수도 있으며, 원수센싱 클라우드(100A)와 무선 연결된 웹 단말일 수도 있다.
상기 원수센싱장치(100)는 상기 센서 (101A, B, C,102A, B, C, 103A, B, C, 104A, B, C , 105A, B, C, 106A, B, C, 107A, B, C..)의 위치를 RFID 태그 또는 GPS 등을 이용하여 위치정보를 제공하기 위한 위치정보부(110)와, 수질 측정제어부(120), 수량 및 수압 측정제어부(130), 및 상기 수질 측정제어부(120), 수량 및 수압 측정제어부(130)에서 측정된 정보를 임시적으로 저장하기 위한 메모리부(140), 및 실시간으로 또는 상기 메모리부(140)에 일정기간 저장후 백업 전송하기 위한 통신부(150)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리시스템(100)에 있어서, 상기 수요처맞춤장치(200)는 고유의 이동통신 단말기일 수도 있으며, 스마트 폰, 터치패드 등 이동통신 단말기에 지능형 물 생산관리시스템(100)에서 제공하는 프로그램 또는 어플리케이션을 설치하여 이루어질 수 있다.
상기 수요처맞춤장치(200)는 각 수요처, 예를 들어 생활용수처, 공업용수처, 농업용수처, 하천유지용수처, 재이용수처, 비상급수처(201,202, 203, 204 , 205, 206, 207..)에 따라 사용량과 요구수질을 특정함으로써 사용자 측면에서도 수도요금 등을 줄 일 수 있으며, 물 생산 관리자 입장에서도 에너지 효율을 높일 수 있다. 또한, 상기 수요처맞춤장치(200)를 통하여 사용량 패턴에 따른 이상 신고 등을 알 수 있기 때문에 상수관망 또는 수자원망의 누수 시 사용량 패턴을 이용하여 누수감시를 하여 유수율을 관리할 수 있다.
이를 위하여, 상기 수요처맞춤장치(200)는 각 수요처, 예를 들어 생활용수처, 공업용수처, 농업용수처, 하천유지용수처, 재이용수처, 비상급수처(201,202, 203, 204 , 205, 206, 207..) 등 수자원망에 설치된 기존의 계량기(201A,202A, 203A, 204A , 205A, 206A, 207A.. )들을 이용 또는 지능형 미터링 장치로 대체하여 센서망으로 구성할 수 있다.
따라서, 상기 수요처맞춤장치(200)는 각 용수처, 즉 생활용수처, 공업용수처, 농업용수처, 하천유지용수처, 재이용수처, 비상급수처(201,202, 203, 204 , 205, 206, 207..)에 부착된 RFID 또는 gps를 이용하여 각 용수처를 고유식별하고 각 용수처의 사용량을 자동으로 실시간 검침할 수 있는 자동검침부(210)와, 수요처맞춤 생산을 위해서 사용량, 시설종류, 관망 정보, 요구수질을 입력하기 위한 사용량 입력부(220), 시설종류 입력부(230), 관망정보입력부(240), 요구수질입력부(250)을 포함하며, 이들을 통해 입력된 사용량, 시설종류, 관망 정보, 요구수질 등을 생산관리장치(300) 또는 상기 생산관리장치와 웹 상에서 쌍방향 통신이 가능한 수요처맞춤 클라우드(200A)에 전송 저장할 수 있다.
상기 사용량 입력부(220), 시설종류 입력부(230), 관망정보입력부(240), 요구수질입력부(250)는 소정의 수요처맞춤 프로그램 또는 어플리케이션이 제공되어 상기 수요처 정보와, 사용량 정보, 요구수질 정보를 제공할 수 있다.
상기 수요처 정보에는 수요처의 시설종류(시설구분, 시설목적, 위치정보, 용수사용용도 등)와 용수 이송을 위한 관망정보(연장, 관경, 매설년도 등)가 포함될 수 있으며, 사용량 정보는 수요처별 일평균/월평균 유량 및 유량패턴, 최근 요구사용량 등을 포함할 수 있으며, 요구수질 정보 입력는 수요처에서 요구하는 수질정보(수온, 탁도, 잔류염소, pH, 전기전도도 등)가 포함될 수 있다.
상기 사용량 입력부(220), 시설종류 입력부(230), 관망정보입력부(240), 요구수질입력부(250)는 각각 상기 수요처 정보, 사용량 정보, 요구수질 정보의 입력을 용이하게 상기 수요처맞춤장치(200)의 위치, 관망내 위치 등을 GPS 등을 이용하여 파악하고 주변 관망내 사용량 패턴, 시설종류, 관망정보, 수요처에 따른 대응 요구수질 등에 대한 선택 샘플을 제공하여 자동 또는 사용자가 능동으로 선택할 수 있다.
상기 생산관리장치(300)는 상기 원수센싱장치(100)와 상기 수요처맞춤장치(200)로부터의 정보가 직접 또는 원수센싱 클라우드(100A) 또는 수요처맞춤 클라우드(200A)를 통해서 선택적으로 입력되는 정보입력부(310)와, 상기 정보입력부(310)를 통해서 입력된 다양한 급수처의 수자원 정보, 수요처 정보, 사용량, 정보, 요구수질 정보를 이용하여 수요처별 공급우선순위를 결정하는 수요처별공급우선순위 결정부(320)와, 수요처별공급우선순위 결정부(320)에 의해서 선택된 우선순위 수요처에 대한 사용량 패턴을 이용하여 수요예측 기반 물 생산관리 시뮬레이션을 수행하는 수요예측 기반 시뮬레이션부(340)와, 상기 수요예측 기반 시뮬레이션부(340)의 시뮬레이션 결과에 따라 시간대별 용수생산 계획을 설정하는 시간대별 용수생산스케쥴부(340)와, 상기 시간대별 용수생산스케쥴부(340)에서 설정된 시간대별 용수생산 계획에 따라 생산시설(400)에서 생성된 다양한 수질의 용수를 수요처별로 용수배분 및 공급제어하기 위한 용수배분/공급제어부(350)를 포함할 수 있다
상기 수요처별 공급우선순위 결정부(320)는 용수배분/공급 방안을 수립하기 위한 1차 단계로서 평가항목을 대상으로 다음과 같은 우선순위 점수를 산정하고, 산정결과에 따라 수요처별 공급우선순위를 제시하며, 평가항목은 수요처의 요구수질, 수요처별 사용량, 사용패턴 및 수량변동폭, 용수사용용도(주거, 상업, 공업, 농업 등) 등으로 하며, 평가항목을 추가 또는 제외할 수 있다.
- 우선순위 점수
여기서, w = 항목별 가중치
p = 항목별 조건값
n = 항목수
- 항목별 가중치는 사용자가 임의로 설정할 수 있으며, 또는 수요처 실사용자의 의견을 반영한 현장조사 결과로 생성할 수 있다.
- 항목별 조건값은 항목별로 등급을 구분하여 설정할 수 있으며, 다음은 조건값 설정의 예를 나타낼 수 있다.
예) 사용용도의 경우, 주거용 1.0, 상업용 0.75, 공업용 0.5, 농업용 0.25로 조건값을 설정할 수 있으며, 사용자가 임의로 등급을 구분하여 조건값을 설정할 수 있다.
상기 수요예측 기반 시뮬레이션부(330)는 상기 제시된 공급우선순위에서 상위 수 개의 공급우선순위를 채택하여 용수의 생산계획을 위한 시나리오를 구성하고 수요예측에 의한 수요처별 공급예상량을 각 시나리오에 적용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
상기 수요예측 기반 시뮬레이션부(330)에서 실시하는 시뮬레이션은 각 시나리오별 용수공급의 수리적/수질적 적정성을 평가하는 것으로서 수요예측 결과를 반영한 시간대별 생산스케쥴을 생성하고 생산스케쥴에 따른 용수공급의 적정성을 양호, 보통, 기준이하로 구분하여 나타낼 수 있다.
여기서,‘양호’는 수요처의 요구수질을 만족하고 충분한 공급유량을 확보할 수 있는 것으로 잉여유량(공급여유량)이 전 수요처 사용량의 5~10%인 경우에 해당하는 경우를,‘보통’은 수요처의 요구수질을 만족하고 충분한 공급유량을 확보할 수 있는 것으로 잉여유량(공급여유량)이 전 수요처 사용량의 5%미만 또는 10%초과인 경우에 해당하는 경우를 나타낼 수 있다. 특히,‘양호’와 ‘보통’에서 잉여유량의 기준 %는 사용자가 임의로 설정할 수 있다.
또한,‘기준이하’는 수요처의 요구수질을 만족하지 못하거나 또는 충분한 공급유량을 확보할 수 없는 경우에 해당할 수 있다.
상기 수요예측 기반 시뮬레이션부(330)는 수요예측을 위해서 최근 사용량 패턴, 강수량, 기온, 습도 등을 반영할 수 있는 신경망기법을 활용할 수 있다.
상기 시간대별 용수생산 스케쥴부(340)는 상기 수요예측 기반 시뮬레이션부(330)의 시뮬레이션 결과에서 최적의 시나리오를 채택하여 시간대별 용수생산계획을 수립하고 일간/월간스케쥴로 작성한다.
이 때, 상기 시간대별 용수생산 스케쥴부(340)는 계획된 생산 스케쥴에 따라 상기 생산시설(400)에서 시간대별 공급해야 하는 시간대별 공급량 및 그 수질 정보를 분석하여 제공한다.
상기 수요처별 용수배분/공급제어부(350)는 시뮬레이션 결과에서 채택된 최적의 시나리오에 따라 용수배분/공급 계획을 설정하고, 상기 비상급수처(201,202, 203, 204 , 205, 206, 207..) 등을 생산시설(400)과 연결하는 상수관망 또는 수자원망(600)에 설치된 펌프 및 밸브(600A, 600B)의 시간대별 운전스케쥴을 작성하고 필요시 실시간 제어가 가능하도록 감시제어시스템(500)과 연동할 수 있다.
상기 수요처별 용수배분/공급제어부(350)는 용수배분/공급을 위해서 수자원망(600)의 펌프 및 밸브(600A, 600B) 제어시, 수요처별 실시간 사용량 정보, 요금정보 등을 표시하고 필요시 상기 수요처맞춤장치(200)에 해당정보를 제공할 수 있다.
이와 같이, 생산관리장치(300)와 수요처맞춤장치(200)의 쌍방향 정보통신을 통해서 수질에 대한 수요맞춤관리를 할 수 있으며, 사용량 패턴을 이용하여 누수감시를 통한 유수율 관리를 할 수 있고, 상기 수요처맞춤장치(200)가 제공하는 사용량 및 요구수질에 따라 수요예측을 하여 생산설비(400)로 하여금 효율적으로 공급량을 관리하도록 할 수 있다.
이제 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수요정보를 활용한 지능형 생산관리방법에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 물 생산관리방법을 나타내는 플로우챠트이며, 도 5는 도 4의 세부 플로우차트이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수요정보를 활용한 지능형 생산관리방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 크게는 다양한 수자원에서 수자원 위치와 수자원의 유량, 압력, 수질 등에 대한 정보 뿐만 아니라 수요처 단말로부터 입력되는 수요처별 사용량 이외의 기타 정보가 입력되는 정보입력단계(S110)와, 요처의 요구수질, 수요처별 사용량, 사용패턴 및 수량변동폭, 용수사용용도(주거, 상업, 공업, 농업 등)를 평가항목으로 하여 우선순위 점수를 산정하여 산정결과에 따라 수요처별 공급우선순위를 결정하는 수요처별 공급우선순위 결정단계(S120)와, 시간대별 용수생산계획을 수립하고 일간/월간스케쥴로 작성하여 계획된 생산스케쥴에 따라 시간대별 공급량, 수질 정보를 분석하여 표시하는 시간대별 용수생산계획 수립 단계(S130)와, 수요처별 용수배분/공급 계획을 수립하고 시간대별 펌프 및 밸브의 운전스케줄을 작성하고 필요시 실시간 제어가 가능하도록 감시제어시스템(500)과 연결하는 수요처별 용수배분/공급방안 제시단계(S140)를 포함한다.
보다 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 수요정보를 활용한 지능형 생산관리방법은 상기 정보입력단계(S110)는 수요처의 시설종류(시설구분, 시설목적, 위치정보, 용수사용용도 등)와 용수 이송을 위한 관망정보(연장, 관경, 매설년도 등을 입력하는 수요처 정보 입력단계(S111)와, 수요처별 일평균/월평균 유량 및 유량패턴, 최근 요구사용량 등을 입력하는 사용량 정보 입력단계(S113)와, 수요처에서 요구하는 수질정보(수온, 탁도, 잔류염소, pH, 전기전도도 등)를 입력하는 요구수질 정보 입력단계(S115)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수요처별 공급우선순위 결정단계(S120)는 우선순위 점수를 계산하기 위하여, 항목별 가중치와 조건값을 구하는 단계(S121)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 항목별 가중치는 사용자가 임의로 설정할 수 있으며, 또는 수요처 실사용자의 의견을 반영한 현장조사 결과로 생성할 수 있으며, 항목별 조건값은 항목별로 등급을 구분하여 설정할 수 있으며, 예를들어, 사용용도의 경우, 주거용 1.0, 상업용 0.75, 공업용 0.5, 농업용 0.25로 조건값을 설정할 수 있으며, 사용자가 임의로 등급을 구분하여 조건값을 설정할 수 있다.
한편, 시간대별 용수생산스케쥴을 생성하는 단계(S130) 전에 사용량 패턴정보를 활용한 수요예측하는 단계(S131)와, 상기 사용량 패턴정보를 활용한 수요예측에 기반하여 수요예측 기반 시뮬레이션하는 단계(S133)을 더 포함할 수 있다.
상기 수요예측 단계(S131)는 최근 사용량 패턴분석에 강수량, 기온, 습도 등을 반영할 수 있는 신경망기법을 활용할 수 있다.
상기 이와 같이 사용량 패턴정보를 활용하면, 특별한 경우를 제외하고는 또한 누수 등을 실시간으로 확인할 수 있으며,
상기 수요예측 기반 시뮬레이션하는 단계(S133)는 상기 제시된 공급우선순위에서 상위 수 개의 공급우선순위를 채택하여 용수의 생산계획을 위한 시나리오를 구성하고 수요예측에 의한 수요처별 공급예상량을 각 시나리오에 적용하여 시뮬레이션을 수행한다.
시뮬레이션은 각 시나리오별 용수공급의 수리적/수질적 적정성을 평가하는 것으로서 수요예측 결과를 반영한 시간대별 생산스케쥴을 생성하고 생산스케쥴에 따른 용수공급의 적정성을 양호, 보통, 기준 이하로 구분하여 나타낼 수 있다.
시간대별 용수생산스케쥴을 생성하는 단계(S130)는 상기 시뮬레이션 결과에서 최적의 시나리오를 채택하여 시간대별 용수생산계획을 수립하고 일간/월간스케쥴로 작성하여 제시하는 단계(S135)와, 계획된 생산스케쥴에 따라 시간대별 공급량, 수질 정보를 분석하여 표시하는 단계(S137)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 상기 수요처별 용수배분/공급방안 제시단계(S140)는 시뮬레이션 결과에서 채택된 최적의 시나리오에 따라 용수배분/공급 방안 수립하고, 시간대별 펌프 및 밸브의 운전스케쥴을 작성하고 필요시 실시간 제어가 가능하도록 감시제어시스템(500)과 연동할 수 있다.
상기 용수배분/공급을 위한 펌프 및 밸브 제어시 수요처별 실시간 사용량 정보, 요금정보 등을 표시하고 필요시 수요처에 해당정보를 제공할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 원수센싱장치 200 : 수요처맞춤장치
300 : 생산관리장치 400 : 물 생산시설
500 : 감시제어장치 600 : 수자원 망

Claims (13)

  1. 다양한 원수의 유량, 수질, 압력 등을 센싱하기 위한 원수센싱장치;
    각 수요처의 고유정보로 식별하며, 각 수요처의 사용량을 검침하고, 사용량 및 요구수질 정보를 생산관리장치에 입력하기 위한 수요처맞춤장치; 및
    상기 수요처맞춤장치로부터 입력된 수요처별 사용량/요구수질정보에 따라 생산계획을 수립하고, 생산시설을 이용하여 에너지 효율적으로 수요처 맞춤하여 상기 다양한 원수를 이용하여 생산관리하고 배분/및 공급하기 위한 생산관리장치를 포함하는 지능형 물 생산관리시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원수센싱장치는 정수, 담수, 지하수, 빗물 이외에 하천수, 하수처리수 중 적어도 2 이상에 설치된 수량 및 수압, 수질을 측정할 수 있는 적어도 2 이상의 센서와 정보적으로 연결되어 센서망을 형성하는 지능형 물 생산관리시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 원수센싱장치는 상기 센서의 위치를 RFID 태그 또는 GPS 등을 이용하여 위치정보를 제공하기 위한 위치정보부와, 수질 측정제어부, 수량 및 수압 측정제어부, 및 상기 수질 측정제어부, 수량 및 수압 측정제어부에서 측정된 정보를 임시적으로 저장하기 위한 메모리부, 및 실시간으로 또는 상기 메모리부에 일정기간 저장후 백업 전송하기 위한 통신부를 포함하는 지능형 물 생산관리시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수요처맞춤장치는 생활용수처, 공업용수처, 농업용수처, 하천유지용수처, 재이용수처, 비상급수처 중 적어도 2 이상으로 이루어진 각 용수처에 부착된 RFID 또는 gps를 이용하여 각 용수처를 고유식별하고 각 용수처의 사용량을 자동으로 실시간 검침할 수 있는 자동검침부와, 수요처맞춤 생산을 위해서 사용량, 시설종류, 관망 정보, 요구수질을 입력하기 위한 사용량 입력부, 시설종류 입력부, 관망정보입력부, 요구수질입력부을 포함하는 지능형 물 생산관리시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수요처맞춤장치는 어플리케이션 또는 다운로드된 프로그램이며, 상기 사용량 입력부, 시설종류 입력부, 관망정보입력부, 요구수질입력부를 통해 저장된 상기 사용량, 시설종류, 관망 정보, 요구수질 정보는 상기 생산관리장치 또는 웹 상의 수요처맞춤 클라우드에 전송 저장되는 지능형 물 생산관리시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 사용량 입력부, 상기 시설종류 입력부, 상기 관망정보입력부, 상기 요구수질입력부는 상기 수요처맞춤장치의 고유위치, 관망내 위치, GPS 위치 중 적어도 하나를 이용하여 주변 관망내 사용량 패턴, 시설종류, 관망정보, 수요처에 따른 대응 요구수질 등에 대한 선택 샘플을 제공하는 지능형 물 생산관리시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 생산관리장치는 상기 원수센싱장치와 상기 수요처맞춤장치로부터의 정보가 직접 또는 원수센싱 클라우드 또는 수요처맞춤 클라우드를 통해서 선택적으로 입력되는 정보입력부와, 상기 정보입력부를 통해서 입력된 다양한 급수처의 수자원 정보, 수요처 정보, 사용량, 정보, 요구수질 정보를 이용하여 수요처별 공급우선순위를 결정하는 수요처별공급우선순위 결정부와, 상기 수요처별공급우선순위 결정부에 의해서 선택된 우선순위 수요처에 대한 사용량 패턴을 이용하여 수요예측 기반 물 생산관리 시뮬레이션을 수행하는 수요예측 기반 시뮬레이션부와, 상기 수요예측 기반 시뮬레이션부의 시뮬레이션 결과에 따라 시간대별 용수생산 계획을 설정하는 시간대별 용수생산스케쥴부와, 상기 시간대별 용수생산스케쥴부에서 설정된 시간대별 용수생산 계획에 따라 상기 생산시설에서 생성된 다양한 수질의 용수를 수요처별로 용수배분 및 공급제어하기 위한 용수배분/공급제어부를 포함하는 지능형 물 생산관리시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 지능형 물 생산관리시스템을 이용한 지능형 물 생산관리방법에 있어서,
    상기 원수센싱장치 및 상기 수요처맞춤장치로부터 입력되는 적어도 2 이상의 정보가 입력되는 정보입력단계와,
    우선순위 점수를 산정하여 산정결과에 따라 수요처별 공급우선순위를 결정하는 수요처별 공급우선순위 결정단계와,
    시간대별 용수생산계획을 설정하는 단계와,
    시간대별 펌프 및 밸브의 운전스케줄을 갖는 수요처별 용수배분/공급 계획을 설정하는 단계를 포함하는 지능형 물 생산관리시스템을 이용한 지능형 물 생산관리방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수요처별 용수배분/공급 계획을 설정하는 단계는 상기 시간대별 펌프 및 밸브의 실시간 제어가 가능하도록 상기 감시제어장치와 연동하는 지능형 물 생산관리시스템을 이용한 지능형 물 생산관리방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 정보입력단계는 시설구분, 시설목적, 위치정보, 용수사용용도 중 적어도 하나의 수요처의 시설종류와, 연장, 관경, 매설년도 중 적어도 하나의 용수 이송을 위한 관망정보를 입력하는 수요처 정보 입력단계와,
    수요처별 일평균/월평균 유량 및 유량패턴, 최근 요구사용량 등을 입력하는 사용량 정보 입력단계와,
    수요처에서 요구하는 수온, 탁도, 잔류염소, pH, 전기전도도 중 적어도 하나의 수질정보를 입력하는 요구수질 정보 입력단계를 포함하는 지능형 물 생산관리시스템을 이용한 지능형 물 생산관리방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 수요처별 공급우선순위 결정단계는 우선순위 점수를 계산하기 위하여, 항목별 가중치와 조건값을 구하는 단계를 더 포함하는 지능형 물 생산관리시스템을 이용한 지능형 물 생산관리방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 시간대별 용수생산스케쥴을 생성하는 단계 전에 사용량 패턴정보를 활용한 수요예측하는 단계와, 상기 사용량 패턴정보를 활용한 수요예측에 기반하여 수요예측 기반 시뮬레이션하는 단계를 더 포함하며,
    상기 수요예측 단계는 최근 사용량 패턴분석에 강수량, 기온, 습도 등을 반영하는 신경망기법을 이용하고,
    상기 수요예측 기반 시뮬레이션하는 단계는 상기 공급우선순위에서 상위 수 개의 공급우선순위를 채택하여 용수의 생산계획을 위한 시나리오를 구성하고 수요예측에 의한 수요처별 공급예상량을 각 시나리오에 적용하여 시뮬레이션을 수행하는 지능형 물 생산관리시스템을 이용한 지능형 물 생산관리방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 시간대별 용수생산스케쥴을 생성하는 단계는 상기 시뮬레이션 결과에서 최적의 시나리오를 채택하여 시간대별 용수생산계획을 수립하고 일간/월간스케쥴로 작성하는 단계와, 상기 설정 생산스케쥴에 따라 시간대별 공급량, 수질 정보를 분석하여 표시하는 단계를 더 포함하고,
    상기 수요처별 용수배분/공급 계획 설정단계는 시뮬레이션 결과에서 채택된 최적의 시나리오에 따라 용수배분/공급 계획을 설정하는 지능형 물 생산관리시스템을 이용한 지능형 물 생산관리방법.
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