KR20150106210A - Monitoring based expert system for dredged soil transporting - Google Patents

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KR20150106210A
KR20150106210A KR1020140028439A KR20140028439A KR20150106210A KR 20150106210 A KR20150106210 A KR 20150106210A KR 1020140028439 A KR1020140028439 A KR 1020140028439A KR 20140028439 A KR20140028439 A KR 20140028439A KR 20150106210 A KR20150106210 A KR 20150106210A
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김현택
정순용
김은성
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(주)나다건설
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Abstract

The present invention relates to a dredged soil transferring expert system, and, more specifically, to a system for transferring dredged soil through a pipeline to a location at a long distance. The dredged soil transferring expert system enables a user to determine flow characteristics such as a sinking speed by monitoring, in real time, a flow state in the pipeline such as pressure and a flow speed of the dredged soil transferred through the pipeline. Moreover, the dredged soil transferring expert system enables the user to suggest whether pressure of a pump should be increased after quickly determining whether current pressure of the pump is appropriate based on degrees of decrease in pressure and the flow speed.

Description

모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템{MONITORING BASED EXPERT SYSTEM FOR DREDGED SOIL TRANSPORTING}[0001] MONITORING BASED EXPERT SYSTEM FOR DREDGED SOIL TRANSPORTING [0002]

본 발명은 준설토 이송 전문가 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 준설토를 배관에 의해 장거리로 이송하기 위한 시스템에 있어서, 배관을 통하여 이송되는 준설토의 압력과 유동속도 등 배관내의 유동상태를 실시간으로 모니터링하여 침강속도 등의 유동특성을 판단할 수 있게 함과 아울러, 압력강하량과 유동속도의 감소 정도를 토대로 현재의 펌프압력이 적절한지 여부를 신속하게 판단한 후 펌프압력의 가압여부를 정확하게 제시할 수 있게 한 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a dredged soil transfer expert system, and more particularly, to a system for transferring dredged soil to a long distance by piping, in which real-time monitoring of the flow state of piping such as pressure and flow rate of dredged soil conveyed through piping It is possible to quickly determine whether the present pump pressure is appropriate based on the amount of pressure drop and the degree of decrease in the flow velocity, Monitoring based dredged soil transfer expert system.

일반적으로 해안이나 하천의 준설에 있어, 준설선에 의해 파내진 준설토(모래, 진흙 등)를 육상의 처리장으로 배송하여 매립이나 토목/건축용 재료로 활용한다. 이와 같은 준설 작업에 있어서는, 준설선의 성능 및 준설 생산량에 대해 실시간으로 분석하여 궁극적으로는 준설 효율 향상을 도모하게 된다. 그리고, 준설선의 성능(펌프 효율) 및 준설 생산성 등의 분석을 위해서는, 준설토의 방사능 밀도, 유량, 압력, 차압 등의 계측이 필연적이게 된다.Generally, dredging (sand, mud, etc.) dredged by a dredger is delivered to a land treatment plant for dredging of coastal or riverbed and used as landfill or civil engineering / construction material. In such a dredging operation, the performance of the dredger and the dredging production amount are analyzed in real time, ultimately improving the dredging efficiency. In order to analyze dredging performance (pump efficiency) and dredging productivity, it is necessary to measure the radioactive density, flow rate, pressure, differential pressure, etc. of the dredged soil.

한편, 근래에는 준설과 배송 및 환경 영향에 대해 실시간으로 성능과 효율을 분석하기 위한 이른바 ‘유비쿼터스 준설 모니터링 시스템’에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 유비쿼터스 준설 모니터링 시스템은 준설선의 성능(펌프 효율) 및 준설 생산량을 실시간으로 분석하기 위한 이른바 ‘준설 배송관 모니터링 시스템’을 포함하여, ‘준설 환경 모니터링 시스템’과 ‘준설선 모니터링 시스템’을 아우르는 통합 모니터링 시스템을 지칭하곤 한다.On the other hand, researches on so-called "ubiquitous dredging monitoring system" for analyzing performance and efficiency in real time about dredging, delivery and environmental influence are being carried out. This ubiquitous dredging monitoring system includes a so-called 'dredging distribution pipe monitoring system' for real-time analysis of the performance (pump efficiency) and dredging production of dredger, and also provides integrated monitoring System.

이처럼 준설토를 이송하는 배송관 내부의 상태를 모니터링 하고자 하는 시도들이 이루어지고 있으며, 근래에는 대한민국 등록특허 제10-0864162호에 개시된 바와 같이 배송관의 차압을 측정하기 위한 ‘마노미터(Manometer)’라고 하는 차압 측정 장치 등을 이용하기도 하였다.Attempts have been made to monitor the inside of the delivery pipe for conveying the dredged soil. Recently, as disclosed in Korean Patent No. 10-0864162, there has been known a so-called " manometer " A differential pressure measuring device or the like.

그러나, 이러한 종래의 차압 측정 장치는 준설토를 고압으로 이송하는 준설 배송관에 그대로 적용하기에는 장치가 너무 커지거나 실제 사용하기 불편한 문제점들이 있었는바, 종래의 차압 측정 장치를 대한민국 등록특허 제10-0864162호에 개시된 바와 같이 개량하여 준설 배송관에 이용할 수 있게 한 형태가 제안되기도 하였다.However, such a conventional differential pressure measuring apparatus has problems that the apparatus is too large to be applied to a dredge delivery pipe for conveying dredged soil at high pressure, or that it is inconvenient for actual use. The conventional differential pressure measurement apparatus is disclosed in Korean Patent No. 10-0864162 As shown in FIG. 1, the dredging distribution pipe can be improved.

그러나, 이처럼 준설 배송관의 압력을 측정할 수 있도록 개선된 차압 측정 장치의 경우 차압 측정이 간편해졌다는 장점은 있으나, 측정된 차압이 무엇을 의미하는지, 그리고 어떠한 조치를 취해야 하는지에 대한 정확한 정보를 제공하지 못하는 문제점이 있었는바, 차압 측정 장치에서 측정된 값을 토대로 별도의 전문가들이 분석한 후에야 측정된 차압이 의미하는 내용과 그에 따른 조치가 결정될 수 밖에 없어 장거리에 걸쳐 길게 이루어져 있는 배관 내부에 퇴적토들이 누적되면서 발생되는 준설토의 이송 효율 저하에 신속하고 적절하게 대처할 수 없는 문제점이 있었다.However, the improved differential pressure measuring device, which can measure the pressure of the dredging delivery pipe, is advantageous in that it makes it easier to measure the differential pressure, but provides accurate information on what the measured differential pressure means and what action to take However, since there is a problem that the specialists analyze by the measurement value measured by the differential pressure measuring device, the meaning of the measured differential pressure and the action to be taken are determined only. Therefore, sediments in the long pipe There is a problem in that it is not possible to quickly and appropriately cope with the reduction in the conveying efficiency of the dredged soil generated as the accumulation occurs.

또한, 준설토들을 이루는 함유물이나 입자들의 종류 또는 특성에 따라 측정된 차압이 의미하는 것이 상이하고, 그에 대한 적절한 대처방법도 상이함이 일반적인바, 그에 대한 전문적인 지식과 경험이 없는 일반적인 준설토 이송시스템 운영자 또는 근로자로서는 준설토의 함유물이나 입자 종류 또는 특성에 따라 준설토의 이송 효율을 효과적으로 유지하거나 향상시킬 수 있는 적절한 판단과 조치를 취하기 어려운 문제점이 있었다.Also, it is common that the differential pressure measured according to the kind or characteristic of the inclusions or particles constituting the dredged soil is different, and the proper coping methods thereof are also different. In general, there is a general dredged soil transportation system As operators or workers, it has been difficult to take appropriate judgments and measures to effectively maintain or improve the transport efficiency of dredged soil depending on the content or type or characteristics of the dredged material.

그에 따라, 준설토의 특성에 대한 전문적인 지식을 보유하지 않은 일반 운영자나 근로자들로서도 준설토가 이송되는 유동특성을 용이하게 파악할 수 있을뿐만 아니라, 유동특성의 변화에 따라 적절한 대처방안, 즉 펌프압력의 가압 여부를 신속하면서도 정확하게 판단하여 펌프압력을 조절할 수 있게 함으로써, 준설토의 이송효율을 향상시킬 수 있게 한 새로운 시스템이 더욱 요청되고 있다.As a result, general operators or workers who do not have the expertise on the characteristics of dredged soil can easily grasp the flow characteristics of the dredged soil transported. In addition, appropriate measures such as pump pressure A new system that can improve the conveying efficiency of the dredged soil is further demanded by making it possible to quickly and accurately judge whether or not the pressurization can be performed to adjust the pump pressure.

대한민국등록특허 제10-0864162호Korean Patent No. 10-0864162

본 발명은 준설토를 배관에 의해 장거리로 이송하기 위한 이송시스템에 있어서, 배관을 통하여 이송되는 준설토의 압력과 유동속도 등 배관내의 유동상태를 실시간으로 모니터링하여 침강속도 등의 유동특성을 판단할 수 있게 함과 아울러, 압력강하량과 유동속도의 감소 정도를 토대로 현재의 펌프압력이 적절한지 여부를 신속하게 판단한 후 펌프압력의 가압여부를 정확하게 제시할 수 있게 한 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템을 제공함에 있다.The present invention relates to a conveying system for conveying dredged soil to a long distance by piping, which can monitor the flow state of piping such as pressure and flow rate of dredged soil conveyed through piping in real time to determine flow characteristics such as settling velocity Based dredging transfer expert system that can promptly determine whether the current pump pressure is appropriate based on the degree of decrease in pressure drop and flow rate, and then accurately indicate whether or not the pump pressure is pressurized .

상기 과제를 해결하기 위한 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템은,A monitoring-based dredging soil transfer expert system for solving the above-

배관을 통하여 이송되는 준설토의 시료를 이용한 실험에 의해 측정된 실험데이터를 지식베이스에 저장하는 실험데이터 저장부; 상기 배관에 설치되며, 배관을 통해 이송되는 준설토의 압력과 유동속도를 측정하여 준설토의 유동상태를 모니터링하는 센서부; 상기 센서부에서 측정된 배관 내부의 압력과 유동속도로 이루어진 모니터링 값을 측정시각과 함께 디지털 수치로 변환하여 지식베이스에 저장하는 데이터 수집부; 상기 데이터 수집부에 의해 변환된 모니터링 값을 유무선 통신수단에 의해 수령하고, 상기 모니터링 값과 실험데이터를 이용하여 마찰계수와 침강속도를 산출하는 데이터 분석부; 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값에 의해 파악되는 준설토의 유동특성을 과거의 준설토 이송 중에 사용되었던 유동특성과 비교하거나, 상기 실험데이터 저장부에 의해 저장되어 있는 실험데이터에 의해 산출된 상태지수와 비교하여, 현재의 펌프압력이 준설토의 모니터링 값에 의해 파악되는 유동특성에 적합한지 여부를 평가하는 전문가 추론부; 및 상기 데이터 수집부에서 변환된 모니터링 값과 상기 전문가 추론부에서 평가된 펌프압력의 적절성 여부를 표출하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An experimental data storage unit for storing experiment data measured in an experiment using a sample of dredged soil transferred through a piping in a knowledge base; A sensor unit installed in the pipeline for monitoring a flow state of the dredged soil by measuring the pressure and the flow rate of the dredged soil conveyed through the piping; A data collecting unit for converting a monitoring value, which is measured by the sensor unit into a pressure and a flow rate, into a digital value together with a measurement time and storing the digital value in a knowledge base; A data analyzer for receiving the monitoring value converted by the data collecting unit by wired / wireless communication means and calculating a friction coefficient and a sedimentation rate using the monitoring value and the experimental data; Comparing the flow characteristic of the dredged soil detected by the monitoring value measured by the sensor unit with the flow characteristic used during the past dredged soil transportation or comparing with the state index calculated by the experimental data stored by the experimental data storage unit An expert reasoning unit for evaluating whether or not the present pump pressure is suitable for the flow characteristics recognized by the monitoring value of the dredged soil; And a display unit for displaying the monitoring value converted by the data collection unit and whether the pump pressure evaluated by the expert reasoning unit is appropriate.

이때, 상기 실험데이터 저장부는 준설토의 시료를 실험하여 측정된 실험데이터를 토대로 자가학습기반(Unsupervised learning based algorithm) 패턴인식기법에 의해 상태지수를 도출한 후, 그 지수값을 상기 지식베이스에 함께 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the experimental data storage unit extracts a state index by an unsupervised learning based pattern recognition technique based on experimental data obtained by experimenting a sample of dredged soil, and then stores the index value together with the knowledge base .

또한, 상기 데이터 분석부는,In addition,

관성력과 점성력의 비를 나타내는 레이놀즈 수(Re)를 연산하는 레이놀즈 수 산출부; 레이놀즈 수(Re)가 상기 레이놀즈 수 산출부에서 산출된 값일 때에 준설토가 이송되는 배관내의 마찰계수(f)를 연산하는 마찰계수 산출부; 배관내에 퇴적된 준설토 입자가 배관내에서 움직이기 시작하는 최저속도를 나타내는 최저유동화속도를 연산하는 최저유동화속도 산출부; 및 유속이 작을 때 준설토 입자가 배관내에서 퇴적을 시작하는 최대속도를 나타내는 침강속도를 연산하는 침강속도 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A Reynolds number calculation unit for calculating a Reynolds number Re indicating a ratio of an inertia force and a viscous force; A friction coefficient calculating unit for calculating a friction coefficient (f) in a pipe to which the dredged material is fed when the Reynolds number (Re) is a value calculated by the Reynolds number calculating unit; A minimum fluidization speed calculation unit for calculating a minimum fluidization speed indicating a minimum velocity at which the dredged particles deposited in the piping start moving in the piping; And a sedimentation velocity calculation unit for calculating a sedimentation velocity indicating a maximum velocity at which the dredged particle starts to deposit in the pipe when the flow velocity is small.

또한, 상기 전문가 추론부는,In addition, the expert-

과거의 준설토 압송 중 측정되었던 모니터링 값과 이를 토대로 적용되었던 유동특성을 지식베이스에 누적 저장하는 과거데이터 저장부; 및 현재 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값을 이용하여 상기 데이터 분석부에서 산출된 값에 의해 현재의 유동특성을 평가한 후 펌프압력의 적절성 여부를 제시하는 펌프압력 평가부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A past data storage unit for cumulatively storing the monitoring values measured during the dredging press operation of the past and the flow characteristics based on the monitoring values; And a pump pressure evaluating unit for evaluating a current flow characteristic by a value calculated by the data analyzing unit using the monitoring value measured by the sensor unit at present and presenting whether the pump pressure is proper or not. do.

이때, 상기 펌프압력 평가부는, 현재 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값과 상기 데이터 분석부에서 산출된 값을 과거의 준설토 압송과 관련되어 상기 지식베이스에 저장되어 있는 과거데이터와 비교하여 현재 펌프압력의 적절성을 판단하는 과거데이터 비교부를 포함하는 것을 특징으로 한다.At this time, the pump pressure evaluating unit compares the monitoring value currently measured by the sensor unit and the value calculated by the data analyzing unit with past data stored in the knowledge base in relation to the past dredged soil pressurization, And a past data comparing unit for determining suitability.

또한, 상기 펌프압력 평가부는, 상기 실험데이터 저장부에 의해 지식베이스에 저장되어 있는 현재 이송 중인 준설토 시료의 물성을 나타내는 실험데이터와, 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값을 토대로 지도학습기반(Supervised learning based algorithm) 패턴인식기법에 의해 현재 펌프압력의 적절성을 판단하는 현재데이터 추론부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The pump pressure evaluating unit may be configured to calculate the pump pressure based on the experimental data showing the physical properties of the currently transported dredged soil sample stored in the knowledge base by the experiment data storage unit and the supervised learning based on the monitoring value measured by the sensor unit. based algorithm pattern recognition technique to determine the suitability of the current pump pressure.

본 발명은 배관을 통하여 이송되는 준설토의 압력과 유동속도 등 배관내의 유동상태를 실시간으로 모니터링하여 마찰계수나 침강속도 등의 유동특성을 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.The present invention is capable of easily grasping the flow characteristics such as the friction coefficient and the sedimentation rate by monitoring the flow state in the piping such as the pressure and the flow rate of the dredged soil conveyed through the piping in real time.

또한, 본 발명은 준설토가 이송되는 장거리에 걸친 배관에서의 압력강하량과 유동속도의 감소 정도를 토대로 현재의 펌프압력이 적절한지 여부를 신속하게 판단한 후 펌프압력의 가압여부까지도 정확하게 알려줄 수 있는 효과가 있다.Further, the present invention can quickly determine whether or not the present pump pressure is proper based on the amount of pressure drop and the degree of decrease in the flow rate in piping over a long distance where the dredged soil is transported, have.

또한, 본 발명은 실제 이송되는 준설토 자체의 고유한 특성인, 함니율(함수율), 점도, 공극율, 입도. 밀도에 의해 도출되는 값에 의해 준설토가 배관내에 퇴적될 수 있는 침강속도를 산출한 후, 준설토의 퇴적을 방지할 수 있는 유동속도를 유지하기 위한 펌프압력의 가압여부를 추론하여 출력함으로써, 전문적인 지식이 부족한 시스템 운영자나 근로자들로서도 정확한 펌프압력조절 여부를 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다.Further, the present invention is characterized in that the mortar rate (moisture content), the viscosity, the porosity, and the particle size, which are inherent characteristics of the actually delivered dredged material itself. The sedimentation rate at which the dredged soil can be deposited in the piping is calculated by the value derived by the density, and then the pressure of the pump pressure for maintaining the flow rate that can prevent deposition of the dredged soil is inferred, System operators or workers who lack knowledge may be able to quickly and accurately determine whether the pump pressure is adjusted correctly.

도 1은 본 발명에 따른 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따라 실험데이터 저장부에 저장되는 준설토 시료의 점도실험결과와, 캘리브레이션(Calibration)과, 추정점도를 나타내는 표와 그래프.
도 3은 본 발명에 따라 데이터 분석부에서 산출되는 최저유동속도를 나타내는 표와 그래프.
도 4는 본 발명에 따라 데이터 분석부에서 산출된 최저유동속도와 침강속도의 속도비를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명에 따라 데이터 분석부에서 산출된 마찰계수를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명에 따라 센서부에서 측정된 모니터링 값에 의해 산출된 압력강하량에 따른 유량별 이송거리를 나태는 표와 그래프.
도 7은 본 발명에 따라 데이터 분석부에서 도출되는 목표유량을 달성하기 위해 요구되는 펌프동력을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명에 따라 전문가 추론부에서 준설토의 유동특성 평가가 이루어지는 과정을 나타내는 구성도.
도 9는 본 발명에 따라 모니터링 값인 계측데이터를 이용하여 상태지수를 도출하고 그에 따른 펌프압력의 가압여부를 도출하는 것을 나타내는 구성도.
1 is a block diagram of a monitoring-based dredging soil transfer expert system according to the present invention;
2 is a table and graph showing viscosity test results, calibration, and estimated viscosity of a dredged soil sample stored in an experimental data storage unit according to the present invention.
3 is a table and graph showing the lowest flow rates calculated by the data analyzer according to the present invention.
4 is a graph showing the velocity ratio of the lowest flow velocity and the sedimentation velocity calculated by the data analysis unit according to the present invention.
5 is a graph showing the friction coefficient calculated by the data analysis unit according to the present invention.
FIG. 6 is a table and a graph showing the transfer distance for each flow rate according to the pressure drop amount calculated by the monitoring value measured by the sensor unit according to the present invention.
7 is a graph showing the pump power required to achieve the target flow rate derived from the data analysis unit according to the present invention.
8 is a schematic view showing a process of evaluating the flow characteristics of the dredged soil in the expert reasoning unit according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram showing the derivation of a state index using monitoring data, which is a monitoring value, according to the present invention, and whether the pump pressure is increased or decreased according to the state index. FIG.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a monitoring-based dredged soil transfer expert system according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템은, 배관을 통하여 이송되는 준설토 자체의 시료를 이용한 실험에 의해 측정된 실험데이터를 지식베이스에 저장하는 실험데이터 저장부(100)와, 상기 배관에 설치되며 배관을 통해 이송되는 준설토의 압력과 유동속도를 측정하여 준설토의 유동상태를 모니터링하는 센서부(200)와, 상기 센서부에서 측정된 배관 내부의 압력과 유동속도로 이루어진 모니터링 값을 측정시각과 함께 디지털 수치로 변환하여 지식베이스에 저장하는 데이터 수집부(300)와, 상기 데이터 수집부에 의해 변환된 모니터링 값을 유무선 통신수단에 의해 수령하고 상기 모니터링 값과 실험데이터를 이용하여 마찰계수와 침강속도를 산출하는 데이터 분석부(400)와, 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값에 의해 파악되는 준설토의 유동특성을 과거의 준설토 이송 중에 사용되었던 유동특성과 비교하거나 상기 실험데이터 저장부에 의해 저장되어 있는 실험데이터에 의해 산출된 상태지수와 비교하여 현재의 펌프압력이 현재 모니터링되고 있는 준설토의 모니터링 값에 의해 파악되는 유동특성에 적합한지 여부를 평가하는 전문가 추론부(500)와, 상기 데이터 수집부에서 변환된 모니터링 값과 상기 전문가 추론부에서 평가된 펌프압력의 적절성 여부를 표출하는 표시부(600)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the monitoring-based dredged soil transfer expert system according to the present invention includes an experimental data storage unit 100 for storing experiment data measured by an experiment using a sample of the dredged soil itself, A sensor unit 200 installed in the pipe and monitoring the flow state of the dredged soil by measuring the pressure and flow rate of the dredged soil conveyed through the pipe, A data collection unit (300) for converting the monitoring value into a digital value together with the measurement time and storing the digital value in a knowledge base; and a monitoring unit for receiving the monitoring value converted by the data collection unit by wired / wireless communication means, A data analyzing unit 400 for calculating a friction coefficient and a sedimentation speed using the sensor unit, Comparing the flow characteristics of the dredged soil to be analyzed with the flow characteristics used in the past dredged soil transfer or comparing with the state index calculated by the experimental data stored by the experimental data storage section, (500) for evaluating whether or not the pump pressure is appropriate for the flow characteristics recognized by the monitoring value of the dredged soil, And a display unit 600.

상기 실험데이터 저장부(100)는 배관을 통하여 이송되는 준설토의 유동특성을 각 준설토의 물성에 적합하게 판단할 수 있도록, 즉 준설토의 토질 조건에 따른 유동특성을 정확하게 판단할 수 있도록, 준설토 자체의 시료를 채취한 후 그 시료를 이용하여 다양한 실내 실험을 하면서 준설토의 물성을 측정하고, 그 측정 결과를 지식베이스(700)에 저장하도록 구성된다. 도 2에서는 점도실험결과를 나타내는 표와, 함수율에 따른 캘리브레이션(Calibration)과, 함수율이 반영된 추정점도를 나타내는 표만을 나타내었으나, 측정하고자 하는 다른 물성들에 대한 실험데이터도 마찬가지의 형태로 실험 및 측정되어 저장될 수 있음은 물론이다.The experimental data storage unit 100 stores the dredged soil so that the flow characteristics of the dredged soil transferred through the piping can be appropriately determined according to the physical properties of the dredged soil, that is, the flow characteristics according to the soil conditions of the dredged soil can be accurately determined. After collecting the samples, the durability of the dredged soil is measured by various indoor experiments using the samples, and the results of the measurements are stored in the knowledge base 700. In FIG. 2, only the table showing the viscosity test results, the calibration according to the water content, and the table showing the estimated viscosity reflecting the water content are shown. However, the experimental data on the other properties to be measured are also experimentally measured And may be stored.

이때, 준설토 시료를 실험하여 측정된 후 지식베이스(700)에 저장되는 실험데이터는 준설선에서 흡입되는 준설토 중 토사가 함유하고 있는 물과의 비를 나타내는 함니율(함수율)과, 흡입되는 준설토의 점도와 공극율과 입도 및 밀도를 포함하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이처럼 상기 실험데이터 저장부(100)에 의해 지식베이스(700)에 저장되는 저장된 함니율(함수율), 점도, 공극율, 입도 및 밀도는 상기 데이터 분석부에서 현재 이송중인 준설토의 토질 조건에 맞는 최저유동속도를 산출하기 위한 기초자료로서 사용될 수 있게 된다.At this time, the experimental data stored in the knowledge base 700 after the measurement of the dredged soil samples are shown in the following manner. The damping ratio (water content) indicating the ratio of the dredged soil to the water contained in the dredged soil, And porosity, particle size, and density. The moisture content (moisture content), viscosity, porosity, particle size, and density stored in the knowledge base 700 by the experiment data storage unit 100 may be determined by the lowest flow according to the soil condition of the dredged soil currently being transported in the data analysis unit It can be used as a basic data for calculating the speed.

또한, 준설토의 시료를 실험하여 측정된 실험데이터는 단순히 측정된 값을 저장할 뿐만 아니라, 자가학습기반(Unsupervised learning based algorithm) 패턴인식기법에 의해 상태지수를 도출한 후 그 지수값을 상기 지식베이스(700)에 함께 저장하도록 구성되는 것이 바람직하다. 그에 따라, 상기 전문가 추론부(500)에 과거의 준설토 시공과정에서 획득하였던 실험데이터나 시공데이터 등이 없더라도 펌프압력의 적절성 여부를 판단하는 기초자료를 제공할 수 있게 된다. 이때, 설계유량과 이송거리 등의 데이터가 현장 여건 및 준설토 이송 목적에 따라 별도로 주어질 수 있음은 물론이다.In addition, the experimental data measured by testing the dredged soil sample not only stores the measured values, but also derives the state index by an unsupervised learning based algorithm pattern recognition technique, 700). ≪ / RTI > Accordingly, even if there is no experimental data or construction data obtained in the past dredged soil construction process, the expert reasoning unit 500 can provide basic data for determining whether the pump pressure is appropriate. At this time, it is needless to say that the data such as the design flow rate and the conveyance distance can be given separately depending on the site conditions and the purpose of conveying the dredged soil.

상기 센서부(200)는 배관을 통해 이송되는 준설토의 압력을 측정하기 위한 압력센서(210)와, 준설토의 유동속도를 측정하기 위한 초음파유속센서(220)를 포함하여 구성된다.The sensor unit 200 includes a pressure sensor 210 for measuring the pressure of the dredged soil conveyed through the piping and an ultrasonic flow rate sensor 220 for measuring the flow rate of the dredged soil.

이때, 상기 압력센서(210)는 준설토를 흡입하여 배관으로 공급하는 펌프로부터 가까운 압송 시작 위치에 설치되는 제1압력센서와, 배관을 통하여 이송된 후 배출되는 배출구에 가까운 위치에 설치되는 제2압력센서로 구성되어, 상기 제1 및 제2압력센서에서 측정되는 압력의 차이에 의해 압력강하량을 모니터링할 수 있도록 구성된다. 이와 같이 산출된 압력강하량이 클수록 준설토가 이송되는 배관내의 마찰이 큰 것을 의미하므로 더 높은 펌프압력으로 준설토를 공급해야 함을 용이하게 파악할 수 있게 된다.At this time, the pressure sensor 210 includes a first pressure sensor installed at a pressure feeding start position close to a pump that sucks dredged soil and supplies the dredged soil to a pipe, and a second pressure sensor installed at a position close to the discharge port, And is configured to monitor a pressure drop amount by a difference in pressure measured by the first and second pressure sensors. The greater the amount of pressure drop thus calculated, the greater the friction within the pipeline through which the dredged soil is conveyed, so that it is easy to grasp that the dredged soil should be supplied at a higher pump pressure.

또한, 상기 초음파유속센서(220)도 준설토를 흡입하여 배관으로 공급하는 펌프로부터 가까운 압송 시작 위치에 설치되는 제1초음파유속센서와, 배관을 통하여 이송된 후 배출되는 배출구에 가까운 위치에 설치되는 제2초음파유속센서로 구성되어 준설토가 배관을 이동하는 유속 프로파일을 측정할 수 있게 된다. 이때, 배관 단면의 깊이별로 준설토가 이송되는 유속값을 측정할 경우 배관 단면의 깊이별로 유속 프로파일을 측정할 수 있게 된다.Also, the ultrasonic flow rate sensor 220 may include a first ultrasonic flow rate sensor installed at a pressure feeding start position close to a pump that sucks dredged soil and feeds the dredged soil to a pipe, and a second ultrasonic flow velocity sensor installed at a position close to the discharge port, 2 ultrasonic flow velocity sensor to measure the flow velocity profile of the dredged soil moving through the pipe. In this case, when measuring the flow velocity at which the dredged soil is conveyed by the depth of the pipe cross-section, the flow velocity profile can be measured by the depth of the pipe cross-section.

상기 데이터 수집부(DAQ)(300)는 상기 센서부에서 측정된 압력과 유동속도로 이루어진 모니터링 값을 상기 데이터 분석부에서의 연산을 위한 기초자료로 이용할 수 있도록 디지털 수치로 변환한 후 측정된 시각을 나타내는 정보와 함께 지식베이스(700)에 저장하도록 구성된다.The data acquisition unit (DAQ) 300 converts a monitoring value, which is measured by the sensor unit, into a digital value for use as a basic data for calculation in the data analysis unit, In the knowledge base 700 together with the information representing the information.

이때, 상기 지식베이스(700)는 현재 측정된 준설토의 모니터링 값과, 상기 실험데이터 저장부를 통하여 입력되는 준설토의 실험데이터를 저장할 뿐만 아니라, 과거의 준설토 압송시 측정되었던 모니터링 값과 실험데이터도 누적 저장하는 데이터베이스로서, 추후 유사한 실험데이터를 나타내는 준설토의 이송시에 펌프압력의 적절성을 판단하기 위한 비교자료로 활용할 수 있게 된다.At this time, the knowledge base 700 not only stores the monitoring value of the currently measured dredged soil, the experimental data of the dredged soil inputted through the experiment data storage unit, but also accumulates the monitoring value and the experimental data measured in the past when the dredged soil is pressed. , Which can be used as a comparative data for judging the adequacy of the pump pressure at the time of transferring the dredged soil representing similar experimental data.

상기 데이터 분석부(400)는 유무선 통신수단에 의하여 상기 데이터 수집부(300)에서 변환된 모니터링 값을 수령한 후, 상기 지식베이스(700)에 저장되어 있는 준설토의 실험데이터와 모니터링 값을 토대로 준설토의 유동특성을 파악할 수 있는 마찰계수와 침강속도 등을 도출하는 연산을 수행하도록 구성된다.The data analyzing unit 400 receives the monitoring value converted by the data collecting unit 300 by the wired or wireless communication unit and then transmits the dredged soil And a friction coefficient and a sedimentation velocity which can grasp the flow characteristics of the fluid.

그에 따라, 상기 데이터 분석부(400)는, 관성력과 점성력의 비를 나타내는 레이놀즈 수(Re)를 연산하는 레이놀즈 수 산출부(410)와, 레이놀즈 수(Re)가 상기 레이놀즈 수 산출부에서 산출된 값일 때에 준설토가 이송되는 배관내의 마찰계수(f)를 연산하는 마찰계수 산출부(420)와, 배관내에 퇴적된 준설토 입자가 배관내에서 움직이기 시작하는 최저속도를 나타내는 최저유동화속도를 연산하는 최저유동화속도 산출부(430)와, 유속이 작을 때 준설토 입자가 배관내에서 퇴적을 시작하는 최대속도를 나타내는 침강속도를 연산하는 침강속도 산출부(440)를 포함하여 구성된다.Accordingly, the data analysis unit 400 includes: a Reynolds number calculation unit 410 for calculating a Reynolds number Re indicating a ratio of an inertia force and a viscous force; and a Reynolds number calculation unit 410 for calculating a Reynolds number Re from the Reynolds number A friction coefficient calculating unit 420 for calculating a friction coefficient f in the piping to which the dredged soil is to be delivered at the time when the dredged silt particles are discharged from the piping, A fluidization speed calculating unit 430 and a sedimentation velocity calculating unit 440 for calculating a sedimentation velocity indicating the maximum velocity at which the dredged particle starts to deposit in the pipe when the flow velocity is small.

이때, 상기 레이놀즈 수 산출부(410)에서는 상기 지식베이스에 저장되어 있는 준설토의 점도와, 상기 센서부에서 측정된 유속값과, 배관을 통하여 준설토가 이송되는 거리를 이용하여 하기의 [수학식 1]에 의해 레이놀즈 수(Re)를 산출할 수 있게 된다.At this time, the Reynolds number calculation unit 410 calculates the Reynolds number using the following equation (1) using the viscosity of the dredged soil stored in the knowledge base, the flow velocity value measured at the sensor unit, , It is possible to calculate the Reynolds number Re.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기에서,vs는 유동의 평균 속도, L은 특성 길이(characteristic length),μ는 유체의 점성 계수, ν는 유체의 동점성 계수, ρ는 유체의 밀도를 나타낸다. 이때 특성 길이는 다음과 같이 정의된다. 예를 들어 단면이 원형인 파이프 내의 유동에 대해서는 특성 길이는 파이프의 지름이 된다. 단면이 원형이 아닌 경우 특성 길이는 수력학적 직경(hydraulic diameter)으로 정의된다. 평판 위를 흐르는 유동의 경우, 특성 길이는 평판의 길이이며, 특성 속도는 자유류(free stream)의 속도이다. 평판 위의경계층내에서는, 유동이 층류인가 난류인가 하는 것은 평판의 앞전(leading edge)부터 측정한 길이에 대한 레이놀즈 수에 의해서 결정된다.Where v s is the mean velocity of the flow, L is the characteristic length, μ is the viscous coefficient of the fluid, v is the kinetic viscosity of the fluid, and ρ is the density of the fluid. At this time, the characteristic length is defined as follows. For example, for flow in a pipe with a circular cross section, the characteristic length is the diameter of the pipe. If the cross section is not circular, the characteristic length is defined as the hydraulic diameter. In the case of flow over a plate, the characteristic length is the length of the plate, and the characteristic velocity is the velocity of the free stream. Within the boundary layer on the plate, the application of the laminar or turbulent flow is determined by the Reynolds number for the length measured from the leading edge of the plate.

또한, 상기 마찰계수 산출부(420)에서는 준설토의 물성이 반영되어 산출된 레이놀즈 수(Re)가 300 ~ 105일 때, 준설토가 이송되는 매끈한 배관 속에서의 마찰계수(f)를 Blasius 제안식을 나타내는 하기의 [수학식 2]에 의해 산출할 수 있게 된다. 이처럼 상기 마찰계수 산출부(420)에서 연산되는 마찰계수의 일예를 도 5에 나타내었으며, 유속이 빠를 경우(도 5에서는 파란색 또는 초록색으로 표시됨)에는 마찰계수가 작고, 유속이 느릴 경우(도 5에서는 붉은색으로 표시됨)에는 마찰계수가 크게 산출됨을 알 수 있다.When the Reynolds number Re calculated based on the physical properties of the dredged soil is 300 to 10 5 , the friction coefficient calculating unit 420 calculates the friction coefficient f in the smooth pipe through which the dredged soil is fed, Can be calculated by the following equation (2). &Quot; (2) " 5 shows an example of the coefficient of friction calculated by the friction coefficient calculating unit 420. When the flow rate is fast (indicated by blue or green in FIG. 5), the coefficient of friction is small and the flow rate is slow , The friction coefficient is calculated to be large.

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 상기 최저유동화속도 산출부(430)에서는 배관을 통하여 이송되는 준설토의 물성을 나타내는 준설토의 밀도, 형상계수, 점도, 입도 및 공극율에 대한 함수식인 Ergun equation을 초기 유동화되는 순간에 적용하여 산출되는 하기의 [수학식 3]에 의하여, 이미 퇴적되어 있는 준설토 입자가 배관내에서 움직이기 시작하는 최저속도를 나타내는 최저유동화속도(

Figure pat00003
)을 산출할 수 있게 된다.In addition, the lowest fluidization speed calculator 430 calculates an Ergun equation, which is a function formula for the density, shape coefficient, viscosity, particle size, and porosity of the dredged soil indicating the physical properties of the dredged soil conveyed through the piping, The following equation (3) can be used to determine the minimum fluidization speed (the lowest fluidization velocity) that indicates the minimum velocity at which the already deposited dredged particle starts to move in the pipe
Figure pat00003
) Can be calculated.

그에 따라, 상기 센서부를 통하여 측정되는 압력과 유동속도의 모니터링 값에 의해 배관내에 퇴적된 퇴적토가 많은 것으로 판단될 경우에는 준설토의 유동속도를 최저유동화속도 이상으로 유지할 수 있는 압력으로 펌프압력을 도출하여 준설토의 압송효율을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, when it is determined that there is a large amount of sediment deposited in the piping due to the pressure and flow rate monitoring values measured through the sensor unit, the pump pressure is derived to a pressure capable of maintaining the flow rate of the dredged soil above the minimum fluidization speed It is possible to improve the feeding efficiency of the dredged soil.

이와 같이 산출되는 최저유동속도(

Figure pat00004
)는 도 3에 도시된 좌측 표와 같이 준설토의 입도, 형상계수, 밀도, 함수율, 점도 또는 공극률 등에 의해 산출될 수 있으며, 준설토의 물성을 나타내는 입도, 형상계수, 밀도 또는 공극률 등의 각 매개변수 별 최대유동속도는 도 3의 우측에 나타난 바와 같이 산출될 수 있게 된다.The thus calculated lowest flow velocity (
Figure pat00004
Can be calculated by the particle size, shape factor, density, water content, viscosity or porosity of the dredged soil as shown in the left table shown in FIG. 3, and can be calculated by using parameters such as particle size, shape coefficient, density or porosity The maximum maximum flow velocity can be calculated as shown in the right side of FIG.

Figure pat00005
Figure pat00005

또한, 상기 침강속도 산출부(440)에서는 유속이 작을 때 준설토 입자가 퇴적되기 시작하는 최대속도를 의미하는 침강속도(ut)를 형상계수(Ψ)와 공극율과 최저유동화속도(

Figure pat00006
)에 대한 함수식을 나타내는 하기의 [수학식 4]에 의하여 산출할 수 있게 된다. 이러한 [수학식 4]는 상기 [수학식 3]과 Stokes 법칙을 이용하여 도출될 수 있으며, 이와 같이 산출되는 침강속도에 의해 배관내에 퇴적층이 형성되는 퇴적거리를 구할 수 있게 된다.The sedimentation velocity calculator 440 calculates the sedimentation velocity u t , which is the maximum velocity at which the sedimentation of the dredged particles starts when the flow velocity is small, with the shape coefficient Ψ, the porosity and the minimum fluidization velocity
Figure pat00006
(4) " (4) " (4) " Equation (4) can be derived using Equation (3) and the Stokes law, and the sedimentation distance at which the sediment layer is formed in the piping can be obtained by the sedimentation rate thus calculated.

그리고, 이러한 퇴적층의 형성은 준설토가 압송되는 배관 단면의 공간 변화를 유발하여 유속 등의 유동특성이 달라지게 함과 아울러, 배관 단면을 기준으로 상부와 하부의 체적비가 바뀌게 되므로, 배관내에 허용되는 퇴적층의 높이를 미리 규정하여 놓는 것이 바람직하다. 그에 따라, 상기 센서부에서 측정되는 모니터링 값에 의해 유속이 과도하게 감소될 경우, 허용되는 높이 이상의 퇴적층이 형성된 것으로 인식하여 퇴적층을 감소시킬 수 있는 보다 큰 압력으로 펌프에서 준설토를 압송하게 함으로써 준설토의 유동상태, 즉 준설토가 이송되는 압력과 유동속도를 일정 수준 이상으로 유지하여 준설토의 압송효율을 향상시킬 수 있게 된다.The formation of such a sediment layer induces a spatial change in the cross section of the pipe through which the dredged soil is transported to change the flow characteristics such as the flow velocity and the volume ratio between the upper part and the lower part is changed on the basis of the cross section of the pipe, It is preferable to preliminarily set the height thereof. Accordingly, when the flow rate is excessively reduced by the monitoring value measured by the sensor unit, the sediment layer is recognized as being formed at a height higher than the allowable height, and the dredged soil is pressed by the pump at a higher pressure, The pressure and flow rate of the dredged soil can be maintained at a certain level or more, thereby improving the feeding efficiency of the dredged soil.

Figure pat00007
Figure pat00007

이와 같이 상기 최저유동속도 산출부(430)와 침강속도 산출부(440)에서 산출된 침강속도와 최저유동속도의 비를 나타내는 속도비는 각 형상계수에 대하여 도 4에 도시된 바와 같이 산출될 수 있게 된다.As described above, the velocity ratio representing the ratio between the settling velocity and the minimum flow velocity calculated by the lowest flow rate calculating unit 430 and the settling velocity calculating unit 440 can be calculated as shown in FIG. 4 for each shape coefficient .

상기 전문가 추론부(500)는, 과거의 준설토 압송 중 측정되었던 모니터링 값과 이를 토대로 적용되었던 유동특성을 지식베이스에 누적 저장하는 과거데이터 저장부(510)와, 현재 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값을 이용하여 상기 데이터 분석부에서 산출된 값에 의해 현재의 유동특성을 평가한 후 펌프압력의 적절성 여부를 제시하는 펌프압력 평가부(520)를 포함하여 구성된다.The expert reasoning unit 500 includes a past data storage unit 510 for cumulatively storing monitoring values measured during a dredged soil pressing operation in the past and flow characteristics applied based on the monitoring values in a knowledge base, And a pump pressure evaluating unit 520 for evaluating the current flow characteristics according to the value calculated by the data analyzing unit and presenting the suitability of the pump pressure.

상기 과거데이터 저장부(510)는 과거에 압송되었던 준설토의 물성과, 당시에 센서부에서 측정되었던 압력과 유동속도로 이루어진 유동상태와, 당시에 압력과 유동속도의 변화에 따라 요구되었던 펌프압력을 과거데이터로서 지식베이스(700)에 저장하도록 구성된다.The past data storage 510 stores the physical properties of the dredged soil that had been pushed in the past, the flow state of the pressure and the flow rate measured at the time of the sensor unit, and the pump pressure that was requested in accordance with the change of pressure and flow velocity at that time, In the knowledge base 700 as shown in FIG.

이와 같이 과거의 준설토 압송시에 측정되거나 사용되었던 자료를 지식베이스에 저장함으로써, 유사한 물성을 갖는 준설토를 이송하고자 하는 경우 현재 이송중인 준설토의 유동특성과 펌프압력의 적절성을 판단하기 위한 기초자료로 활용할 수 있게 된다.In this way, when the dredged soil having similar properties is transferred by storing the data measured or used in the past dredged soil pressurization, it can be used as the basic data for determining the flow characteristics of the dredged soil currently being transported and the adequacy of the pump pressure. .

또한, 상기 펌프압력 평가부(520)는, 현재 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값과 상기 데이터 분석부에서 산출된 값을 과거의 준설토 압송과 관련되어 상기 지식베이스에 저장되어 있는 과거데이터와 비교하여 현재 펌프압력의 적절성을 판단하는 과거데이터 비교부(522)와, 상기 실험데이터 저장부에 의해 지식베이스에 저장되어 있는 현재 이송 중인 준설토 시료의 물성을 나타내는 실험데이터와 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값을 토대로 지도학습기반(Supervised learning based algorithm) 패턴인식기법에 의해 현재 펌프압력의 적절성을 판단하는 현재데이터 추론부(524)를 포함하여 구성된다.Also, the pump pressure evaluating unit 520 compares the monitoring value currently measured by the sensor unit and the value calculated by the data analyzing unit with past data stored in the knowledge base in relation to past dredged soil pressurization A past data comparing unit 522 for determining the suitability of the present pump pressure, and a comparison unit 522 for comparing the experimental data showing the physical properties of the currently conveyed dredged soil sample stored in the knowledge base and the monitoring value And a current data speculation unit 524 for determining the suitability of the present pump pressure by a pattern recognition technique based on a supervised learning based algorithm.

그에 따라, 상기 펌프압력 평가부(520)는 지식베이스에 과거의 준설토 이송과 관련된 과거데이터가 있을 경우에는 이와 비교하여 펌프압력의 적절성을 판단하게 함과 아울러, 이러한 과거데이터가 없거나 준설토의 물성이 상이할 경우에는 지도학습기반 패턴인식기법에 의해 도출된 상태지수로 구축되거나 결정되는 패턴과 비교하여 펌프압력을 적절성을 판단할 수 있게 된다.Accordingly, when the past data related to the past dredged soil transfer is present in the knowledge base, the pump pressure evaluating unit 520 makes it possible to judge the adequacy of the pump pressure in comparison with the past data, and if there is no such past data or the property of the dredged soil If it is different, it is possible to judge the adequacy of the pump pressure by comparing with the pattern which is constructed or determined by the state index derived by the map learning based pattern recognition technique.

이러한 상기 전문가 추론부(500)는 도 8에 도시된 바와 같이, 준설토의 물성을 나타내는 각종 실험데이터를 분석데이터로 입력하면, 입력된 분석데이터들을 토대로 추론엔진에 의한 규칙을 선택하게 되고, 이와 같이 입력된 분석데이터와 규칙을 지식베이스에 현재 상태로 저장하며, 통계처리에 의한 유동상태 수준을 상태지수로 제시한 후, 다시 추론엔진에 의한 규칙을 선택하여 현재 펌프압력의 적절성을 판단하여 제시할 수 있게 된다. As shown in FIG. 8, the expert reasoning unit 500 inputs various experimental data representing the physical properties of the dredged soil as analysis data, and selects a rule by an inference engine based on the input analysis data. The input analysis data and the rules are stored in the knowledge base in the present state. After presenting the flow status level by the statistical process as the status index, the rule selected by the inference engine is again selected to judge the suitability of the present pump pressure .

또한, 상기 전문가 추론부(500)는 지도학습기반 패턴인식기법을 나타내는 도 9에 도시된 바와 같이, 수치해석 결과를 이용하여 상태지수를 도출하고, 도출된 상태지수를 그룹별로 정리하여 학습데이터를 구축하고 결정경계를 설정한다. 그리고, 실제 준설토의 압송 중 모니터링 된 값을 계측데이터로 입력받은 후, 상기 계측데이터를 토대로 상태지수를 도출한 후, 이 상태지수를 학습데이터의 결정경계에 패턴 매칭시키면 현재 준설토의 압송상태를 분류할 수 있으며, 그에 따라 분류된 상태지수와 유속저하로 인하여 펌프압력의 가압이 필요함을 나타내는 결과를 도출할 수 있게 된다.9, the expert reasoning unit 500 derives a state index using a numerical analysis result, arranges the derived state indexes into groups, and outputs learning data And establish a decision boundary. When the state index is derived based on the measurement data after inputting the monitored value during the press-feeding of the actual dredged soil, and the state index is pattern-matched to the decision boundary of the learning data, the pressing state of the present dredged soil is classified And it is possible to derive a result indicating that pressurization of the pump pressure is required due to the classified state index and the flow velocity.

그에 따라 상기 펌프압력 평가부(520)는 상기 센서부를 이루는 두 개의 압력센서에서 측정된 값을 토대로 압력강하량이 큰 것으로 판단될 경우, 현재의 펌프압력보다 높은 펌프압력이 필요한 것으로 인지하여 가압이 필요한 것으로 판단한 후, 상기 표시부를 통하여 이를 표출하도록 구성된다. 이때, 측정되는 압력강하량을 일정수준 이상으로 유지할 수 있는 펌프압력을 도출하도록 구성될 수도 있음은 물론이다.Accordingly, when it is determined that the amount of pressure drop is large based on the values measured by the two pressure sensors constituting the sensor unit, the pump pressure evaluating unit 520 recognizes that a pump pressure higher than the current pump pressure is required, It is configured to display it through the display unit. At this time, it is of course possible to derive a pump pressure which can maintain the measured pressure drop amount at a certain level or more.

이처럼 상기 센서부를 이루는 두 개의 압력센서에서 측정되는 모니터링 값에 의해 산출되는 압력강하 정도와, 준설토가 이송되는 거리에 따른 압력강하량의 일예를 도 6에 나타내었으나, 이처럼 도 6에 나타내는 값들이 준설토의 점도나 입도 또는 공극률 등의 물성에 의해 상이하게 측정될 수 있음은 물론이다. 또한, 도 7에는 배관을 통하여 준설토를 압송하고자 하는 목표유량에 따라 요구되는 소요펌프동력을 나타내었으나, 이러한 소요펌프동력도 배관을 통하여 압송하고자 하는 준설토의 물성과 배관의 직경 또는 이송거리 등에 따라 상이하게 도출될 수 있음은 물론이다.6 shows an example of the degree of pressure drop calculated by the monitoring values measured by the two pressure sensors constituting the sensor unit and the amount of pressure drop according to the distance through which the dredged soil is conveyed. It is of course possible to measure differently depending on physical properties such as viscosity, particle size or porosity. 7 shows the required pump power required according to the target flow rate for feeding the dredged soil through the piping. However, the required pump power varies depending on the physical properties of the dredged soil to be fed through the piping, the diameter of the piping, Of course.

또한, 상기 펌프압력 평가부(520)는 단순히 상기 센서부에서 측정된 두 압력센서의 모니터링 값의 차이를 토대로 펌프압력의 가압을 도출하도록 구성될 수도 있으나, 통상 준설토의 압력강하량이 클 경우 유동속도가 저하되고, 이러한 유동속도의 저하는 배관내 퇴적층의 형성을 야기하게 되는바, 상기 펌프압력 평가부에서 도출되는 펌프압력은 최저유동화속도 이상으로 준설토의 유동속도를 유지하거나, 침강속도보다 큰 속도로 준설토가 압송될 수 있도록 도출되는 것이 바람직하다.The pump pressure evaluating unit 520 may be configured to simply derive the pressure of the pump pressure based on the difference of the monitoring values of the two pressure sensors measured by the sensor unit. However, if the pressure drop of the dredged soil is large, The pump pressure derived from the pump pressure evaluating portion maintains the flow rate of the dredged soil at the minimum fluidization speed or at a rate higher than the settling velocity, So that the dredged soil can be pressed and fed.

상기 표시부(600)는 상기 센서부에서 측정된 후 데이터 수집부에서 디지털 수치로 변환된 압력강하량과 유속프로파일, 상기 데이터 분석부에서 산출된 유동특성을 나타내는 마찰계수나 침강속도 등의 값들, 그리고, 상기 전문가 추론부에서 도출된 펌프압력의 적절성을 표출하도록 구성된다.The display unit 600 may include a pressure drop amount and a flow velocity profile that are converted into digital values by the data collecting unit after being measured by the sensor unit, values such as a friction coefficient and a settling velocity indicating flow characteristics calculated by the data analysis unit, And to display the adequacy of the pump pressure derived from the expert reasoning unit.

그에 따라, 본 발명에 따른 시스템을 이용하는 사용자로서는, 전문적인 지식이 부족하더라도, 표시부에 표출되는 내용을 보는 것만으로도 펌프압력 조절의 필요성을 직관적으로 용이하게 인식할 수 있게 된다.Accordingly, even when the user of the system according to the present invention is used, the necessity of adjusting the pump pressure can be intuitively and easily recognized by simply viewing the contents displayed on the display unit.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.

100 - 실험데이터 저장부 200 - 센서부
210 - 압력센서 220 - 초음파유속센서
300 - 데이터 수집부 400 - 데이터 분석부
410 - 레이놀즈 수 산출부 420 - 마찰계수 산출부
430 - 최저유동화속도 산출부 440 - 침강속도 산출부
500 - 전문가 추론부 510 - 과거데이터 저장부
520 - 펌프압력 평가부 522 - 과거데이터 비교부
524 - 현재데이터 추론부 600 - 표시부
700 - 지식베이스
100 - Experimental data storage unit 200 - Sensor unit
210 - Pressure sensor 220 - Ultrasonic flow sensor
300 - Data collecting unit 400 - Data analyzing unit
410 - Reynolds number calculating section 420 - Friction coefficient calculating section
430 - Minimum fluidization speed calculation unit 440 - Settling velocity calculation unit
500 - Expert Reasoning Unit 510 - Past Data Storage Unit
520 - Pump pressure evaluation section 522 - Past data comparison section
524 - current data speculation unit 600 - display unit
700 - Knowledge base

Claims (8)

배관을 통하여 이송되는 준설토의 시료를 이용한 실험에 의해 측정된 실험데이터를 지식베이스에 저장하는 실험데이터 저장부;
상기 배관에 설치되며, 배관을 통해 이송되는 준설토의 압력과 유동속도를 측정하여 준설토의 유동상태를 모니터링하는 센서부;
상기 센서부에서 측정된 배관 내부의 압력과 유동속도로 이루어진 모니터링 값을 측정시각과 함께 디지털 수치로 변환하여 지식베이스에 저장하는 데이터 수집부;
상기 데이터 수집부에 의해 변환된 모니터링 값을 유무선 통신수단에 의해 수령하고, 상기 모니터링 값과 실험데이터를 이용하여 마찰계수와 침강속도를 산출하는 데이터 분석부;
상기 센서부에서 측정된 모니터링 값에 의해 파악되는 준설토의 유동특성을 과거의 준설토 이송 중에 사용되었던 유동특성과 비교하거나, 상기 실험데이터 저장부에 의해 저장되어 있는 실험데이터에 의해 산출된 상태지수와 비교하여, 현재의 펌프압력이 준설토의 모니터링 값에 의해 파악되는 유동특성에 적합한지 여부를 평가하는 전문가 추론부; 및
상기 데이터 수집부에서 변환된 모니터링 값과 상기 전문가 추론부에서 평가된 펌프압력의 적절성 여부를 표출하는 표시부;를 포함하는 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템.
An experimental data storage unit for storing experiment data measured in an experiment using a sample of dredged soil transferred through a piping in a knowledge base;
A sensor unit installed in the pipeline for monitoring a flow state of the dredged soil by measuring the pressure and the flow rate of the dredged soil conveyed through the piping;
A data collecting unit for converting a monitoring value, which is measured by the sensor unit into a pressure and a flow rate, into a digital value together with a measurement time and storing the digital value in a knowledge base;
A data analyzer for receiving the monitoring value converted by the data collecting unit by wired / wireless communication means and calculating a friction coefficient and a sedimentation rate using the monitoring value and the experimental data;
Comparing the flow characteristic of the dredged soil detected by the monitoring value measured by the sensor unit with the flow characteristic used during the past dredged soil transportation or comparing with the state index calculated by the experimental data stored by the experimental data storage unit An expert reasoning unit for evaluating whether or not the present pump pressure is suitable for the flow characteristics recognized by the monitoring value of the dredged soil; And
And a display unit for displaying the monitored value converted by the data collection unit and whether the pump pressure evaluated by the expert reasoning unit is appropriate.
제1항에 있어서,
상기 실험데이터 저장부에 의해 준설토 시료를 실험하여 측정된 후 지식베이스에 저장되는 실험데이터는 준설선에서 흡입되는 준설토 중 토사가 함유하고 있는 물과의 비를 나타내는 함니율(함수율)과, 흡입되는 준설토의 점도와, 공극율과, 입도 및 밀도를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템.
The method according to claim 1,
Experimental data stored in the knowledge base after testing the dredged soil sample by the experimental data storage unit is used to calculate the damping ratio (water content) indicating the ratio of the dredged soil to the water contained in the dredged soil, The density, the viscosity, the porosity, the particle size and the density of the dredged soil.
제2항에 있어서,
상기 실험데이터 저장부는 준설토의 시료를 실험하여 측정된 실험데이터를 토대로 자가학습기반(Unsupervised learning based algorithm) 패턴인식기법에 의해 상태지수를 도출한 후, 그 지수값을 상기 지식베이스에 함께 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템.
3. The method of claim 2,
The experimental data storage unit is configured to extract a state index by an unsupervised learning based algorithm pattern recognition technique based on experimental data measured by testing a sample of dredged soil and then store the index value together with the knowledge base Based dredging soil transfer expert system.
제3항에 있어서,
상기 센서부는 배관을 통해 이송되는 압력을 측정하는 압력센서와, 준설토의 유동속도를 측정하는 초음파유속센서를 포함하며;
상기 압력센서는, 펌프에서 가까운 이송 시작 위치에 설치되는 제1압력센서와, 배관을 통하여 이송된 후 배출되는 배출구에 가까운 위치에 설치되는 제2압력센서로 구성되고;
상기 초음파유속센서는, 펌프에서 가까운 이송 시작 위치에 설치되는 제1초음파유속센서와, 배관을 통하여 이송된 후 배출되는 배출구에 가까운 위치에 설치되는 제2초음파유속센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the sensor unit includes a pressure sensor for measuring pressure fed through the pipe and an ultrasonic flow rate sensor for measuring a flow rate of the dredged soil;
The pressure sensor is constituted by a first pressure sensor installed at a transport start position close to the pump and a second pressure sensor installed at a position close to the discharge port which is transported through the pipe and then discharged;
Wherein the ultrasonic flow velocity sensor comprises a first ultrasonic flow velocity sensor installed at a transport start position close to the pump and a second ultrasonic flow velocity sensor installed at a position close to a discharge port that is transported through a pipe and then discharged. Based dredged soil transfer expert system.
제4항에 있어서,
상기 데이터 분석부는,
관성력과 점성력의 비를 나타내는 레이놀즈 수(Re)를 연산하는 레이놀즈 수 산출부;
레이놀즈 수(Re)가 상기 레이놀즈 수 산출부에서 산출된 값일 때에 준설토가 이송되는 배관내의 마찰계수(f)를 연산하는 마찰계수 산출부;
배관내에 퇴적된 준설토 입자가 배관내에서 움직이기 시작하는 최저속도를 나타내는 최저유동화속도를 연산하는 최저유동화속도 산출부; 및
유속이 작을 때 준설토 입자가 배관내에서 퇴적을 시작하는 최대속도를 나타내는 침강속도를 연산하는 침강속도 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템.
5. The method of claim 4,
The data analysis unit may include:
A Reynolds number calculation unit for calculating a Reynolds number Re indicating a ratio of an inertia force and a viscous force;
A friction coefficient calculating unit for calculating a friction coefficient (f) in a pipe to which the dredged material is fed when the Reynolds number (Re) is a value calculated by the Reynolds number calculating unit;
A minimum fluidization speed calculation unit for calculating a minimum fluidization speed indicating a minimum velocity at which the dredged particles deposited in the piping start moving in the piping; And
And a sedimentation velocity calculating unit for calculating a sedimentation velocity indicating a maximum velocity at which the dredged particle starts to deposit in the pipe when the flow velocity is small.
제5항에 있어서,
상기 전문가 추론부는,
과거의 준설토 압송 중 측정되었던 모니터링 값과 이를 토대로 적용되었던 유동특성을 지식베이스에 누적 저장하는 과거데이터 저장부; 및
현재 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값을 이용하여 상기 데이터 분석부에서 산출된 값에 의해 현재의 유동특성을 평가한 후 펌프압력의 적절성 여부를 제시하는 펌프압력 평가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템.
6. The method of claim 5,
The expert reasoning unit,
A past data storage unit for cumulatively storing the monitoring values measured during the dredging press operation of the past and the flow characteristics based on the monitoring values; And
And a pump pressure evaluation unit for evaluating a current flow characteristic by a value calculated by the data analysis unit using the monitoring value measured by the sensor unit and presenting whether the pump pressure is appropriate or not Monitoring - based dredged soil transfer expert system.
제6항에 있어서,
상기 펌프압력 평가부는, 현재 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값과 상기 데이터 분석부에서 산출된 값을 과거의 준설토 압송과 관련되어 상기 지식베이스에 저장되어 있는 과거데이터와 비교하여 현재 펌프압력의 적절성을 판단하는 과거데이터 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템.
The method according to claim 6,
The pump pressure evaluating unit compares the monitoring value currently measured by the sensor unit and the value calculated by the data analyzing unit with past data stored in the knowledge base in relation to the past dredged soil pressurization, Based on the result of the comparison of the dredged soil and the dredged soil.
제6항에 있어서,
상기 펌프압력 평가부는, 상기 실험데이터 저장부에 의해 지식베이스에 저장되어 있는 현재 이송 중인 준설토 시료의 물성을 나타내는 실험데이터와, 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값을 토대로 지도학습기반(Supervised learning based algorithm) 패턴인식기법에 의해 현재 펌프압력의 적절성을 판단하는 현재데이터 추론부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 기반의 준설토 이송 전문가 시스템.
The method according to claim 6,
The pump pressure evaluating unit may calculate the pump pressure based on the experimental data showing the physical properties of the currently transported dredged soil sample stored in the knowledge base by the experiment data storage unit and the supervised learning based algorithm ) ≪ / RTI > determining a suitability of the current pump pressure by a pattern recognition technique.
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