KR20180074572A

KR20180074572A - 위험수위를 예측하는 속도감응형 수위 시스템

Info

Publication number: KR20180074572A
Application number: KR1020170153622A
Authority: KR
Inventors: 송창영
Original assignee: (재)한국재난안전기술원
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2018-07-03

Abstract

본 발명은 위험수위를 예측하는 속도감응형 수위 시스템을 제공하기 위해, 하천의 정보를 수집하고 상기 수집된 정보와 누적된 정보를 대상으로 하여 계산 및 비교 분석하고, 상기 비교 분석된 값을 대상으로 하여 향후 상승하게 될 하천의 수위를 미리 예측함으로써, 상기 하천 반경 내에 있는 도심지 및 사용자에게 안전하게 대피할 수 있게 유도하며, 또한 상기 비교 분석된 값을 토대로 상기 하천에 구비된 수문을 제어하는 것을 목적으로 한다.

Description

위험수위를 예측하는 속도감응형 수위 시스템{SPEED-SENSITIVE WATER LEVEL SYSTEM AND PREDICTING DANGEROUS SITUATIONS}

본 발명은 위험수위를 예측하는 속도감응형 수위 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강수량의 증가 또는 다목적댐에서 방류하는 유량에 의해 하천의 수위가 위험수위에 도달하게 되는데 이때, 상기 하천의 수위를 사전에 미리 예측하고, 상기 예측된 정보를 토대로 상기 하천 반경내에 있는 도심지 및 사용자에게 상기와 같은 정보를 알려줌으로써, 하천의 범람으로 인해 피해가 발생되어지는 것을 미리 예방하는 것이 가능한 위험수위를 예측하는 속도감응형 수위 시스템에 관한 것이다.

최근 국내의 하천정비 사업으로 인하여 하천주변으로 산책로나 자전거 도로와 같은 사회간접시설물이 증가하고 있으며, 이를 이용하여 여가활동 및 휴식을 즐기기 위한 공간이 조성되고 있다.

그러나, 최근 기상이변으로 인하여 장마철 이외에 강수량이 집중적으로 내리게 되는 기습폭우와, 다목적 댐에서 방류하는 유량으로 인해 적지 않는 시간내에 하천의 안전수위가 위험수위로 도달하게 됨으로써, 상기 하천 시설물을 이용하고 있는 시민들의 안전을 위협하게 되며, 또한 하천 시설물에 설치된 사회간접시설물이 피해를 입는 상황이 종종 발생되고 있다.

도 1은 종래의 기술을 나타내는 도면으로, 종래에 따른 경보체계는 하천의 수위가 위험수위에 도달하게 되면, 주변에 설치된 스피커나 개인용 통신단말기에 위험상황을 경보하는 방식으로 이루어져 있는데, 이는 순식간에 수위가 올라가게 되는 하천범람의 특성상 긴급하게 대피해야하는 신속성이 떨어지는 문제점이 존재하고 있다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 대형하천에는 위험수위에 도달하게 되면 위험상황을 주변으로 알림과 동시에 수문이 자동적으로 닫히게 되는 자동시스템이 구축되고 있으나, 소형하천에는 이러한 자동시스템이 미비하여 인력으로 수문을 관리하기 때문에 하천이 갑자기 범람할 경우 신속한 대치가 어려운 문제점이 존재하고 있다.

따라서, 상기와 같은 종래의 기술의 문제점을 해결하면서도, 현재수위가 위험수위에 도달하기 전에 미리 예측하고 상기 예측된 정보를 통해서 신속하게 대응하는 것이 가능한 위험수위를 예측하는 속도감응형 수위 시스템에 대한 필요성이 점점 증대되고 있다.

본 발명은 상기의 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 보다 상세하게는 상기 하천의 정보를 수집하고 상기 수집된 정보와 누적된 정보를 대상으로 하여 계산 및 비교 분석하여 상기 하천 반경 내에 있는 도심지 및 사용자에게 현재하천의 상황을 즉각적으로 안내하며, 상기 하천에 구비된 수문을 제어하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 하천의 소정의 위치에 설치되어 하천의 정보를 기 설정된 시간 단위로 데이터를 수집하게 되며, 상기 수집된 데이터가 서로 송수신하게 되는 감지부(110)와, 상기 감지부(110)로부터 생성되는 데이터를 수신하며, 상기 감지부(100)로부터 생성된 데이터를 보관하여 누적하는 DB부가 포함된 수신부(120)와, 상기 수신부(120)에서 수신된 데이터는 상기 감지부(110)에서 생성된 정보를 통해서 복수개의 수로와 수문을 자동으로 제어하는 제어부(130)로 구성된 감지센서(100); 상기 감지센서(100)로부터 송신된 데이터를 수신하게 되면 상기 수신되어진 데이터를 파티션별로 데이터베이스화 하고, 상기 데이터베이스화 된 자료들을 계산하여 상기 하천에 흐르고 있는 물의 수위를 예측하는 수위예측부(210)와, 상기 수위예측부(210)를 통해서 현재 시간(T)의 계산 값과 이전 시간(T - n)의 계산 값을 비교하여, 상기 하천 수위에 따라 발생하게 될 상황 시나리오 별로 매칭 분석하는 매칭분석부(220)로 구성된 분석부(200); 상기 분석부(200)에서 발송된 데이터를 대상으로 하여 상기 하천 반경 내에 있는 도심지 및 사용자에게는 상기 하천범람으로부터 안전한 구간까지 대피를 유도하기 위해 유무선 통신이 가능한 스피커부(310) 및 디스플레이부(311)와, 상기 스피커부(310) 및 디스플레이부(311)를 통해서 향후 예상되는 하천의 수위와, 상기 하천의 수위로 인해 대응할 수 있는 방안까지 제공받는 단말기(300)로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 감지부(110)는 흐르는 하천을 기준으로 하천 변 좌우 양측에 이격되어 설치 구성하며, 상기 설치된 구간마다 에어리어를 생성하고 상기 생성되어진 에어리어를 촬영하는 복수개의 카메라 감지장치(111); 상기 카메라 감지장치(111) 소정의 위치에 구비되어, 상기 기상상황에 따라 빗물의 양을 측정하는 우수측정장치(112); 흐르는 하천의 유속을 측정하기 위해 상기 하천 바닥면으로부터 수직방향으로 소정의 길이만큼 형성된 프레임과, 상기 프레임에 구성되어지며, 수직방향을 따라 소정의 간격으로 서로 이격되어 설치되는 복수개의 유속장치(113); 상기 유속장치(113)를 통해서 측정하되, 상기 하천 지표면의 지형상태에 따라 유속의 상황을 측정하는 지형측정장치(114)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 수신부(120)는 상기 감지부(110)로부터 생성되는 데이터와 상기 감지부(110)를 통해서 생성된 데이터를 보관하는 DB부는 기 설정된 시간만큼 파티션별로 분류하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 감지부(110)에서 생성된 데이터와 상기 감지부(110)를 통해서 생성된 데이터를 보관하는 DB부는 세부적으로 분류하되, 현재 시간(T)을 기준으로 하천수위량, 하천 유속속도, 하천 유량, 에어리어 구간을 촬영하고 있는 카메라 및 하천 지표면의 지형상태에 대한 값으로 나누어 상기 파티션별로 기록하게 되며, 상기 파티션별로 기록하게 된 하천수위량, 하천 유속속도, 하천유량, 에어리어 구간을 촬영하고 있는 카메라 및 하천 지표면의 지형상태에 대한 값은 현재의 시간(T)을 기준으로 기 설정된 시간만큼 지속적으로 누적하여 데이터로 생성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 수위예측부(210)는 상기 카메라 감지장치(111), 우수측정장치(112), 유속장치(113) 및 지형측정장치(114)를 통해서 측정된 수위예측량의 값은 아래와 같은 조건식을 통해서 하천의 수위를 예측하는 것을 특징으로 한다. 수위예측량 = {(∑(((현재 시간(T)에 측정된 강우량) + (이전 시간(T - n)에 측정된 강우량)) / AVERAGE(누적된 이전 시간(T - n)에 측정된 강우량의 평균값)) + ∑(((현재 시간(T)에 촬영한 이미지 길이) + (이전 시간(T - n)에 측정된 이미지 길이)) / AVERAGE(누적된 이전 시간(T - n)에 측정된 이미지 길이의 평균값)) + ∑(((현재 시간(T)에 측정된 유속속도) + (이전 시간(T - n)에 측정된 유속속도)) / AVERAGE(누적된 이전 시간(T - n)이전 시간에 측정된 유속속도의 평균값)) + 오차범위(±10 ~ 35)) * ((하천 지표면에 구비된 지형물의 수심)*0.1)}

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 매칭분석부(220)는 상기 수위예측부(210)에서 분석되어진 값과, 상기 유관기관(140)에서 송신된 데이터 값은 아래와 같은 조건식을 통해서 예상되는 수위를 측정되어지는 것을 특징으로 한다.ⅰ) 하천의 수위가 평수위 경우 if(MIN(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) = MIN(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값)) and if(MAX(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) = MIN(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값)) ⅱ) 하천의 수위가 주위 또는 경계인 경우 MIN(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) ~ MAX(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) ∩ MIN(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값) ~ MAX(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값) ⅲ) 하천의 수위가 위험인 경우 if(MIN(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) ≠ MIN(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값)) and if(MAX(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) ≠ MIN(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값))

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 표출부(300)는 상기 분석부(200)에서 발송된 데이터를 사용자에게 시각적 또는 청각적으로 위험수위 경보를 알려주기 위해 상기 표출부(300)에 구비되어진 경보 제어부(310)의 신호에 따라 제어되며, 상기 도심지에 구비되어진 상기 디스플레이부(311) 외표면에는 낙뢰로 인한 정전현상을 방지하기 위해 고무재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 수위측정 및 대응방법은 하천이 흐르는 곳에 서로 이격되어 설치되어진 감지센서(100)를 통해서 향후 상승하게 될 정보를 수집하는 단계(S100); 상기 감지센서(100)를 통해서 수집된 정보는 파티션 별로 세분화 하여 기 설정된 시간에 누적되어지는 단계(S200); 세분화 된 항목들은 상기 수위예측부(210)를 통해서 수위예측량의 값을 구하되, 상기 수위예측량의 값은 오차범위 ±10 ~ 35 값을 통해서 얻게되며, 상기 얻어진 상기 수위예측량의 값은 기 설정된 시간마다 누적되어지는 단계(S300); 상기 수위예측량의 값은 상기 매칭분석부(210)의 값과 매칭하되 상기 매칭분석부(220)의 값은 유관기관(111)에서 송신된 데이터를 기준으로 평수위, 주위, 경계, 위험, 범람의 순대로 매칭분석하며, 상기 매칭분석된 값은 기 설정된 시간마다 누적되어지는 단계(S400); 상기 매칭분석부(220)를 통해서 얻은 결과값은 상기 표출부(300)를 통해서 상기 하천 반경내에 있는 도심지 및 사용자에게 대피안내 또는 대책수립을 강구할 수 있는 정보를 송신하는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편 본 명세서에 개시된 기술에 관한 설명은 단지 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

또한 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소로 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에”와 “~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다”또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

본 발명에 따른 위험수위를 예측하는 속도감응형 수위 시스템은 하천의 소정의 위치에 설치된 이기종의 기기들로 통해 상기 하천의 정보를 수집하며, 수집된 정보를 분석함으로써, 향후 상승하게 될 수위를 예측할 수 있으며, 상기 예측된 값을 대상으로 비교 분석함으로써, 상기 하천 반경내에 있는 도심지 및 사용자에게 즉각적으로 하천의 상황을 전파함과 동시에 상기 하천에 구비된 수문을 자동으로 제어하는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술의 개념도를 나타내는 도면
도 2는 본 발명에 따른 위험수위를 예측하는 속도감응형 수위 시스템을 나타내는 사시도
도 3은 본 발명에 따른 속도감응형 수위 시스템을 도시한 구성도
도 4는 본 발명에 따른 감지센서를 나타낸 블록도
도 5는 본 발명에 따른 감지부를 나타낸 블록도
도 6은 본 발명에 따른 분석부를 나타낸 블록도
도 7은 볼 발명에 따른 단말기를 나타낸 블록도
도 8은 본 발명에 따른 위험수위를 예측하는 속도감응형 수위 시스템을 도시한 흐름도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 위험수위를 예측하는 속도감응형 수위 시스템을 도시한 사시도로써, 상기 하천의 정보를 수집하기 위해 상기 하천의 소정의 위치에 이기종간의 기기들로 구성된 감지센서(100)와, 상기 감지센서(100)에서 수집된 정보를 대상으로 하여 현재 시간(T)을 기준으로 측정된 값과, 이전 시간(T - n)에 측정된 값을 비교 분석하며, 상기 비교 분석되어진 값을 향후 발생하게 될 시나리오 별로 매칭 분석하는 분석부(200)와, 상기 분석부(200)를 통해서 분석된 값은 유무선 통신이 가능한 단말기(300)에 표출하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 감지센서(100)를 나타낸 블록도에 관한 것으로서, 상기 감지센서(100)는 하천에서 흐르는 물이 범람되어지는 현상을 초기에 감지하기 위해 이를 예측이 가능한 장소에 설치되는 이기종의 기기들로 구성되며, 상기 이기종의 기기들 간의 유무선 통신을 지원하는 감지부(110)와, 상기 감지부(110)로부터 생성되는 데이터를 수신하며, 상기 감지부(110)로부터 생성된 데이터를 보관하여 누적하는 DB부가 포함된 수신부(120)와, 상기 수신부(120)에서 수신된 데이터는 상기 감지부(110)에서 생성된 정보를 통해서 복수개의 수로와 수문을 자동으로 제어하는 제어부(130)로 구성된다.

상기 제어부(130)는 상기 분석부(200)에서 비교 분석된 데이터를 가지고 복수 개의 수로와 수문을 제어하게 되는데, 이때, 상기 제어부(130)는 상기 복수 개의 수로와 수문의 에어리어 반경 내에 설치되며, 소정의 전력을 생산하는 유속장치를 통해서 도출되어는 결과 값과 상기 분석부(200)에서 비교 분석되어진 결과 값을 통해서 상기 복수 개의 수로와 수문을 제어하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 감지부(110)를 나타낸 블록도에 관한 것으로서, 상기 감지부(110)는 흐르는 하천 변 좌우 양측에 이격되어 설치 구성하며, 상기 설치된 구간마다 에어리어를 생성하고 상기 생성되어진 에어리어를 촬영하는 복수 개의 카메라 감지장치(111)와, 상기 카메라 감지장치(111) 소정의 위치에 구비되어, 상기 기상상황에 따라 빗물의 양을 측정하는 우수 측정장치(112)와, 상기 흐르는 하천의 유속을 측정하기 위해 상기 하천 바닥면으로부터 수직방향으로 소정의 길이만큼 형성된 프레임과, 상기 프레임에 구성되어지며, 수직방향을 따라 소정의 간격으로 서로 이격되어 설치되는 복수개의 유속장치(113)와, 상기 유속장치(113)를 통해서 측정하되, 상기 하천 지표면의 지형상태에 따라 유속의 상황을 측정하는 지형 측정장치(114)로 구성된다.

여기서, 상기 복수 개의 카메라 감지장치(111)는 에이리어 구간을 설정하기 위해 상기 감지부(110)를 통해서 기록되어진 이전 시간(T - n)의 데이터를 참고로 하여 상기 에어리어의 구간범위를 조절하게 된다. 이때, 상기 에어리어 구간 조절범위는 상기 제어부(130)를 통해서 조절하게 된다. 또한, 현재 시간(T)에 촬영된 이미지가 명확하게 도출되어지도록 하기 위해 복수 개의 카메라 감지장치(111)에서 촬영된 이미지를 병합 및 보정작업을 통해서 결과 값을 도출하게 되지만, 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 다른 구성을 통해서 도출되어지는 것을 배제하는 것은 아니다.

상기 복수개의 수로는 상기 하천의 수위가 평수위인 경우 기상상황에 따라 빗물의 양을 측정하는 용도로 사용되지만, 상기 분석부(200)에 의해 분석되어지는 값이 경계 이상인 경우 하천에서 흐르는 유량을 보관하기 위한 용도로 사용되어진다.

상기 우수장치(112)는 속이 빈 중공의 원통으로 형성된 보관부재(112a)가 구비되어지고 상기 보관부재(112a)의 상측단부는 상기 기상상황에 따라 자동으로 온 / 오프 되어지는 솔라패널 덮개부재(112b)가 구비되며, 상기 보관부재(112a) 하측단부는 상기 보관부재(112a) 내부에 보관된 물을 탈수 하기 위해 탈수장치가 구비되어진다.

상기 솔라패널 덮개부재(112b)는 태양광의 광선을 이용하여 상기 덮개부재가 온 / 오프 하는 것이 가능하지만, 상기 기상여건에 따라 솔라패널 덮개부재(112b)가 작동이 안되는 것을 방지하기 위해 상기 유속장치(113)를 통해서 생산된 전력으로도 가동되도록 구성되어진다.

상기 유속장치(113)는 상기 프레임에 구성되되 수직방향을 따라 소정의 간격만큼 서로 이격되어 설치되지만, 이에 대한 실시예 대해서는 이미 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 하천 지표면에 구비되어진 지형 측정장치(114)는 상기 하천 지표면에서 수직방향으로 형성된 프레임에 구비된다.

여기서, 상기 지형 측정장치(114)에 발생된 초음파에 의해 상기 하천 지표면에 구비된 지형물의 크기와 상기 하천 지표면에 구비된 지형물과 상기 지형 측정장치(114)와 지형물 간의 거리와 상기 하천의 지형에 따라 일정하지 않는 수심을 측정하게 된다.

여기서, 상기 감지부(110)로부터 생성된 데이터와 상기 감지부(110)를 통해서 생성된 데이터를 보관하는 DB부는 기 설정된 시간만큼 파티션 별로 세분화되어지는데, 이때, 상기 파티션은 현재 시간(T)을 기준으로 하천수위량, 하천 유속속도, 하천 유량, 에어리어 구간을 촬영하고 있는 카메라 및 하천 지표면의 지형상태에 대한 값으로 나누어 상기 파티션별로 기록하게 되며, 상기 파티션별로 기록하게 된 하천수위량, 하천 유속속도, 하천유량, 에어리어 구간을 촬영하고 있는 카메라 및 하천 지표면의 지형상태에 대한 값은 현재의 시간(T)을 기준으로 기 설정된 시간만큼 지속적으로 누적하여 데이터로 생성하게 된다.

여기서 상기 현재 시간(T)에 측정된 값은 기 설정된 시간만큼 이전 시간(T - n)으로 누적되어지는데 이때 기 설정된 시간은 5분, 10분, 15분 단위로 설정되어지는 것이 바람직하지만, 향후 발생하게 되는 기상상황에 따라 상기 감지부(100)에서 감지된 데이터에 따라 상기 기 설정된 시간을 연장 또는 축소가 되어지는 것을 배제하는 것은 아니다.

도 6은 본 발명에 따른 분석부(200)를 나타낸 블록도에 관한 것으로서, 상기 감지센서(100)로부터 송신된 데이터를 수신하게 되면 상기 수신되어진 데이터를 파티션 별로 데이터베이스화 하고, 상기 데이터베이스화 된 자료들을 계산하여 상기 하천에 흐르고 있는 물의 수위를 예측하는 수위예측부(210)와, 상기 수위예측부(210)를 통해서 현재 시간(T)의 계산 값과 이전 시간(T - 1)의 계산 값을 비교하여, 상기 하천 수위에 따라 발생하게 될 상황 시나리오 별로 매칭 분석하는 매칭분석부(220)로 구성된다.

여기서 상기 수위예측부(210)는 상기 카메라 감지장치(111), 우수측정장치(112), 유속장치(113) 및 지형측정장치(114)를 통해서 생성되어진 데이터는 아래와 같은 조건식을 통해서 기 설정된 시간 이후에 발생하게 될 예상 수위량을 측정하게 된다.

수위예측량 = {(∑(((현재 시간(T)에 측정된 강우량) + (이전 시간(T - n)에 측정된 강우량)) / AVERAGE(누적된 이전 시간(T - n)에 측정된 강우량의 평균값)) + ∑(((현재 시간(T)에 촬영한 이미지 길이) + (이전 시간(T - n)에 측정된 이미지 길이)) / AVERAGE(누적된 이전 시간(T - n)에 측정된 이미지 길이의 평균값)) + ∑(((현재 시간(T)에 측정된 유속속도) + (이전 시간(T - n)에 측정된 유속속도)) / AVERAGE(누적된 이전 시간(T - n)이전 시간에 측정된 유속속도의 평균값)) + 오차범위(±10 ~ 35)) * ((하천 지표면에 구비된 지형물의 수심)*0.1)}

(T는 현재 측정된 시간의 값을 말하며, n 기 설정된 시간에 측정된 값을 말한다. 여기서 상기 n은 설정되어진 값이 1시간으로 설정하는 것이 바람직하지만 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 1시간 이외의 다른 시간을 통해서 설정되어지는 것을 배제하는 것은 아니다.)

상기 매칭분석부(220)는 상기 수위예측부(210)에서 분석되어진 값과, 상기 이전 시간에(T - n) 누적된 데이터 값은 아래와 같은 조건식을 통해서 향후 예상되는 수위를 측정하게 되며, 상기 매층분석부(220)는 아래와 같은 조건식을 통해서 도출하게 된다.

ⅰ) 하천의 수위가 평수위 경우 if(MIN(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) = MIN(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값)) and if(MAX(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) = MIN(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값))

ⅱ) 하천의 수위가 주위 또는 경계인 경우 MIN(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) ~ MAX(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) ∩ MIN(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값) ~ MAX(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값)

ⅲ) 하천의 수위가 위험인 경우 if(MIN(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) ≠ MIN(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값)) and if(MAX(현재 시간(T)에 측정된 수위예측량 값) ≠ MIN(유관기관(140)에서 송신된 데이터 값))

즉, 상기와 같은 수위예측부(210)와, 매칭분석부(220)를 통해서 도출되어진 값은 상기 도심지 및 사용자에 구비된 단말기(300)에 관련된 정보를 송신함으로써, 상기 하천 반경내에 있는 도심지 및 사용자가 현재 하천의 수위량과 향후 상승 하게될 수위량을 미리 제공받아 향후 상승하게 될 하천 수위에 따라 도심지 또는 하천에 설치된 사회간접자본시설에 대한 피해를 최소화 하는 장점이 있다.

도 7은 본 발명에 따른 단말기(300)를 나타낸 블록도에 관한 것으로서, 상기 분석부(200)에서 발송된 데이터를 대상으로 하여 상기 하천 반경 내에 있는 도심지 및 사용자에게는 상기 하천범람으로부터 안전한 구간까지 대피를 유도하기 위해 유무선 통신이 가능한 스피커부(310) 및 디스플레이부(311)와, 상기 스피커부(310) 및 디스플레이부(311)를 통해서 향후 예상되는 하천의 수위와, 상기 하천의 수위로 인해 대응할 수 있는 방안까지 알려주도록 한다.

여기서 상기 표출부(300)는 상기 분석부(200)에서 발송된 데이터를 사용자에게 시각적 또는 청각적으로 위험수위 경보를 제공하기 위해 상기 표출부(300)에 구비되어진 경보 제어부(310)에 의해 제공하게 된다.

이때, 상기 표출부(300)에 구비되어진 스피커부(310)와 디스플레이부(311)는 상기 분석부(200)에서 생성된 데이터 값을 대상으로 하여 제공하게 되며, 상기 디스플레이부(311) 외표면에는 낙뢰로 인한 정전현상을 방지하기 위해 고무재질로 형성되는 것이 선호되지만, 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 다른 재질을 통해서 형성되어지는 것을 배제하는 것은 아니다.

도 8은 본 발명에 따른 속도감응형 수위 시스템을 이용한 수위측정 및 대응방법을 도시한 흐름도 이다.

하천이 흐르는 곳에 서로 이격되어 설치되어진 감지센서(100)를 통해서 향후 상승하게 될 정보를 수집하게 된다.(S100)

그 다음, 상기 감지센서(100)를 통해서 수집된 정보는 파티션 별로 세분화 하여 기 설정된 시간에 누적하게 된다.(S200)

여기서, 상기 세분화 된 항목들은 상기 수위예측부(210)를 통해서 수위예측량의 값을 구하되, 상기 수위예측량의 값은 오차범위 ±10 ~ 35 값을 통해서 얻게되며, 상기 얻어진 상기 수위예측량의 값은 기 설정된 시간마다 누적하게 된다.(S300)

상기 수위예측량의 값은 상기 매칭분석부(210)의 값과 매칭하되 상기 매칭분석부(220)의 값은 유관기관(111)에서 송신된 데이터를 기준으로 평수위, 주위, 경계, 위험, 범람의 순대로 매칭분석하며, 상기 매칭분석된 값은 기 설정된 시간마다 누적하게 된다.(S400)

상기 매칭분석부(220)를 통해서 얻은 결과값은 상기 표출부(300)를 통해서 상기 하천 반경내에 있는 도심지 및 사용자에게 대피안내 또는 대책수립을 강구할 수 있는 정보를 송신하게 된다.(S500)

즉, 상기와 같은 위험상황을 예측하는 속도감응형 수위 방법으로 인하여, 현재의 수위와 상기 기상상황에 따른 수위 변동과, 상기 다목적 댐에서 방류되는 유량에 의한 수위변동에 따라 향후 상승하게 될 수위를 미리 예측하는 것이 가능함으로써, 상기 하천이 범람되어지는 구간 내에 있는 도심지 및 사용자는 상기 분석부(200)를 통해서 도출되어진 값에 따라 하천 범람되는 구간 밖으로 대피하는 것이 가능한 장점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 감지센서 200 : 분석부
300 : 단말기

Claims

하천의 소정의 위치에 설치되어 하천의 정보를 기 설정된 시간 단위로 데이터를 수집하게 되며, 상기 수집된 데이터가 서로 송수신하게 되는 감지부(110)와, 상기 감지부(110)로부터 생성되는 데이터를 수신하며, 상기 감지부(100)로부터 생성된 데이터를 보관하여 누적하는 DB부가 포함된 수신부(120)와, 상기 수신부(120)에서 수신된 데이터는 상기 감지부(110)에서 생성된 정보를 통해서 복수개의 수로와 수문을 자동으로 제어하는 제어부(130)로 구성된 감지센서(100);
상기 감지센서(100)로부터 송신된 데이터를 수신하게 되면 상기 수신되어진 데이터를 파티션별로 데이터베이스화 하고, 상기 데이터베이스화 된 자료들을 계산하여 상기 하천에 흐르고 있는 물의 수위를 예측하는 수위예측부(210)와, 상기 수위예측부(210)를 통해서 현재 시간(T)의 계산 값과 이전 시간(T - n)의 계산 값을 비교하여, 상기 하천 수위에 따라 발생하게 될 상황 시나리오 별로 매칭 분석하는 매칭분석부(220)로 구성된 분석부(200);
상기 분석부(200)에서 발송된 데이터를 대상으로 하여 상기 하천 반경 내에 있는 도심지 및 사용자에게는 상기 하천범람으로부터 안전한 구간까지 대피를 유도하기 위해 유무선 통신이 가능한 스피커부(310) 및 디스플레이부(311)와, 상기 스피커부(310) 및 디스플레이부(311)를 통해서 향후 예상되는 하천의 수위와, 상기 하천의 수위로 인해 대응할 수 있는 방안까지 제공받는 단말기(300)로 구성된 것을 특징으로 하는 위험상황을 예측하는 속도감응형 수위 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 감지부(110)는
흐르는 하천을 기준으로 하천 변 좌우 양측에 이격되어 설치 구성하며, 상기 설치된 구간마다 에어리어를 생성하고 상기 생성되어진 에어리어를 촬영하는 복수개의 카메라 감지장치(111);
상기 카메라 감지장치(111) 소정의 위치에 구비되어, 상기 기상상황에 따라 빗물의 양을 측정하는 우수측정장치(112);
흐르는 하천의 유속을 측정하기 위해 상기 하천 바닥면으로부터 수직방향으로 소정의 길이만큼 형성된 프레임과, 상기 프레임에 구성되어지며, 수직방향을 따라 소정의 간격으로 서로 이격되어 설치되는 복수개의 유속장치(113);
상기 유속장치(113)를 통해서 측정하되, 상기 하천 지표면의 지형상태에 따라 유속의 상황을 측정하는 지형측정장치(114)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위험상황을 예측하는 속도감응형 수위 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 수신부(120)는 상기 감지부(110)로부터 생성되는 데이터와 상기 감지부(110)를 통해서 생성된 데이터를 보관하는 DB부는 기 설정된 시간만큼 파티션별로 분류하는 것을 특징으로 하는 위험상황을 예측하는 속도감응형 수위 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 감지부(110)에서 생성된 데이터와 상기 감지부(110)를 통해서 생성된 데이터를 보관하는 DB부는 세부적으로 분류하되, 현재 시간(T)을 기준으로 하천수위량, 하천 유속속도, 하천 유량, 에어리어 구간을 촬영하고 있는 카메라 및 하천 지표면의 지형상태에 대한 값으로 나누어 상기 파티션별로 기록하게 되며, 상기 파티션별로 기록하게 된 하천수위량, 하천 유속속도, 하천유량, 에어리어 구간을 촬영하고 있는 카메라 및 하천 지표면의 지형상태에 대한 값은 현재의 시간(T)을 기준으로 기 설정된 시간만큼 지속적으로 누적하여 데이터로 생성되는 것을 특징으로 하는 위험상황을 예측하는 속도감응형 수위 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 표출부(300)는 상기 분석부(200)에서 발송된 데이터를 사용자에게 시각적 또는 청각적으로 위험수위 경보를 알려주기 위해 상기 표출부(300)에 구비되어진 경보 제어부(310)의 신호에 따라 제어되며, 상기 도심지에 구비되어진 상기 디스플레이부(311) 외표면에는 낙뢰로 인한 정전현상을 방지하기 위해 고무재질로 형성된 것을 특징으로 하는 위험상황을 예측하는 속도감응형 수위 시스템.