KR20160045203A - Smart valve control system - Google Patents

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KR20160045203A
KR20160045203A KR1020140139952A KR20140139952A KR20160045203A KR 20160045203 A KR20160045203 A KR 20160045203A KR 1020140139952 A KR1020140139952 A KR 1020140139952A KR 20140139952 A KR20140139952 A KR 20140139952A KR 20160045203 A KR20160045203 A KR 20160045203A
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Abstract

The present invention relates to a smart valve control system, and more particular to a smart valve control system which can correctly calculate the quantities of spout water based on the degree of opening of each valve for the quantity of spout water and the set degree of opening and supply a desired quantity of spout water to each spout hole. The smart valve control system comprises: an input unit which inputs information about the quantity of intake water of a water storage tank and information about the quantity of required spout water of each spout hole of an irrigation network; a storage unit which stores the information input via the input unit and set information about the degree of opening of a valve of each spout hole; a calculation unit which calculates loss of head for the quantity of required spout water of each spout hole based on the information input via the input unit, and calculates the degree of opening of the spout valve and the quantity of spout water for the degree of opening of the spout valve by using the calculated loss of head; an output unit which outputs the information calculated by the calculation unit; and a control unit which compares the degree of opening calculated by the calculation unit with the set degree of opening, controls the valve so that the valve operates at the set degree of opening without manipulation of the valve of the spout hole if there is no spout hole in which a difference larger than an allowable error occurs, compares the quantity of spout water calculated based on the calculated degree of opening with the quantity of required water to find occurrence of a difference if there is a spout hole in which a difference between the calculated degree of opening and the set degree of opening is equal to or larger than the allowable error, and controls an operation of the valve by adjusting the degree of opening of the spout water valve having a large difference if the difference is found to be equal to or larger than the allowable error.

Description

스마트 밸브 제어시스템{SMART VALVE CONTROL SYSTEM}[0001] SMART VALVE CONTROL SYSTEM [0002]

본 발명은 스마트 밸브 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물관리자가 용수 공급을 원하는 수요자별로 물 저장량 대비하여 최적의 공급량을 산정하여 안정적으로 공급할 수 있도록 밸브 개도량을 제어하는 스마트 밸브 제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart valve control system, and more particularly to a smart valve control system for controlling a valve opening amount so that a water manager can estimate and supply an optimal supply amount to a water storage amount for each customer who desires to supply water .

용지 매수의 어려움, 수자원의 효율적 이용 측면에서 관개수로를 관수로로 설계하는 지구가 증가하는 추세이다. 관수로에서 분수공별로 분수량을 관리하기 위해서 밸브를 조작하면 타 분수공의 유황이 변동한다. 이러한 관수로의 특성 때문에 물 관리자는 목표로 하는 분수량을 관개하기 위한 밸브 개도의 관리가 용이하지 않으며, 물 관리자가 관수로의 특성을 파악하여 밸브 개도를 관리하기까지는 상당한 기간 시행착오를 거치지 않으면 안 된다.In terms of the difficulty of paper purchase and the efficient use of water resources, the number of districts designing irrigation canals as irrigation water is increasing. In the irrigation canal, when the valve is operated in order to manage the quantity of water per fraction, the sulfur of the other part of the water fluctuates. Because of the nature of the irrigation water, it is not easy for the water manager to manage the valve opening to irrigate the target quantity of water. Can not be done.

이와 같이, 오랜 시간의 시행착오를 거쳐야만 밸브 개도의 적정한 관리방법을 발견할 수 있으므로, 실질적으로 현장에서는 오랜 기간 불편함을 안고 가야 하는 문제점이 있다.
In this way, since proper management of the valve opening can be found only after trial and error for a long time, there is a problem that the valve must be inconvenient for a long time in the field.

등록특허 제10-0813608호Patent No. 10-0813608

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 분수공의 분수량에 영향을 미치는 인자들을 고려하여 복수 분수공의 분수량에 대한 밸브개도 및 설정 개도에 의한 분수량을 정확히 산출하여 분수공마다 원하는 분수량을 공급할 수 있도록 밸브를 제어할 수 있는 스마트 밸브 제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for accurately calculating a flow rate by a valve opening degree and a set opening degree with respect to a minute quantity of multi- And to provide a smart valve control system capable of controlling a valve so as to supply water.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스마트 밸브 제어시스템은, 저류조의 취수량과 관계망의 각 분수공에서의 요구분수량 정보를 입력하는 입력부; 상기 입력부를 통해 입력된 정보와 상기 각 분수공의 밸브의 기 설정된 밸브개도 정보가 저장되는 저장부; 상기 입력부를 통해 입력된 정보를 통해 상기 각 분수공에서의 요구분수량에 대한 손실 수두를 계산하고, 계산된 손실 수두를 이용하여 분수밸브 개도 및 상기 분수밸브 개도에 대한 분수유량을 계산하는 산출부; 상기 산출부에서 산출된 정보가 출력되는 출력부; 상기 산출부에서 산출된 계산 개도와 기 설정 개도를 비교하여 허용오차 이상의 차이가 발생하는 분수공이 없는 경우, 분수공의 밸브조작을 하지 않고 기 설정된 개도로 동작되도록 제어하고, 상기 계산 개도와 기 설정 개도가 허용오차 이상인 분수공이 있는 경우, 계산 개도로 계산된 분수유량이 상기 요구수요량과 차이가 발생하는지 비교하고 차이가 허용오차 이상 발견시 차가 큰 분수밸브의 개도를 조정하여 밸브의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, the smart valve control system of the present invention comprises an input unit for inputting the amount of water withdrawn from a storage tank and required quantity information in each water hole of a related network; A storage unit for storing information inputted through the input unit and predetermined valve opening information of the valves of the respective fractions; A calculating unit for calculating a loss head for a required fraction in each of the plurality of fractions through information input through the input unit and calculating a fractional valve opening and a fractional flow rate for the fractional valve opening using the calculated loss head; An output unit for outputting information calculated by the calculation unit; Wherein the control unit controls the valve unit so as to operate at a predetermined opening degree without performing valve operation of the fractional valve when no difference between the calculated opening degree and the predetermined opening degree calculated by the calculating unit is greater than or equal to the tolerance, The control unit controls the operation of the valve by adjusting the opening degree of the fractional valve having a large difference when the difference is found to be larger than the required demand amount, ; And

본 발명의 스마트 밸브 제어시스템에 의하면, 종래와는 달리 관리자가 수원(저류조)의 수위와, 관계망의 분수공별로 농민이 요구하는 분수량을 입력하게 되면, 각 분수공의 분수밸브의 개도를 요구분수량에 맞게 조정하여 자동으로 제어할 수 있게 됨으로써, 원하는 양만큼 용수를 공급할 수 있게 된다.According to the smart valve control system of the present invention, unlike the prior art, when the manager inputs the water quantity required by the farmer by the water level of the water source (reservoir) and the water supply hole of the related network, So that water can be supplied by a desired amount.

따라서 용수의 낭비를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 분수공별로 요구분수량만큼 공급할 수 있게 되어, 농민의 요구에 적절히 대응하여 줄 수 있으며, 결국 민원발생 방지와 더불어 유지관리 비용을 줄일 수 있고, 최적의 용수를 공급할 수 있어 작물 재배의 환경을 최상의 조건으로 유지하여 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.
Therefore, it is possible not only to prevent the waste of water, but also to supply the required quantity of water according to the number of water supply, so that it can respond to the demand of the farmer appropriately and as a result, the maintenance cost can be reduced, It is possible to supply the water, which is advantageous in that the environment for growing the crop can be maintained in the best condition and the productivity can be increased.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 밸브 제어시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 밸브 제어시스템이 적용되는 관계망을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 밸브 제어시스템을 이용하여 밸브를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
FIG. 1 is a schematic block diagram of a smart valve control system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
2 is a view for explaining a network to which a smart valve control system according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a flowchart illustrating a method of controlling a valve using a smart valve control system according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스마트 밸브 제어시스템을 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a smart valve control system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 밸브 제어시스템(200)은, 취수원(저류조)(10)의 용수를 필요처(40;밭, 논 등)로 공급하도록 설치되는 관수로(20)에서 분기되어 연결되며 각각 분수공(51a.52a,53a,54a,55a...)을 가지는 분기라인(51,52,53,54,55), 분기라인(51,52,53,54,55)마다 설치되는 복수의 밸브(51b,5b2,53b,54b,55b), 상기 관수로(20)에 설치되는 밸브(21~25), 관수로(20)에 설치된 공급펌프(30)를 포함하여 운영되는 관계망(100)의 밸브들(51b,5b2,53b,54b,55b)을 제어하여 각 분수공(51a.52a,53a,54a,55a...)에서 요구하는 요구분수량에 맞추어 용수를 공급할 수 있도록 하기 위한 것이다.1 and 2, a smart valve control system 200 according to an embodiment of the present invention is installed to supply water from a water supply source (storage tank) 10 to a required site 40 (fields, rice fields, etc.) Branch lines 51, 52, 53, 54 and 55 branched from the water channel 20 and having branching holes 51a.52a, 53a, 54a, 55a ..., branching lines 51, A plurality of valves 51b, 5b2, 53b, 54b and 55b provided for each of the water supply passages 20 and the water supply passages 30 The valves 51b, 5b2, 53b, 54b and 55b of the operating network 100 are operated to control the flow rate of the required quantity of water required by the respective branch holes 51a.52a, 53a, 54a, 55a ... So that the water can be supplied.

이러한 밸브 제어시스템(200)은, 저류조(10)의 취수량과 상기 각 분수공(51a.52a,53a,54a,55a)에서의 요구분수량 정보를 입력하는 입력부(210)와, 입력부(210)를 통해 입력된 정보와 관계망(100)의 밸브 및 분수공의 정보(각 밸브의 개도량과 분수공에서의 분출량)가 저장되는 저장부(220)와, 산출부(230)와, 출력부(240)와, 밸브 구동부(250) 및 제어부(260)를 구비한다.
The valve control system 200 includes an input unit 210 for inputting the amount of water withdrawn from the storage tank 10 and required quantity information in the respective minute holes 51a.52a, 53a, 54a and 55a, and an input unit 210 A storage unit 220 storing information on the valves and the fractions of the related network 100 (the amount of opening of each valve and the amount of discharge from each of the fractions), the calculating unit 230, the output unit 240, A valve driving unit 250, and a control unit 260.

상기 입력부(210)는 컴퓨터기기 등을 포함할 수 있으며, 물 관리자가 직접 관계망(100)의 저류조(10)의 수위센서(11)를 체크하여 수위값(저수량)을 입력한다. 또한, 물 관리자는 필요처(40)의 분수공(51a.52a,53a,54a,55a) 마다 농민들이 요구한 분수량을 입력부(210)를 통해 입력한다.The input unit 210 may include a computer device or the like and the water manager checks the water level sensor 11 of the storage tank 10 of the direct network 100 and inputs a water level value (water level). In addition, the water manager inputs the amount of water requested by the farmers through the input unit 210 for each of the factions 51a.52a, 53a, 54a, 55a in the destination 40. [

또한, 물 관리자 단말기(281) 또는 농민 단말기(283)에서 전달되는 정보를 네트워크 통신망을 통해 통신부(270)에서 수신하고, 수신된 정보를 입력부(210)에서 전달받아 입력될 수도 있다.The information transmitted from the water manager terminal 281 or the farmer terminal 283 may be received by the communication unit 270 through the network communication network and received by the input unit 210 to receive the received information.

상기 저장부(220)에는 관계망(100)의 전체 시스템 정보가 저장되며, 입력부(210)를 통해 입력된 정보가 저장된다. 즉, 저장부(220)에는 관계망(100)의 각 필요처(40)의 분수공(51a.52a,53a,54a,55a)에 기 설정되어 있는 개도 즉, 밸브(51b,5b2,53b,54b,55b)의 개도가 저장된다.
The entire system information of the network 100 is stored in the storage unit 220, and information input through the input unit 210 is stored. That is, the valves 51b, 5b2, 53b, 54b, and 54b, which are preliminarily set in the divisions 51a.52a, 53a, 54a, and 55a of the respective destinations 40 of the network 100, 55b are stored.

상기 산출부(230)는 분수공(51a.52a,53a,54a,55a) 별로 요구분수량에 대한 손실수도를 계산하여 산출한다. 즉, 산출부(230)는 분수공의 분수유량(요구량)에 대한 각 분수공의 손실 수두를 산출하고, 분수유량에 대한 밸브 개도를 계산한다. 그리고 산출된 밸브 개도를 근거로 하여 실질적인 분수공의 분수유량을 산출할 수 있다. 이와 같이 산출부(230)에서 산출된 정보는 제어부(260)로 제공된다.
The calculation unit 230 calculates and calculates the loss factor for the required quantity of water for each of the fractional holes 51a.52a, 53a, 54a, and 55a. That is, the calculation unit 230 calculates the loss head of each fractional flow with respect to the fractional flow rate (required amount) of the fractional flow, and calculates the valve opening degree with respect to the fractional flow rate. Based on the calculated valve opening, the fractional flow rate of the substantial fraction can be calculated. The information calculated by the calculation unit 230 is provided to the control unit 260. [

상기 출력부(240)는 디스플레이부 등을 포함하여, 상기 산출부(230)에서 산출된 정보들이 관계망(100)의 정보와 함께 표시되도록 출력함으로써, 물 관리자가 쉽게 확인할 수 있게 된다.
The output unit 240 includes a display unit and the like so that information calculated by the calculation unit 230 is displayed together with information of the network 100 so that the water manager can easily confirm the information.

상기 밸브 구동부(260)는 제어부(260)로부터 전달되는 제어신호를 근거로 하여 각 밸브(51b,5b2,53b,54b,55b)의 개폐동작을 제어한다. 이러한 밸브 구동부(260)는 관계망(100)이 설치된 현장에 현장제어반 형태로 구비될 수 있으며, 이 경우 네트워크 통신망을 통하거나 유선망을 통해 제어부(260)의 제어신호를 수신할 수 있다. 이와 같이 밸브 구동부(260)의 구동에 의해 각 밸브(51b,5b2,53b,54b,55b)는 초기 설정된 개도 상태로 유지되거나, 수정된 개도량에 대응되게 개도량이 제어될 수 있다.
The valve driving unit 260 controls opening and closing operations of the valves 51b, 5b2, 53b, 54b and 55b based on a control signal transmitted from the control unit 260. [ In this case, the valve driving unit 260 may receive the control signal of the control unit 260 through a network communication network or a wired network. As described above, the valves 51b, 5b2, 53b, 54b, and 55b are maintained in the initially set opening state by driving the valve driving unit 260, or the opening amount can be controlled to correspond to the modified opening amount.

제어부(260)는 산출부(230)에서 산출한 계산 개도와 기설정 개도를 비교하여 차이가 큰 분수공이 있는 경우, 차이가 큰 분수공에 대해 계산된 밸브 개도를 이용하여 분수유량을 산출하도록 하고, 계산된 밸브 개도에 의해 산출된 분수유량과 요구수량에 차이가 큰 경우, 해당 분수밸브 개도를 조정한 뒤 부수공의 개도를 재설정하여 재설정된 개도 내지 기 설정된 개도로 각 밸브(51b,5b2,53b,54b,55b)의 개도 조작을 위한 제어신호를 송출하여 용수의 공급이 이루어지도록 한다.
The control unit 260 compares the calculated opening degree calculated by the calculation unit 230 with the predetermined opening degree to calculate the fractional flow rate using the valve opening degree calculated for the large difference between the minute and large differences, When there is a large difference between the flow rate of the fraction calculated by the calculated valve opening degree and the demanded amount, the opening degree of the subsidiary ball is adjusted by adjusting the opening of the corresponding fractional valve and the valve 51b, 5b2, 53b , 54b, and 55b to supply the water.

여기서, 상기 산출부(130)에서 밸브 개도를 산출하는 방법은 다음과 같은 순서에 의해 이루어질 수 있다. Here, the method for calculating the valve opening degree by the calculation unit 130 may be performed in the following order.

1) 분수유량(Q) 계산1) Calculation of fraction flow (Q)

2) 밸브손실수두(Hv) 계산2) Calculation of valve loss head (H v )

3) 밸브손실계수(fv) 계산3) Calculation of valve loss factor (f v )

4) 밸브개도(θ) 계산
4) Calculation of valve opening (θ)

유량경계에 의한 손실수두계산 및 수위경계에 의한 유량계산은 절점수두법을 사용할 수 있다. 관수로의 기초방정식은 임의절점의 연속식과 임의절점 a, b 간의 유량과 수두의 관계식으로 구성된다. 평균유속공식은 수도용 관수로에서 일반적으로 사용하는 경험식인 Hazen-Williams공식을 사용할 수 있다. 평균유속공식을 유량에 관한 식으로 나타내면 다음과 같다.The calculation of the loss head by the flow boundary and the flowmeter by the water level boundary can use the nodal head method. The basic equation of the irrigation channel is composed of the continuous equation of arbitrary nodes and the relation of flow and head between arbitrary nodes a and b. The average flow rate formula can be the Hazen-Williams formula, which is an empirical formula commonly used in waterworks irrigation. The average flow rate formula is expressed by the equation relating to flow rate as follows.

<1> 정상류해석을 통한 유량계산<1> Flow calculation through steady flow analysis

Q = 0.27853 C D2 .83 △HC 0 .54 L-0.54 ................................(1-1)Q = 0.27853 CD 2 .83 ? H C 0 .54 L -0.54 ... (1 -One)

여기서, Q : 유량(㎥/s), C : 유속계수, D : 관경(m), △HC ; 마찰손실수두(m), L : 관로길이(m)이다. 관로가 절점 a, b를 연결하고 있을 경우 식 (1-1)은 다음과 같이 된다.Wherein, Q: flow rate (㎥ / s), C: number of current meter, D: diameter (m), △ H C ; Friction loss head (m), and L: length of pipeline (m). When the pipe connects the nodes a and b, equation (1-1) becomes as follows.

Qab = 0.27853 Cab Dab 2 .63 △Hcab 0 .54 Lab -0.54 = Kab(Ea-Eb)0.54 .......(1-2) Q ab = 0.27853 C ab D ab 2 .63 △ H cab 0 .54 L ab -0.54 = K ab (E a -E b) 0.54 ....... (1-2)

여기서, Kab = 0.27853Cab Dab 2 .63 △Hcab 0 .54 Lab -0.54 , △Hcab 0 .54 = Ea-Eb, Ea, Eb 는 각각 절점 a, b의 에너지, Qab : 관로유량(㎥/s)을 나타내고 있다.In this case, K ab = 0.27853 C ab D ab 2 .63 ΔH cab 0 .54 L ab -0.54 , ΔH cab 0 .54 = E a -E b , E a and E b are the energy of the nodes a and b , And Q ab is the channel flow rate (m 3 / s).

임의절점 a, b 간의 관로에 엘보 등의 곡관이 있을 경우의 유량과 손실 수두의 관계는 다음과 같다.The relationship between the flow rate and the loss head in the case where an elbow or the like is present in the duct between arbitrary nodes a and b is as follows.

Qab = 3.477 fbab -0.5 Dab 2 △Hbab 0 .5 = Mab(Ea-Eb)0.5 ...........(1-3) Q ab = 3.477 f bab -0.5 D ab 2 △ H bab 0 .5 = M ab (E a -E b) 0.5 ........... (1-3)

여기서, Mab = 3.477 fbab -0.5 Dab, △Hbab = Ea - Eb, Qab : 곡관유량(㎥/s), fbab : 곡관손실계수, △Hbab : 곡관손실수두(m)이다.Where M ab = 3.477 f bab- 0.5 D ab , △ H bab = E a - E b , Q ab : Curved flow rate (㎥ / s), f bab : Curvature loss coefficient, and △ H bab : Curved loss head (m).

관로 구간에 엘보가 여러 개 있을 경우에는 각각의 계수를 합하여 한 구간의 계수로 생각하면, 계산을 쉽게 할 수 있다. 임의구간 a, b 간에 밸브가 있을 경우, 유량과 손실 수두의 관계식은 다음과 같다.If there are several elbows in the channel section, the calculation can be easily done by considering the coefficients of one section as the sum of the respective coefficients. If there is a valve between arbitrary sections a and b, the relationship between flow rate and loss head is as follows.

Qab = 3.477 fvab -0.5 Dab 2 △Hvab 0 .5 = Nab(Ea-Eb)0.5 ...........(1-4)Q ab = 3.477 f vab -0.5 D ab 2 ? H vab 0 .5 = N ab (E a -E b ) 0.5 (1-4)

여기서, Nab = 3.477 fv -0.5 Dab 2 , △Hvab = Ea - Eb ,Qab : 밸브유량(㎥/s), fvab : 밸브손실계수, △Hvab : 곡관손실수두(m)이다.Where Nab = 3.477 f v -0.5 D ab 2 , ΔH vab = E a - E b , Q ab is the valve flow (m 3 / s), f vab is the valve loss factor, and △ H vab is the curved tube loss head (m).

식(1-2)~(1-4)는 Eab, Eb에 관하여 비선형이기 때문에 소위 다카쿠와 방법에 따라 선형화하여, Eab, Eb에 관한 연립일차방정식의 문제로 근사하여 Gauss Seidal 법에 의하여 Eab, Eb를 구할 수 있다. 계산된 유량은 각 절점의 연속조건을 만족할때까지 보정계산을 반복하여 허용오차를 만족시키도록 한다.
Since the equations (1-2) to (1-4) are nonlinear with respect to E ab and E b , they are linearized according to the so-called Dakaku method and approximated to the problem of the simultaneous linear equations concerning E ab and E b , E ab and E b can be obtained by law. The calculated flow is repeated until the allowable error is satisfied until the continuous condition of each node is satisfied.

<2>밸브손실수두(Hv) 계산 방법<2> Calculation method of valve loss head (H v )

밸브손실수두는 관수로 상류의 수원공의 수위와 하류 수위의 차에서 마찰손실 및 국소손실수두를 제외한 값으로 계산되며 식으로 나타내면 다음과 같다.The valve loss head is calculated by subtracting the friction loss and the local loss head from the difference between the water level and the downstream water level in the upstream of the irrigation water.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Ho = 수원의 최수위(m), Hi = 분수공의 말단수위(m), △Hv : 밸브손실수두(m), △Hcj : 마찰손실수두(m), △Hpk : 국소손실수두(m), i : 분수공을 나타내는 첨자, j : 관로구간을 나타내는 첨자, k : 국소손실수두를 나타내는 첨자, nc : 관로수간의 수, na : 국소손실의 개소수이다.Here, H o = maximum water level (m), H i = end level of bunsugong (m), △ H v of the neck: the valve head loss (m), △ H cj: friction head loss (m), △ H pk: J is the suffix indicating the channel section, k is the suffix indicating the local loss head, nc is the number of pipelines, and na is the number of local losses.

위 계산은 관망계산을 응용하면 복잡한 관수로 시스템도 간단하게 계산할 수 있게 된다. 다음으로, 밸브의 손실 수두와 손실계수의 관계는 다음의 식으로 나타낼 수 있다.The above calculation makes it possible to easily calculate the complex irrigation system by applying the network calculation. Next, the relationship between the loss head of the valve and the loss coefficient can be expressed by the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Hv : 수원의 최수위(m), fv : 밸브손실계수(m), v : 평균유속(m/s), g : 중력가속도(=9.8m/s2)이다.Here, H v is the minimum water level (m), f v is the valve loss coefficient (m), v is the average flow velocity (m / s), and g is the gravitational acceleration (= 9.8 m / s 2 ).

Figure pat00003

Figure pat00003

밸브의 개도(θ)와 손실계수(fv)의 관계는 제조회사에서 표 또는 그림으로 제시되는 경우가 많으며, 밸브 개도를 프로그램으로 즉, 산출부(230)에서 구하기 위해서는 개도와 손실계수의 관계를 식(특성식)으로 작성할 필요가 있다.The relationship between the opening degree (?) Of the valve and the loss coefficient (f v ) is often shown in tables or figures by the manufacturer. In order to obtain the valve opening degree by the program, that is, the calculating section 230, It is necessary to prepare the equation (expression).

밸브의 특성식은 손실계수(fv)와, 개도(θ)의 관계식으로 나타낼 수 있으나, 직선근사가 가능한 구간에서 다음식으로 표현할 수 있다.The characteristic equation of the valve can be expressed by a relational expression of the loss coefficient (f v ) and the opening degree (?), But it can be expressed by the following expression in a section where linear approximation is possible.

fv = α ×10βθ ........................(1-8)f v =? x 10 ?? ... (1-8)

α,β의 구하는 방법은 개도 θ1과 θ2 때의 손실계수 fv1과 fv2를 식(1-8)에 대입하여 log로 변환하면, α,β에 관한 연립방정식으로 된다. 이 연립방정식을 풀면 α,β를 구할 수 있으며, 밸브의 종류에 따라서 다른 값을 나타낸다.α and β are obtained by substituting the loss factors f v1 and f v2 at the openings θ 1 and θ 2 into the equation (1-8) and converting the log to logarithmic equations for α and β. By solving this simultaneous equations, α and β can be obtained and different values are shown depending on the type of valve.

밸브개도θ(%)는 (1-8) 식을 변형한 다음식으로 구할 수 있다.The valve opening degree? (%) Can be obtained by modifying Equation (1-8).

Figure pat00004

Figure pat00004

이상에서 설명한 바와 같이, 산출부(230)는 입력부(210)를 통해 입력된 데이터와 상기 식 (1-1)~(1-9)를 이용하여 분수공별로 분수유량, 밸브손실수두, 밸브손실계수 및 밸브 개도를 산출하여 구할 수 있다.
As described above, the calculation unit 230 calculates the fractional flow rate, the valve loss head, the valve loss coefficient, and the valve loss coefficient by using the data input through the input unit 210 and the equations (1-1) to (1-9) And the valve opening degree can be calculated.

이하 상기 구성을 가지는 밸브제어시스템(200)을 이용하여 관계망(100)의 밸브의 개도를 결정하여 조작하는 방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for determining and operating the valve opening of the pertinent network 100 using the valve control system 200 having the above-described configuration will be described in detail.

도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 우선 물 관리자는 입력부(210)를 통해 수원의 취수량과 분수공 별 요구분수량을 입력한다(S10). 즉, 관리자는 수원공(저류조)의 수위를 입력시킨 후, 분사공마다 농민들이 요구한 분수량을 입력한다.1 to 3, the water manager inputs the amount of water withdrawn from the water source and the required water amount per fraction by the input unit 210 (S10). That is, the manager inputs the water level of the water source (storage tank), and then inputs the amount of water requested by the farmers for each water hole.

그러면, 산출부(230)는 입력된 정보와 저장부(220)에 저장된 정보를 가지고 각 분수공별 요구분수량에 대한 손실 수두를 계산한다(S11). 즉, 정상류해석을 통해 수원에서 말단까지의 손실 수두를 계산한다. 밸브손실수두는 수원고의 수위와 분수공간의 수위 차에서 정상류해석으로 구한 관수로의 각종 손실 수두를 뺀 나머지로 산출할 수 있다.
Then, the calculating unit 230 calculates the loss head for the required quantity of water for each of the submarines with the input information and the information stored in the storage unit 220 (S11). In other words, the loss head from the source to the end is calculated by the steady flow analysis. The valve loss head can be calculated by subtracting various loss heads from irrigation water obtained by steady flow analysis in the water level difference between the water level in the water source and the water level in the water space.

이어서 산출부(230)는 계산된 손실 수두를 이용하여 분수밸브 개도를 계산하고, 계산된 분수공별 분수밸브 개도를 출력부(240)의 디스플레이부를 통해 표시되어 관리자가 확인할 수 있게 된다(S12). 즉, 밸브 개도는 밸브손실수두를 밸브손실계수로 환산한 값과 밸브종류별 손실계수와 개도의 특성식을 구한다.
Next, the calculation unit 230 calculates the opening of the fractional valve using the calculated loss head and displays the calculated opening of the fractional valve by the display unit of the output unit 240 (S12). That is, the valve opening degree obtains the value obtained by converting the valve loss head to the valve loss coefficient, and the characteristic equation of the loss coefficient and opening degree for each valve type.

제어부(260)는 상기 단계(S12)에서 계산된 개도와 기 설정되어 저장부(220)에 저장되어 있는 기설정 개도를 비교하고, 차이가 큰(허용오차 이상으로 차이가 큰) 분수공이 있는지 판단한다(S13).The control unit 260 compares the opening calculated in the step S12 with the predetermined opening stored in the storage unit 220 and determines whether there is a difference between the opening calculated in the step S12 and the predetermined opening stored in the storage unit 220 (S13).

상기 단계(S13)에서 판단 결과, 계산된 계도와 기설정된 개도 간에 허용오차 이상이 나는 분수공이 없는 경우, 제어부(260)는 분수공 밸브조작을 하지 않는다(S14).If it is determined in step S13 that there is no fractional difference exceeding the tolerance between the calculated flow rate and the predetermined opening degree, the control unit 260 does not operate the flood valve (S14).

그리고 제어부(260)는 계산된 개도(기 설정된 개도)에 따라 밸브들의 개도 조작 신호를 밸브구동부(250)로 전달하여 밸브의 구동을 제어하여 분수공별로 요구분수량의 용수가 공급되도록 한다(S15).
Then, the control unit 260 transmits the opening operation signal of the valves to the valve driving unit 250 according to the calculated opening degree (pre-set opening degree) to control the driving of the valve so that the required amount of water is supplied to each of the water discharging holes (S15) .

한편, 상기 단계(S13)에서 계산 개도와 기설정 개도 간의 차이가 허용오차 이상으로 큰 경우, 물 관리자는 차이가 크게 발생한 밸브개도값 즉, 계산 개도를 입력부(210)로 입력하다(S16).
On the other hand, if the difference between the calculated opening and the predetermined opening degree is larger than the tolerance in the step S13, the water manager inputs the valve opening value, i.e., the calculated opening degree, in which the difference is large, to the input unit 210 (S16).

그러면, 산출부(230)는 상기 단계(S16)에서 입력된 입력 개도에 대한 분수유량을 계산하여 제어부(260)로 제공한다(S17).
Then, the calculation unit 230 calculates the fractional flow rate of the input opening degree input in the step S16 and provides the calculated flowrate to the control unit 260 (S17).

제어부(260)는 상기 단계(S17)에서 산출된 계산유량과 요구분수량을 비교하고, 차가 큰 밸브가 있는지 확인한다(S18).
The control unit 260 compares the calculated flow rate calculated in the step S17 with the required minute quantity, and checks whether there is a valve with a large difference (S18).

상기 단계(S18)에서 비교 결과 차가 큰 밸브가 없는 경우에는 상기 단계(S15)를 수행하여 요구분수량 만큼 용수 공급이 이루어지도록 밸브를 제어한다.
If there is no valve having a large difference in the comparison result in the step S18, the step S15 is performed to control the valve so that the water supply is performed by the required amount of water.

반대로, 상기 단계(S18)에서 확인 결과, 요구분수량과 계산유량의 차가 큰 밸브가 있는 경우, 제어부(260)는 차가 큰 분수밸브의 개도를 조정한다(S19). 여기서 상기 단계(S19)는 물 관리자가 입력부(210)를 통해 직접 분수밸브의 개도를 조정하여 조정된 값을 입력할 수도 있다.Conversely, if it is determined in step S18 that there is a valve having a large difference between the required minute quantity and the calculated flow rate, the control unit 260 adjusts the opening of the large fractional valve (S19). Here, in step S19, the water manager may directly adjust the opening of the fractional valve through the input unit 210 to input the adjusted value.

상기 단계(S19)에서 개도 조정된 값에 대한 분수유량을 다시 계산하고(S17), 이후 단계(S18)(S19)를 반복 수행하여, 요구분수량과 계산유량의 차이가 큰 밸브가 없는 경우 밸브 개도 조작을 실행하게 된다.
If it is determined that there is no valve having a large difference between the required quantity of water and the calculated flow rate, the flow rate of the fractional flow for the opening adjustment value is calculated again in step S19, and then the flow of steps S18 and S19 is repeated. The opening operation is performed.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 밸브 제어시스템(200)에 의하면, 관계망(100)의 많은 분수공에 대응되는 밸브 개도를 수리해석을 통해 최적의 상태 즉, 농민이 요구한 요구분수량을 공급할 수 있도록 분수량을 계산하고, 그 계산된 분수량을 만족하기 위한 밸브 개도를 설정하여 제어함으로써, 농민이 요구하는 요구분수량을 충족시키면서도 물의 낭비 없이 효율적으로 관리할 수 있게 된다.
As described above, according to the smart valve control system 200 according to the embodiment of the present invention, the valve opening degree corresponding to a large number of factions of the network 100 can be analyzed in an optimum state, that is, A minute quantity is calculated so as to supply minute quantities and the valve opening degree for satisfying the calculated minute quantity is set and controlled so that it is possible to efficiently manage without requiring waste of water while satisfying the required minute quantity demanded by the farmer.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Those skilled in the art will readily appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.

100..관계망 200..스마트 밸브 제어시스템
210..입력부 220..저장부
230..산출부 240..출력부
250..밸브 구동부 260..제어부
100 .. Related network 200 .. Smart valve control system
210 .. input unit 220 .. storage unit
230 output unit 240 output unit
250 .. Valve drive unit 260 .. Control unit

Claims (2)

저류조의 취수량과 관계망의 각 분수공에서의 요구분수량 정보를 입력하는 입력부;
상기 입력부를 통해 입력된 정보와 상기 각 분수공의 밸브의 기 설정된 밸브개도 정보가 저장되는 저장부;
상기 입력부를 통해 입력된 정보를 통해 상기 각 분수공에서의 요구분수량에 대한 손실 수두를 계산하고, 계산된 손실 수두를 이용하여 분수밸브 개도 및 상기 분수밸브 개도에 대한 분수유량을 계산하는 산출부;
상기 산출부에서 산출된 정보가 출력되는 출력부;
상기 산출부에서 산출된 계산 개도와 기 설정 개도를 비교하여 허용오차 이상의 차이가 발생하는 분수공이 없는 경우, 분수공의 밸브조작을 하지 않고 기 설정된 개도로 동작되도록 제어하고, 상기 계산 개도와 기 설정 개도가 허용오차 이상인 분수공이 있는 경우, 계산 개도로 계산된 분수유량이 상기 요구수요량과 차이가 발생하는지 비교하고 차이가 허용오차 이상 발견시 차가 큰 분수밸브의 개도를 조정하여 밸브의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 밸브 제어시스템.
An input unit for inputting the amount of water withdrawn from the storage tank and the required quantity information in each branch of the network;
A storage unit for storing information inputted through the input unit and predetermined valve opening information of the valves of the respective fractions;
A calculating unit for calculating a loss head for a required fraction in each of the plurality of fractions through information input through the input unit and calculating a fractional valve opening and a fractional flow rate for the fractional valve opening using the calculated loss head;
An output unit for outputting information calculated by the calculation unit;
Wherein the control unit controls the valve unit so as to operate at a predetermined opening degree without performing valve operation of the fractional valve when no difference between the calculated opening degree and the predetermined opening degree calculated by the calculating unit is greater than or equal to the tolerance, The control unit controls the operation of the valve by adjusting the opening degree of the fractional valve having a large difference when the difference is found to be larger than the required demand amount, And a control system for controlling the valve.
제1항에 있어서,
상기 밸브손실수두는 아래의 식(1-5)을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 스마트 밸브 제어시스템.
[수학식]
Figure pat00005

여기서, Ho = 수원의 최수위(m), Hi = 분수공의 말단수위(m), △Hv : 밸브손실수두(m), △Hcj : 마찰손실수두(m), △Hpk : 국소손실수두(m), i : 분수공을 나타내는 첨자, j : 관로구간을 나타내는 첨자, k : 국소손실수두를 나타내는 첨자, nc : 관로수간의 수, na : 국소손실의 개소수를 각각 나타낸다.
The method according to claim 1,
Wherein the valve loss head is calculated using the following equation (1-5).
[Mathematical Expression]
Figure pat00005

Here, H o = maximum water level (m), H i = end level of bunsugong (m), △ H v of the neck: the valve head loss (m), △ H cj: friction head loss (m), △ H pk: Where n is the number of pipelines, and na is the number of localized losses, respectively. In this case, the number of pipelines is the number of pipelines.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100813608B1 (en) 2006-09-25 2008-03-17 한국전력공사 System and method for remote wupervisory control of water management using plc

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07168627A (en) * 1993-12-14 1995-07-04 Maezawa Ind Inc Valve control unit
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