KR20160055470A - 오폐수 관리 시스템 - Google Patents

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KR20160055470A
KR20160055470A KR1020140155319A KR20140155319A KR20160055470A KR 20160055470 A KR20160055470 A KR 20160055470A KR 1020140155319 A KR1020140155319 A KR 1020140155319A KR 20140155319 A KR20140155319 A KR 20140155319A KR 20160055470 A KR20160055470 A KR 20160055470A
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Abstract

본 발명의 실시예는 오폐수 관리 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 실시예에서는 오폐수관의 내부에 LADAR 모듈이 배치될 수 있고, LADAR 모듈과 연결된 제1 관리 모듈이 오폐수관의 외벽부에 배치될 수 있으며, 설정 개수의 제1 관리 모듈들과 신호 전달 가능하게 연결된 제2 관리 모듈에 의해서 오페수관의 내부 상태가 관제 센터에 실시간으로 전달될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 LADAR 모듈을 이용하여 오폐수관을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 관제 센터가 오폐수관을 유지보수 및 교체를 적기에 실시할 수 있다.

Description

오폐수 관리 시스템 {WASTEWATER MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 오폐수 관리 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 오폐수관에서의 오폐수 누출 현상 및 이물질에 의한 막힘 현상을 신속하게 대처할 수 있고, 오폐수관을 간편하게 관리할 수 있는 오폐수 관리 시스템에 관한 것이다.
환경에 대한 관심은 국내외 모든 분야에서 대두되고 있는 추세이다. 그 중에서도 인간 생활에 기본적인 수질 오염에 대한 관심은 날로 증가되고 있다. 왜냐하면, 도시하수, 공장폐수, 농업폐수, 분뇨 그리고 산업폐기물 등과 같은 오폐수는 자정 능력을 초과하는 수준으로 심각한 상태이며, 그에 따라 인간의 기본 생활을 침해할 정도이다.
이를 해결하기 위하여, 도시하수 처리시설, 공장과 주택의 정화조 시설, 그리고 공장과 농경지 등의 폐수 처리 시설 등을 운영하고 있다. 상기와 같은 시설들은 효과적으로 관리할 수 있어야 하며, 특히 공장의 하수처리는 배출 허용 기준치를 초과하지 않도록 감시해야 한다.
오폐수 및 유해 물질을 관리하는 기존의 방법으로는, 수량계를 통하여 수량을 수동적으로 체크하고 CCTV와 카메라 등을 이용하여 주위를 감시하는 등의 수동적인 방법을 일반적으로 사용하고 있다. 하지만, 수량계의 고장 또는 관리 부재 등으로 인해 유해 물질이 누출되거나 또는 불법으로 하천과 바다에 버려지는 일이 초래되고 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2013-0117148호(발명의 명칭: 유비쿼터스 축산 폐수 모니터링 시스템과 그 방법, 공개일: 2013.10.25)에는 무선 센서 네트워크 기술을 활용하여 축산 오폐수의 상태 및 양을 측정하고 모니터링하는 기술이 개시되어 있다. 하지만, 한국공개특허 제2013-0117148호의 경우에는 축산 폐수가 저장되는 오폐수 정화조의 내부 상태만을 감지하고 있으며, 축산 폐수를 오폐수 정화조로 안내하는 배관 부분에 대한 누출 현상 및 막힘 현상에 대한 대책은 개시되어 있지 않다.
즉, 오폐수는 오폐수관을 통해서 오폐수 저장 탱크로 이송된 후 오폐수 저장 탱크에 일시 저장되고, 이후에 탱크 트럭에 의해서 오폐수 처리 시설로 이송되는 실정이다. 따라서, 오폐수가 오폐수관을 통과하는 과정에서 누출되는지, 또는 오폐수관의 막힘에 의해 오폐수의 유동이 불가능한 상태인지를 지속적으로 감시할 필요성이 있다.
오폐수관의 누출을 감시하는 종래의 방법으로는, 작업자가 오폐수관을 직접 육안으로 확인하는 방법이 일반적이다. 상기와 같은 방법은 오폐수관의 개수와 길이가 증가됨에 따라 작업자수와 작업 시간이 크게 증가할 수밖에 없다.
또한, 오폐수관의 누출을 감시하는 다른 종래의 방법으로는 필름형의 액체 감지 센서 또는 누출 센서 등을 오폐수관의 외부에 설치하기도 한다. 하지만, 이 방법은 오폐수관의 막힘 현상을 감지하는 것이 불가능하고, 오폐수관의 외부에서만 감지가 이루어지는 구조적 한계를 갖는다.
본 발명의 실시예는 오폐수관의 내부를 실시간으로 모니터링하여 오폐수관을 보다 간편하게 관리할 수 있는 오폐수 관리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 오폐수관의 내부에 배치된 LADAR(laser radar) 모듈을 이용하여 오폐수의 누출 여부 및 오폐수관의 막힘 여부를 정확하게 감시할 수 있는 오폐수 관리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 오폐수관의 이상 상태를 관제 센터에 알려주어 오폐수관의 이상 상태에 신속하게 대처할 수 있는 오폐수 관리 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 오폐수관의 내부를 감지하도록 상기 오폐수관에 형성된 관통홀부에 관통되게 배치되는 LADAR 모듈, 상기 LADAR 모듈의 작동을 제어하도록 상기 LADAR 모듈과 연결되고 상기 오폐수관의 외벽부에 배치되는 제1 관리 모듈, 및 상기 제1 관리 모듈의 신호를 전송받아 상기 오폐수관의 내부 영상을 획득한 후 상기 내부 영상을 분석하여 상기 오폐수관에서 이격된 위치의 관제 센터에 전송하도록 상기 제1 관리 모듈과 상기 관제 센터의 사이에 신호 전달 가능하게 배치된 제2 관리 모듈을 포함하는 오폐수 관리 시스템을 제공한다.
따라서, 상기 LADAR 모듈은 상기 오폐수관의 내부 상태를 실시간으로 감지할 수 있으며, 상기 제1 관리 모듈은 상기 LADAR 모듈의 감지값을 전달 받아 상기 오폐수관과 이격된 위치의 상기 제2 관리 모듈에 전달할 수 있다. 그리고, 상기 제2 관리 모듈은 상기 LADAR 모듈의 감지값을 이용하여 상기 오폐수관의 내부 영상을 획득할 수 있으며, 그 후에 상기 오폐수관의 내부 영상을 분석하여 상기 관제 센터에 전송할 수 있다. 그로 인해서, 상기 관제 센터는 상기 오폐수관의 누출 또는 막힘 등과 같은 이상 상태를 보다 신속하게 간편하게 모니터링할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 관통홀부는 상기 오폐수관의 길이 방향을 따라 설정 간격으로 이격되는 위치에 각각 형성될 수 있으며, 상기 LADAR 모듈과 상기 제1 관리 모듈은 상기 관통홀부들에 각각 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제2 관리 모듈은 상기 오폐수관을 구간별로 나누어 관리하도록 상기 제1 관리 모듈들 중에서 서로 인접하게 배치된 설정 개수의 제1 관리 모듈과 신호 전달 가능하게 연결될 수 있다.
일측에 따르면, 본 발명의 일실시예에 따른 오폐수 관리 시스템은, 상기 LADAR 모듈의 레이저 신호가 투과 가능한 소재로 형성되고 상기 LADAR 모듈을 상기 오폐수로부터 보호하도록 상기 LADAR 모듈의 외측을 둘러싸는 형상으로 구비된 방수 보호 커버를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 본 발명의 일실시예에 따른 오폐수 관리 시스템은, 상기 오폐수관에 상기 관통홀부와 연통되게 구비되고 상기 제1 관리 모듈을 외부 충격 또는 수분으로부터 보호하도록 상기 제1 관리 모듈이 수용 가능한 형상으로 형성된 모듈 하우징을 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제1 관리 모듈은, 상기 LADAR 모듈의 작동을 제어함과 아울러 상기 LADAR 모듈의 감지값을 전달받도록 상기 LADAR 모듈과 신호 전달 가능하게 연결된 제1 모듈 제어부, 상기 LADAR 모듈의 감지값을 상기 제2 관리 모듈에 무선 방식으로 전송하도록 상기 제1 모듈 제어부와 신호 전달 가능하게 연결된 제1 무선 송신부, 및 상기 제2 관리 모듈로부터 전달되는 무선의 전력신호를 전력으로 변환한 후 상기 제1 모듈 제어부와 상기 제1 무선 송신부 및 상기 LADAR 모듈에 제공하도록 상기 제1 모듈 제어부와 상기 제1 무선 송신부 및 상기 LADAR 모듈에 통전 가능하게 연결된 제1 전력 공급부를 구비할 수 있다.
상기 제2 관리 모듈은, 상기 LADAR 모듈의 감지값을 이용하여 상기 오폐수관의 내부 영상을 획득한 후 상기 내부 영상을 분석하여 상기 오폐수관의 누출 여부 및 이물질의 유무를 검출하는 제2 모듈 제어부, 상기 제1 무선 송신부로부터 상기 LADAR 모듈의 감지값을 전송받아 상기 제2 모듈 제어부에 전달하도록 상기 제2 모듈 제어부와 신호 전달 가능하게 연결된 제2 무선 수신부, 상기 제2 모듈 제어부의 검출값을 상기 관제 센터로 전송하도록 상기 제2 모듈 제어부와 신호 전달 가능하게 연결된 제2 무선 송신부, 및 상기 제1 전력 공급부에 상기 전력신호를 무선 방식으로 전송하도록 상기 제1 전력 공급부와 무선 방식으로 신호 전달 가능하게 구비된 제2 전력신호 전송부를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 제2 모듈 제어부는, 상기 LADAR 모듈의 감지값을 처리하여 상기 오폐수관의 내부 영상을 3차원으로 획득하는 영상 처리기, 상기 오폐수관의 내부 상태에 따른 각종 비교 영상 정보가 저장된 영상 저장기, 및 상기 영상 처리기에서 획득된 3차원 영상을 상기 비교 영상 정보와 비교 분석하여 상기 오폐수관의 내부 상태를 판단하도록 상기 영상 처리기와 상기 영상 저장기에 연결된 영상 판별기를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 제1 무선 송신부와 상기 제2 무선 수신부는 작은 전력 소모를 갖는 무선 방식에 의해 신호가 송수신되도록 형성될 수 있다. 상기 제2 무선 송신부와 상기 관제 센터는 긴 전송 거리를 갖는 무선 방식에 의해 신호가 송수신되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 오폐수 관리 시스템은, LADAR 모듈을 오폐수관의 내부에 배치시켜 오폐수관의 내부 상태를 직접적으로 감지하므로, 오폐수관의 누출 여부 및 막힘 여부를 보다 정확하게 확인할 수 있다. 상기와 같은 LADAR 모듈의 레이저 신호는 매우 정밀한 감지 성능을 가지므로, 오폐수관의 미세한 균열도 감지할 수 있고, 오폐수에 섞여있는 이물질의 파악도 매우 유용할 수 있다. 또한, LADAR 모듈은 다른 종류의 센서들 보다 액체와 수증기에 악영향을 상대적으로 덜 받기 때문에 내구성과 수명 측면에서도 매우 유리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 오폐수 관리 시스템은, LADAR 모듈의 감지값을 제1 관리 모듈을 통해 오폐수관에서 이격된 위치의 제2 관리 모듈로 전송한 후 제2 관리 모듈에서 오폐수관의 내부 영상을 획득하므로, 오폐수관의 내부 영상을 통해서 오폐수관의 내부 상태를 실시간으로 간편하게 모니터링할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 오폐수 관리 시스템은, 제2 관리 모듈에서 획득된 오폐수관의 내부 영상을 분석하여 오폐수관의 누출 여부 및 이물질에 의한 막힘 여부를 간편하게 판단할 수 있으며, 그 결과값을 관제 센터에 전달하여 오폐수관의 이상 발생시 신속하게 대처할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 오폐수 관리 시스템은, 오폐수관의 상태를 실시간으로 정확하게 모니터링할 수 있으므로, 기존의 오폐수관 관리 방식과 비교하여 작업자수 및 작업시간을 현저하게 줄일 수 있으며, 오폐수 관리 시스템의 운영과 비용 측면에서 효율성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 오폐수 관리 시스템은, 제1 관리 모듈과 제2 관리 모듈 사이의 신호 전달이 저전력의 무선 방식으로 이루어지므로, 제1 관리 모듈의 전력 소모를 크게 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 제2 관리 모듈에서 제공되는 무선의 전력신호를 변환하여 전력으로 사용하는 무선 전원 공급 방식만으로도 제1 관리 모듈을 구동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 오폐수 관리 시스템은, 제2 관리 모듈에서 오폐수관의 내부 영상을 비교 영상 정보와 비교하여 오폐수관의 현재 상태를 보다 정확하고 신속하게 파악할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 오폐수관의 상태에 대응되는 비교 영상 정보를 제2 관리 모듈의 내부에 구비하여 오폐수관의 상태 파악에 효과적으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 오폐수 관리 시스템은, 오폐수를 안내하는 오폐수관뿐만 아니라, 다양한 액체를 안내하는 다수의 배관에 간편하게 적용시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오폐수 관리 시스템이 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 I-I 선에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 3는 도 1에 도시된 오폐수 관리 시스템의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 제2 관리 모듈의 제2 제어 모듈부를 설명하기 위한 참고도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오폐수 관리 시스템(100)이 개략적으로 도시된 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 I-I 선에 따른 단면을 나타낸 도면이고, 도 3는 도 1에 도시된 오폐수 관리 시스템(100)의 주요 구성을 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 제2 관리 모듈(130)의 제2 모듈 제어부(132)를 설명하기 위한 참고도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 오폐수 관리 시스템(100)는 LADAR 모듈(110), 제1 관리 모듈(120), 및 제2 관리 모듈(130)을 포함한다.
일반적으로, 오폐수 처리 시스템은 오폐수 저장조(미도시) 및 오폐수관(102)을 구비할 수 있다. 오폐수 저장조는 오폐수(W)를 저장할 수 있으며, 오폐수관(102)은 오폐수(W)의 발생원에서부터 오폐수 저장조로 오폐수(W)를 안내할 수 있다. 오폐수 저장조 내의 오폐수(W)의 수위가 일정 수위를 넘으면, 관제 센터(160)는 오폐수 저장조에 저장된 오폐수를 처리 시설로 이송시켜 적절한 방법으로 처리할 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 오폐수 관리 시스템(100)은 오폐수관(102)을 모니터링하고, 그 오폐수관(102)을 따라 유동되는 오폐수(W)의 누출 현상 및 이물질에 의한 오폐수관(102)의 막힘 현상에 대처하기 위한 기술이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, LADAR 모듈(110)은 오폐수관(102)의 내부를 감지할 수 있다. LADAR 모듈(110)은 레이저가 물체로부터 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 3차원 영상을 얻어내는 레이더 센서를 포함할 수 있다. 상기와 같은 레이더 센서는 기술 개발에 따라 최근에 가격이 많이 저렴해지는 추세이므로, 제품의 가성비가 점점 좋아지고 있다. LADAR 모듈(110)은 짧은 레이저 펄스를 사용하므로, 거리와 방향에 대한 높은 분해능을 가질 수 있으며, 거리에 따른 식별 능력이 매우 우수할 수 있다.
뿐만 아니라, LADAR 모듈(110)은 적외선 센서와 같이 특정 지점을 감지하는 것이 아니라, 전방 감지를 위해 전파를 쏘고 반사되어 돌아오는 전파의 파형을 측정하는 구조이다. 따라서, LADAR 모듈(110)은 오폐수관(102) 내의 모니터링 영역을 매우 넓게 형성할 수 있으며, 장애물의 통과가 가능하여 다중 물체의 감지가 가능할 수 있다.
또한, LADAR 모듈(110)은 액체와 수증기 등과 같이 수분이 있는 곳에서 적외선 센서보다 내구성과 수명에 강점을 가진다. 따라서, 오폐수관(102)의 내부에서 외부와 완전히 차단된 상태로 사용될 수 있으며, 그에 따라 오폐수관(102)에서 외부로 악취 등이 방출되는 문제도 해결될 수 있다.
상기와 같은 LADAR 모듈(110)은 오폐수관(102)에 형성된 관통홀부(102a)에 관통되게 배치될 수 있다. 즉, LADAR 모듈(110)은 오폐수관(102)의 내부에 레이저를 발사하도록 관통홀부(102a)를 통해 오폐수관(102)의 내부에 삽입될 수 있다. 따라서, LADAR 모듈(110)은 오폐수관(102)의 내부에 외부와 차단된 구조로 배치되므로, 오폐수관(102)의 외부에 배치된 구조보다 검사 거리와 검사 공간을 줄일 수 있고, 외부 전파와의 간섭 등으로부터 자유로울 수 있다.
한편, 관통홀부(102a)는 오폐수관(102)의 길이 방향을 따라 설정 간격으로 이격되는 위치에 각각 형성될 수 있으며, LADAR 모듈(110)은 관통홀부(102a)들에 각각 배치될 수 있다. 상기와 같은 설정 간격은 LADAR 모듈(110)의 검사 성능에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 감지 영역이 넓은 LADAR 모듈(110)이 사용되면 관통홀부(102a)들의 이격 간격도 증가될 수 있으며, 감지 영역이 좁은 LADAR 모듈(110)이 사용되면 관통홀부(102a)들의 이격 간격도 감소될 수 있다. 따라서, 오폐수관(102)은 LADAR 모듈(110)의 검사 성능에 따라 복수개의 감지 영역(A1, A2, A3, A4, A5, A6)으로 구획될 수 있으며, LADAR 모듈(110)은 감지 영역(A1, A2, A3, A4, A5, A6)들에 각각 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 제1 관리 모듈(120)은 LADAR 모듈(110)의 작동을 제어할 수 있다. 제1 관리 모듈(120)은 LADAR 모듈(110)과 신호 전달 가능하게 연결될 수 있다. 상기와 같이 연결된 제1 관리 모듈(120)과 LADAR 모듈(110)은 오폐수관(102)의 관통홀부(102a)들에 각각 배치될 수 있다. 즉, 제1 관리 모듈(120)과 LADAR 모듈(110)은 오폐수관(102)의 길이 방향으로 형성된 복수개의 감지 영역(A1, A2, A3, A4, A5, A6)에 하나씩 배치될 수 있다.
이하, 본 실시예에서는 제1 관리 모듈(120)과 LADAR 모듈(110)이 하나의 회로 기판 상에 일체로 형성되는 것으로 설명하고, LADAR 모듈(110)은 관통홀부(102a)에 삽입 가능한 돌출된 형상으로 회로 기판에 형성된 것으로 설명한다. 따라서, 제1 관리 모듈(120)과 LADAR 모듈(110)은 오폐수관(102)의 관통홀부(102a)들에 LADAR 모듈(110)을 삽입하는 한 번의 작업으로 간편하게 설치할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 오폐수 관리 시스템(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양한 변형이 가능할 수 있다. 일례로, 제1 관리 모듈(120)은 LADAR 모듈(110)과 소정 거리 이격된 위치에 위치될 수 있으며, 제1 관리 모듈(120)과 LADAR 모듈(110)은 별도의 연결선에 의해 연결될 수도 있다.
본 실시예에 따른 제1 관리 모듈(120)은 오폐수관(102)의 외벽부에 배치될 수 있다. 왜냐하면, 제1 관리 모듈(120)은 액체와 수증기 등에 매우 취약한 구조로 형성되므로, LADAR 모듈(110)과 달리 오폐수관(102)의 내부에 배치할 수 없다. 따라서, 본 실시예에서는, LADAR 모듈(110)을 오폐수관(102)의 내부에 배치하고, 제1 관리 모듈(120)을 오폐수관(102)의 외부에 배치하는 것으로 설명한다.
구체적으로 설명하면, LADAR 모듈(110)은 관통홀부(102a)에 관통되게 배치되는 구조로서, LADAR 모듈(110)의 일단부는 오폐수관(102)의 내부에 배치될 수 있으며, LADAR 모듈(110)의 타단부는 오폐수관(102)의 외부에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 관리 모듈(120)은 오폐수관(102)의 외부에 배치되는 구조로서, LADAR 모듈(110)의 타단부와 연결될 수 있다.
예를 들면, 제1 관리 모듈(120)은 제1 모듈 제어부(122), 제1 무선 송신부(124), 및 제1 전력 공급부(126)를 구비할 수 있다.
제1 모듈 제어부(122)는 LADAR 모듈(110)의 작동을 제어할 수 있으며, 그와 함께 LADAR 모듈(110)의 감지값을 전달 받을 수 있다. 이를 위하여, 제1 모듈 제어부(122)는 LADAR 모듈(110)과 신호 전달 가능하게 연결될 수 있다.
제1 무선 송신부(124)는 LADAR 모듈(110)의 감지값을 제2 관리 모듈(130)에 무선 방식으로 전송할 수 있다. 이를 위하여, 제1 무선 송신부(124)는 제1 모듈 제어부(122)와 신호 전달 가능하게 연결될 수 있다.
제1 전력 공급부(126)는 제2 관리 모듈(130)로부터 전달되는 무선의 전력신호를 전력으로 변환할 수 있으며, 그 전력을 제1 모듈 제어부(122)와 제1 무선 송신부(124) 및 LADAR 모듈(110)에 제공할 수 있다. 이를 위하여, 제1 전력 공급부(126)는 제1 모듈 제어부(122)와 제1 무선 송신부(124) 및 LADAR 모듈(110)에 통전 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 오폐수관(102)에 설치된 제1 관리 모듈(120)들과 LADAR 모듈(110)들에 별도의 전력선을 연결할 필요성이 없고, 그에 따라 전력선의 배선 작업 및 유지 보수로 인한 비용 상승 및 관리의 어려움을 해소할 수 있다.
예를 들면, 제1 관리 모듈(120)은 제2 관리 모듈(130)로부터 무선으로 전력을 공급 받아 충전한 후 그 충전된 전력을 이용하여 구동하는 구조이다. 이를 위해서, 제1 관리 모듈(120)의 제1 전력 공급부(126)는 전력변환을 위한 전력변환회로, 및 그 전력변환회로에 의해 변환된 전력을 충전하기 위한 충전회로를 포함한다. 일례로, 제1 관리 모듈(120)과 제2 관리 모듈(130)에는 무선의 RF 신호를 이용하는 RF 무선전력전송 기술이 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제2 관리 모듈(130)은 제1 관리 모듈(120)의 신호를 전송 받아 오폐수관(102)의 내부 영상을 획득할 수 있으며, 그 내부 영상을 분석하여 오폐수관(102)의 현재 상태에 관한 정보를 관제 센터(160)에 전송할 수 있다. 상기와 같은 제2 관리 모듈(130)은 제1 관리 모듈(120)과 LADAR 모듈(110)에 비하여 설치 장소에 대한 제약이 적으며, 통상의 케이블 방식으로 전원과 연결될 수 있다.
여기서, 관제 센터(160)는 오폐수(W)를 관리하는 곳으로서, 본 실시예에 따른 오폐수 관리 시스템(100)의 운영을 총괄하는 컨트롤 타워의 역할을 수행할 수 있다. 상기와 같은 관제 센터(160)는 오폐수관(102) 또는 오폐수 저장조 등과 멀리 떨어진 장소에 존재하는 것이 일반적이며, 그에 따라 제2 관리 모듈(130)과는 원거리용 신호 전달 수단에 의해서 각종 신호를 전달할 수 있다. 즉, 제2 관리 모듈(130)은 제1 관리 모듈(120)과 관제 센터(160)의 사이에 신호 전달 가능하게 배치될 수 있다.
그리고, 제2 관리 모듈(130)은 오폐수관(102)의 길이 방향으로 형성된 복수개의 감지 영역(A1, A2, A3, A4, A5, A6) 중 설정 개수의 감지 영역을 통합적으로 구간 별로 관리할 수 있다. 일례로, 본 실시예에서는 1개의 제2 관리 모듈(130)이 3개의 감지 영역(A1~A3 또는 A4~A6)을 하나의 감지 구간으로 관리하도록 형성될 수 있다. 따라서, 제2 관리 모듈(130)은 제1 관리 모듈(120)과 LADAR 모듈(110)에 비해서 1/3의 개수만 사용될 수 있으며, 3개의 제1 관리 모듈(120)과 동시에 신호를 송수신하도록 형성될 수 있다. 이때, 제2 관리 모듈(130)의 관리 효율성을 높이기 위해서 3개의 감지 영역(A1~A3 또는 A4~A6)은 서로 인접하게 배치될 수 있다. 하지만, 오폐수 관리 시스템의 설계 조건 및 상황에 따라 제2 관리 모듈(130)이 관리하는 감지 영역(A1, A2, A3, A4, A5, A6)들이 서로 이격되게 배치될 수도 있으며, 제2 관리 모듈(130)이 관리하는 감지 영역(A1, A2, A3, A4, A5, A6)의 개수도 다양하게 설정될 수도 있다.
예를 들면, 제2 관리 모듈(130)은 제2 모듈 제어부(132), 제2 무선 수신부(134), 제2 무선 송신부(136), 및 제2 전력신호 전송부(138)를 구비할 수 있다.
제2 모듈 제어부(132)는 LADAR 모듈(110)의 감지값을 이용하여 오폐수관(102)의 내부 영상을 획득할 수 있으며, 그 후에 내부 영상을 분석하여 오폐수관(102)의 누출 여부, 오폐수관(102)의 막힘에 원인이 되는 이물질의 유무, 및 오폐수(W)의 유속과 유량 등을 검출할 수 있다.
일례로, 제2 모듈 제어부(132)는 영상 처리기(132a), 영상 저장기(132b), 및 영상 판별기(132c)를 구비할 수 있다. 영상 처리기(132a)는 LADAR 모듈(110)의 감지값을 처리하여 오폐수관(102)의 내부 영상을 3차원으로 획득할 수 있다. 영상 저장기(132b)는 오폐수관(102)의 내부 상태에 따른 각종 비교 영상 정보가 저장될 수 있다. 영상 판별기(132c)는 영상 처리기(132a)에서 획득된 3차원 영상을 비교 영상 정보와 비교 분석할 수 있으며, 그 분석에 의해서 오폐수관(102)의 내부 상태를 정확하게 판단할 수 있다. 이를 위해서, 영상 판별기(132c)는 영상 처리기(132a)와 영상 저장기(132b)에 신호 전달 가능하게 연결될 수 있으며, 영상 처리기(132a)는 LADAR 모듈(110)에 의해 측정된 거리 정보 및 시야각(θ, FOV: Field Of View) 정보 등을 분석하여 3차원의 영상을 생성하도록 형성될 수 있다.
한편, 비교 영상 정보는 오폐수관(102)가 정상 상태일 경우의 영상 정보, 오폐수관(102)이 누출 상황일 경우의 영상 정보, 또는 오폐수관(102)의 내부에 이물질이 존재할 경우의 영상 정보일 수 있다. 상기와 같이 사전에 준비된 비교 영상 정보들은 영상 저장기(132b)에 저장될 수 있으며, 영상 판별기(132c)는 오폐수관(102)의 실제 내부 영상을 비교 영상 정보와 비교하여 오폐수관(102)의 정상 상태 여부, 누출 여부 및 이물질의 존재 여부를 판별할 수 있다.
제2 무선 수신부(134)는 제1 무선 송신부(124)로부터 LADAR 모듈(110)의 감지값을 전송 받아 제2 모듈 제어부(132)에 전달할 수 있다. 이를 위하여, 제2 무선 수신부(134)는 제2 모듈 제어부(132)와 신호 전달 가능하게 연결될 수 있다. 한편, 제1 무선 송신부(124)와 제2 무선 수신부(134)는 작은 전력 소모를 갖는 무선 방식에 의해 신호가 송수신되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 무선 송신부(124)와 제2 무선 수신부(134)는 초저전력(ULP, Ultra Low Power)의 무선 통신 방식이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 블루투스 기반의 BLE 비콘(bluetooth low energy beacon) 송수신 기술이 제1 무선 송신부(124)와 제2 무선 수신부(134)의 신호 전달 방법으로 사용될 수 있다.
제2 무선 송신부(136)는 제2 모듈 제어부(132)의 검출값을 관제 센터(160)로 전송할 수 있다. 이를 위하여, 제2 무선 송신부(136)는 제2 모듈 제어부(132)와 신호 전달 가능하게 연결될 수 있다. 한편, 제2 무선 송신부(136)와 관제 센터(160)는 긴 전송 거리를 갖는 무선 방식에 의해 신호가 송수신되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 무선 송신부(136)와 관제 센터(160)는 원거리의 송수신이 가능한 와이파이(WI-FI)의 무선 전송 방식이 사용될 수 있다.
제2 전력신호 전송부(138)는 제1 전력 공급부(126)에 전력신호를 무선 방식으로 전송할 수 있다. 이를 위하여, 제2 전력신호 전송부(138)는 제1 전력 공급부(126)와 무선 방식으로 신호 전달 가능하게 구비될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 제2 관리 모듈(130)의 제2 전력신호 전송부(138)가 제1 관리 모듈(120)들의 제1 전력 공급부(126)에 RF 신호 기반의 전력신호를 각각 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 오폐수 관리 시스템(100)은 방수 보호 커버(140) 및 모듈 하우징(150)을 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 방수 보호 커버(140)와 모듈 하우징(150)은 제1 관리 모듈(120) 및 LADAR 모듈(110)을 보호하기 위한 구성 요소이다.
방수 보호 커버(140)는 LADAR 모듈(110)을 오폐수(W)로부터 보호할 수 있다. 방수 보호 커버(140)는 LADAR 모듈(110)의 레이저 신호가 투과 가능한 소재로 형성될 수 있다. 상기와 같은 방수 보호 커버(140)는 LADAR 모듈(110)의 외측을 둘러싸는 덮개 형상으로 LADAR 모듈(110)에 구비될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 LADAR 모듈(110)의 방수성과 내오염성이 더욱 향상되므로, 제품의 내구성과 수명이 더욱 향상될 수 있다.
모듈 하우징(150)은 제1 관리 모듈(120)을 외부 충격 또는 수분으로부터 보호할 수 있다. 모듈 하우징(150)은 외부 충격 또는 수분을 차단하기 위한 금속 소재 또는 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 모듈 하우징(150)이 스테인리스 또는 철 등으로 형성되어 오폐수관(102)의 외벽부에 용접 방식으로 장착될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 오폐수 관리 시스템(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양한 소재로 형성되거나 다양한 설치 구조로 장착될 수 있다.
상기와 같은 모듈 하우징(150)은 제1 관리 모듈(120)을 수용하는 박스 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 관리 모듈(120)은 모듈 하우징(150)의 내부에서 안정적으로 보호될 수 있다.
한편, 모듈 하우징(150)에는 제1 관리 모듈(120)과 일체로 형성된 LADAR 모듈(110)이 관통되게 배치되는 통홀이 형성될 수 있다. 모듈 하우징(150)의 통홀은 오폐수관(102)의 관통홀부(102a)와 연통될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 모듈 하우징(150)의 통홀이 관통홀부(102a)에 삽입되는 파이프 구조로 형성된 것으로 설명한다. 따라서, LADAR 모듈(110)의 일단부는 통홀을 통해 오폐수관(102)의 내부에 배치될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 오폐수 관리 시스템(100)의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제1 관리 모듈(120)이 LADAR 모듈(110)을 작동시킨다. 이때, LADAR 모듈(110)은 오폐수관(102)의 내부에 레이저 신호를 조사하고, 그 이후에 다시 되돌아온 레이저 신호를 감지한다.
도 2에 도시된 바와 같이, LADAR 모듈(110)의 레이저 신호가 넓은 각도(θ)로 조사되므로, LADAR 모듈(110)의 검사 범위(S1-S2)는 오폐수관(102)의 내부 영역 중에서 오폐수(W)가 유동되는 부분을 포함할 수 있다.
LADAR 모듈(110)은 제1 관리 모듈(120)의 제1 모듈 제어부(122)에 감지값을 전달하고, 제1 모듈 제어부(122)는 LADAR 모듈(110)의 감지값을 제1 무선 송신부(124)로 전달한다.
제1 무선 송신부(124)는 초저전력 무선 방식인 블루투스 기반의 BLE 비콘 송수신 기술을 활용하여 제2 관리 모듈(130)의 제2 무선 수신부(134)에 LADAR 모듈(110)의 감지값을 전송한다.
제2 무선 수신부(134)는 LADAR 모듈(110)의 감지값을 제2 모듈 제어부(132)의 영상 처리기(132a)로 전달하고, 영상 처리기(132a)는 LADAR 모듈(110)의 감지값을 이용하여 오폐수관(102)의 내부 영상을 3차원으로 구성한다.
제2 모듈 제어부(132)의 영상 판별기(132c)는 영상 처리기(132a)에서 획득된 오폐수관(102)의 내부 영상을 분석하여 오폐수관(102)의 누출 여부 및 오폐수관(102)의 막힘을 유발하는 이물질의 존재 여부를 판별한다. 특히, 영상 판별기(132c)는 오폐수관(102)의 내부 영상을 영상 저장기(132b)에 저장된 비교 영상 정보들에 비교하여 오폐수관(102)의 내부 상태를 간편하고 정확하게 파악할 수 있다.
영상 판별기(132c)는 오폐수관(102)의 현재 상태에 관한 정보를 제2 무선 송신부(136)로 전달하고, 제2 무선 송신부(136)는 오폐수관(102)의 현재 상태 정보를 관제 센터(160)로 전송한다.
관제 센터(160)는 제2 무선 송신부(136)로부터 전송된 오폐수관(102)의 현재 상태 정보에 따라 오폐수관(102)의 유지 보수 및 교체 등을 결정한다. 따라서, 본 실시예에 따른 오폐수 관리 시스템(100)은 별도의 점검 인력을 오폐수관(102)에 보내서 관찰할 필요성이 없으며, 관제 센터(160)의 내부에서 오폐수관(102)의 상태를 실시간으로 파악하여 오폐수관(102)의 이상 상태를 신속하고 정확하게 대처할 수 있다.
한편, 제2 관리 모듈(130)의 제2 전력신호 전송부(138)는 RF 타입의 전력신호를 제1 관리 모듈(120)의 제1 전력 공급부(126)에 전송하며, 제1 전력 공급부(126)는 제2 전력신호 전송부(138)의 전력신호를 수신한 후 전력으로 변환하여 충전한다. 상기와 같이 제1 전력 공급부(126)에 충전된 전력은 제1 무선 송신부(124), 제1 모듈 제어부(122), 및 LADAR 모듈(110)에 적절히 제공된다.
도 4에는 LADAR 모듈(110)의 감지값을 이용하여 제2 모듈 제어부(132)에서 획득된 영상의 예시가 도시되어 있다.
즉, LADAR 모듈(110)의 레이더 센서는 레이저 거리 측정기와 동일한 원리를 이용하여 3차원 영상에 대한 데이터를 얻을 수 있으며, 레이저를 이용하기는 때문에 일반 레이더 센서와 비교하여 매우 높은 해상도를 얻을 수 있다. 일례로, LADAR 모듈(110)의 측정 거리에 따른 정밀도는 mm단위이기 때문에 고정밀의 측정이 가능하다. 따라서, LADAR 모듈(110)의 감지값에는 오폐수관(102) 내의 미세한 대상체들의 데이터까지 모두 포함되어 있다.
LADAR 모듈(110)의 시야각(θ)은 수평과 수직의 범위를 각각 가질 수 있으며, 수평방향 및 수직방향으로 360°에 근접한 시야각(θ)을 구비하므로 오폐수관(102) 내의 대부분 영역(S1-S2)을 측정한다. LADAR 모듈(110)의 측정 시간은 일반 카메라 영상 처리와 같이 FPS(Frame Per Second)로 시야각(θ)의 분해능을 계산 후 FPS로 나타낼 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에서는 LADAR 모듈(110)이 매 초단위로 측정하기 보다는 매 분단위로 측정될 수 있으며, 그렇게 함으로서 제2 관리 모듈(130)의 제2 모듈 제어부(132)의 성능 부하가 감소될 수 있다.
LADAR 모듈(110)은 레이저의 발사와 동시에 오폐수관(102)의 내부를 스캔하고, 오폐수관(102) 내의 시야각 영역을 스캐닝하여 오폐수관(102)의 내부 영상을 제작하는데 필요한 데이터를 생성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, LADAR 모듈(110)에 의해 스캐닝된 데이터는 제2 모듈 제어부(132)의 영상 처리기(132a)에서 그리드(Grid)와 셀(Cell), 또는 픽셀(Pixel)로 나타낼 수 있다.
일례로, 도 4(a) 내지 도 4(c)에는 영상 처리기(132a)에서 도출되는 오폐수관(102)의 내부 영상에 대한 예시를 도시하고 있다. 영상 처리기(132a)는 오폐수관(102)의 내부 영상을 픽셀 타입으로 점(Point)과 선(Line) 그리고 면(Polygon)으로 검출할 수 있으며, 노이즈 제거한 후 3차원 영상으로 생성한다. 이때, LADAR 모듈(110)의 위치 데이터와 거리 데이터를 이용하여 좌표계를 만들 수 있다.
도 4(a)에 도시된 바와 같이, 영상 처리기(132a)에서 처리된 영상의 특정 픽셀에 점(P1, P2)들이 나타날 수 있다. 상기와 같은 점(P1, P2)들은 아주 작은 구멍이나 또는 작은 크기의 이물질을 나타낼 수 있으며, 그 때문에 정확한 판별이 어렵다. 이런 경우에는 미리 다양한 상황 별로 준비한 비교 영상 정보를 통해 판별하는 것이 바람직하다.
도 4(b)와 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 영상 처리기(132a)에서 처리된 영상의 특정 픽셀들에 선(P3, P4) 또는 면(P5, P6)의 형태로 나타날 수 있다. 상기와 같이 좌표계의 픽셀들에 선(P3, P4) 또는 면(P5, P6)의 형태가 보인다면, 오폐수관(102)의 특정 부위가 절단되거나 구멍이 형성된 것으로 판별할 수 있다.
상기와 같이 제2 모듈 제어부(132)의 영상 판별기(132c)는 미리 기계 학습(Machine Learning)된 비교 영상 정보에 오폐수관(102)의 실제 영상을 비교하여 검사를 신속하게 수행할 수 있다.
제2 관리 모듈(130)은 오폐수관(102)의 누출 여부와 누출 지점, 오폐수관(102)의 막힘에 원인이 되는 이물질의 존재 여부 및 이물질의 위치, 또는 오폐수관(102)을 따라 유동되는 오폐수(W)의 유속과 유량 등에 관한 정보를 관제 센터(160)로 전송한다.
단수개의 제2 관리 모듈(130)은 설정 개수의 제1 관리 모듈(120)들에서 전송되는 LADAR 모듈(110)들의 감지값을 수신하여 설정 개수의 감지 영역(A1~A3 또는 A4~A6)에 대한 검사를 수행한다. 다만, 제2 관리 모듈(130)의 크기와 성능을 향상시키는 것은 한계가 있으므로, 한정된 자원 내에서 고속의 3차원 영상을 획득하기 위하여 CUDA 또는 OpenCL과 같은 GPU 라이브러리 툴킷을 사용하여 처리하도록 한다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 오폐수 관리 시스템
110: LADAR 모듈
120: 제1 관리 모듈
130: 제2 관리 모듈
140: 방수 보호 커버
150: 모듈 하우징
160: 관제 센터
W: 오폐수
S2: 제2 압축실
S3: 제3 압축실

Claims (8)

  1. 오폐수관의 내부를 감지하도록 상기 오폐수관에 형성된 관통홀부에 관통되게 배치되는 LADAR 모듈;
    상기 LADAR 모듈의 작동을 제어하도록 상기 LADAR 모듈과 연결되고, 상기 오폐수관의 외벽부에 배치되는 제1 관리 모듈; 및
    상기 제1 관리 모듈의 신호를 전송받아 상기 오폐수관의 내부 영상을 획득한 후 상기 내부 영상을 분석하여 상기 오폐수관에서 이격된 위치의 관제 센터에 전송하도록 상기 제1 관리 모듈과 상기 관제 센터의 사이에 신호 전달 가능하게 배치된 제2 관리 모듈;
    을 포함하는 오폐수 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀부는 상기 오폐수관의 길이 방향을 따라 설정 간격으로 이격되는 위치에 각각 형성되고,
    상기 LADAR 모듈과 상기 제1 관리 모듈은 상기 관통홀부들에 각각 배치되며,
    상기 제2 관리 모듈은 상기 오폐수관을 구간별로 나누어 관리하도록 상기 제1 관리 모듈들 중에서 서로 인접하게 배치된 설정 개수의 제1 관리 모듈과 신호 전달 가능하게 연결된 오폐수 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 LADAR 모듈의 레이저 신호가 투과 가능한 소재로 형성되고, 상기 LADAR 모듈을 상기 오폐수로부터 보호하도록 상기 LADAR 모듈의 외측을 둘러싸는 형상으로 구비된 방수 보호 커버;
    를 더 포함하는 오폐수 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오폐수관에 상기 관통홀부와 연통되게 구비되고, 상기 제1 관리 모듈을 외부 충격 또는 수분으로부터 보호하도록 상기 제1 관리 모듈이 수용 가능한 형상으로 형성된 모듈 하우징;
    을 더 포함하는 오폐수 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 관리 모듈은,
    상기 LADAR 모듈의 작동을 제어함과 아울러 상기 LADAR 모듈의 감지값을 전달받도록 상기 LADAR 모듈과 신호 전달 가능하게 연결된 제1 모듈 제어부;
    상기 LADAR 모듈의 감지값을 상기 제2 관리 모듈에 무선 방식으로 전송하도록 상기 제1 모듈 제어부와 신호 전달 가능하게 연결된 제1 무선 송신부; 및
    상기 제2 관리 모듈로부터 전달되는 무선의 전력신호를 전력으로 변환한 후 상기 제1 모듈 제어부와 상기 제1 무선 송신부 및 상기 LADAR 모듈에 제공하도록 상기 제1 모듈 제어부와 상기 제1 무선 송신부 및 상기 LADAR 모듈에 통전 가능하게 연결된 제1 전력 공급부;
    를 구비한 오폐수 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 관리 모듈은,
    상기 LADAR 모듈의 감지값을 이용하여 상기 오폐수관의 내부 영상을 획득한 후 상기 내부 영상을 분석하여 상기 오폐수관의 누출 여부 및 이물질의 유무를 검출하는 제2 모듈 제어부;
    상기 제1 무선 송신부로부터 상기 LADAR 모듈의 감지값을 전송받아 상기 제2 모듈 제어부에 전달하도록 상기 제2 모듈 제어부와 신호 전달 가능하게 연결된 제2 무선 수신부;
    상기 제2 모듈 제어부의 검출값을 상기 관제 센터로 전송하도록 상기 제2 모듈 제어부와 신호 전달 가능하게 연결된 제2 무선 송신부; 및
    상기 제1 전력 공급부에 상기 전력신호를 무선 방식으로 전송하도록 상기 제1 전력 공급부와 무선 방식으로 신호 전달 가능하게 구비된 제2 전력신호 전송부;
    를 구비한 오폐수 관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 모듈 제어부는,
    상기 LADAR 모듈의 감지값을 처리하여 상기 오폐수관의 내부 영상을 3차원으로 획득하는 영상 처리기;
    상기 오폐수관의 내부 상태에 따른 각종 비교 영상 정보가 저장된 영상 저장기; 및
    상기 영상 처리기에서 획득된 3차원 영상을 상기 비교 영상 정보와 비교 분석하여 상기 오폐수관의 내부 상태를 판단하도록 상기 영상 처리기와 상기 영상 저장기에 연결된 영상 판별기;
    를 구비한 오폐수 관리 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 무선 송신부와 상기 제2 무선 수신부는 작은 전력 소모를 갖는 무선 방식에 의해 신호가 송수신되도록 형성되고,
    상기 제2 무선 송신부와 상기 관제 센터는 긴 전송 거리를 갖는 무선 방식에 의해 신호가 송수신되도록 형성된 구비한 오폐수 관리 시스템.
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