KR20200009314A - 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상하수도 배관에서 이격된 복수의 지점에서의 유량 측정을 통해 누수를 감지하고, 이를 기반으로 싱크홀 발생 위험을 예측하는 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템은 상하수도관의 각 측정 구간에 설치되는 복수의 유량센서들과, 상기 유량센서의 측정 정보를 취합하고 전송하는 데이터 전송부와, 상기 데이터 전송부로부터 취합된 유량 정보를 전송받아 저장하는 데이터 서버와, 상기 데이터 서버에 저장된 정보를 분석하여 상기 상하수도관의 누수 발생여부 및 발생 지점을 분석하는 데이터 분석부와, 상기 데이터 분석부에서 분석된 분석데이터를 관리자가 시각 또는 청각적 신호로 인지할 수 있게 출력하는 관리자 모듈을 포함한다.

Description

상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템 {Sinkhole prediction system by measuring leakage of water supply and drainage}

본 발명은 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상하수도 배관에서 이격된 복수의 지점에서의 유량 측정을 통해 누수를 감지하고, 이를 기반으로 싱크홀 발생 위험을 예측하는 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 상수관은 길게는 수백 Km에 이르며 강한 수압으로 물을 공급하기 때문에 작은 누수 부위라도 빠른시간에 누수 부위가 확장되어 상수도 파손으로 이어질 수 있으며 상수관 파손시 초기에 빠른 보수 보강이 이루어지기 어려운 문제점을 가지고 있어 상수관의 물 공급이 중단되는 불편함이 빈번히 발생되고 있다.

또한 지난 10년간 상수도 누수량은 75억㎥로 재정 물값 손실액만도 46조원에 달하여 그 피해가 얼마나 심각한지 알 수 있으며 누수로 인한 피해 발생 시 관내의 강한 수압으로 인해 토양이 쓸려 내려가 싱크홀, 지반 침식 등의 위험요소 및 인명피해까지도 발생할 수 있는 심각한 상황이다.

그런데 현재 상수도 누수의 고질적 문제점 및 해결 방안의 필요성이 대두하여 이에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

기존 상수도 누수 파악 장치는 전기를 사용한 센서식과 카메라를 탑재하여 관내를 직접 촬영하는 방법, 수압차를 이용한 방법 등이 있으나 누수의 정확한 위치 파악 및 빠른 대응을 하기에는 작업에 어려움이 있다.

상수도 누수 탐지를 위한 종래 기술로서, 대한민국 등록특허 공개번호 2003-0093508호를 통해 액체관내에 펄스신호를 이용한 상수관 누수탐지 장치가 제안된 바 있다. 그러나 이러한 장치는 상수관의 누수 탐지에만 그칠 뿐, 해당 발명의 적용을 위해서는 기존 상수관에 그대로 적용하기 어려운 면이 있으며 도선에 전기적 신호를 계속해서 보내기 때문에 고가의 유지비가 발생할 뿐만 아니라, 도선에 외부적 충격이 가해져 단선이 발생했을 경우에는 해당 발명의 누수탐지가 더이상 불가능하며 이를 복구하기 위한 보수 비용 또한 상당히 발생되어 비효율 적이다.

또한 기존 상수관에 의한 동공의 경우 사이즈가 작고 관측하기가 어려워 미리 생성 지역을 예측하기 어려운 문제가 있었다.

한국공개특허 제2016-0038595호 한국등록특허 제1662050호

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 상하수관의 복수 지점에 설치되는 유량센서를 통해서 각 구간을 통과하는 상하수의 유량을 측정하여 누수 발생 여부를 확인하고, 누수발생 의심지역에 대한 추가적인 지반 탐사를 통해 지반침하와 싱크홀 발생을 예측 및 예방할 수 있는 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템은 상하수도관의 각 측정 구간에 설치되는 복수의 유량센서들과, 상기 유량센서의 측정 정보를 취합하고 전송하는 데이터 전송부와, 상기 데이터 전송부로부터 취합된 유량 정보를 전송받아 저장하는 데이터 서버와, 상기 데이터 서버에 저장된 정보를 분석하여 상기 상하수도관의 누수 발생여부 및 발생 지점을 분석하는 데이터 분석부와, 상기 데이터 분석부에서 분석된 분석데이터를 관리자가 시각 또는 청각적 신호로 인지할 수 있게 출력하는 관리자 모듈을 포함한다.

상기 관리자모듈은 유선 또는 무선으로 상기 데이터 분석부와 연결되는 PC, 테블릿, 스마트폰 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 관리자모듈은 상기 데이터 분석부로부터 전송된 분석정보가 누수 발생 상태인 경우 누수발생 사실 및 누수발생 예상 지점에 대한 정보를 알람 신호와 함께 출력할 수 있다.

상기 유량센서들이 설치된 상하수도관의 각 측정구간에 대응하는 지중에 토압을 측정하도록 설치되는 복수의 토압측정센서를 더 포함하고, 상기 데이터 분석부는 누수 발생 예상 지점과 인접한 토압측정센서의 측정정보를 기반으로 지반 침하 또는 싱크홀 발생 가능성을 분석하도록 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템은 누수 발생을 확인하고, 이를 기초로 지반 침하와 싱크홀 발생 가능성을 예측 및 예방함으로써 저비용으로 지반 침하나 싱크홀 발생으로 인한 2차 사고를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템의 일 실시예에 대한 구성을 표시한 개념도,
도 2는 도 1의 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템의 블럭도,
도 3은 도 1의 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템의 작동 과정을 표시한 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템(10)은 상하수도관(1)에 설치되는 유량센서(100)들과, 유량센서(100)의 측정정보를 취합하고 전송하는 데이터 전송부(200)와, 데이터 전송부(200)로부터 수신된 데이터 정보를 저장하는 데이터 서버(300)와, 데이터 서버(300)의 저장 정보를 분석하는 데이터 분석부(400)와, 데이터 분석부(400)의 분석정보를 관리자에게 전달하기 위한 관리자모듈을 포함한다.

상기 유량센서(100)는 상술한 것처럼 상하수도관(1)의 각 측정 구간에 설치되며, 해당 구간을 통과하는 물의 유량을 측정한다.

유량센서(100)에서 측정된 유량정보는 데이터 전송부(200)로 전송되어 취합되는데, 각 유량센서(100)들을 넘버링하고, 각 유량센서(100)에서 측정된 측정데이터를 유량센서(100)별로 취합한다.

상기 유량센서(100)는 지중에 설치되고, 상하수도관(1)을 따라 이격설치되어 있기 때문에 상기 데이터 전송부(200)로 무선 전송이 가능하게 각 유량센서(100)들의 무선통신수단을 구비하는 것이 바람직하다. 하지만 상기 유량센서(100)들이 데이터 전송부(200)와 유선으로 연결되어 측정 정보를 전달할 수도 있다.

상기 데이터 전성부는 데이터 서버(300)와 유선 또는 무선으로 연결되어 있으며, 취합된 유량 정보를 데이터 서버(300)로 전송한다. 데이터 서버(300)는 전송된 정보를 각 유량센서(100)별, 측정 시간별로 구분해 저장한다.

상기 데이터 분석부(400)는 데이터 서버(300)에 저장된 유량 정보를 통해 누수 발생 여부를 분석한다.

예를 들어 상후수도관에서 유체가 흐르는 방향을 따라 전방에 첫 번째 유량센서(100), 후방에 두 번째 유량센서(100)가 설치되어 있으며, 각 유량센서(100)들로부터 전송받은 유량 정보에서 두 번째 유량센서(100)에서 측정된 유량정보가 첫 번째 유량센서(100)에서 측정된 유량정보에 비해 상대적으로 유량이 작은 것으로 나타나면 첫 번째 유량센서(100)와 두 번째 유량센서(100)가 설치된 해당 설치지점 사이의 어느 영역에서인가 누수가 발생하는 것으로 판단한다.

이렇게 데이터 분석부(400)는 각 유량센서(100)들에서 측정된 유량정보를 기반으로 누수 발생 여부를 분석하며, 분석된 정보를 관리자 모듈(500)로 전송한다.

관리자 모듈(500)은 관리자가 측정된 유량정보와 분석정보를 확인할 수 있도록 정보를 출력하는 것으로서, PC 또는 테블릿이나 스마트폰과 같은 모바일기기 적용될 수 있다.

테블릿이나 스마트폰과 같은 모바일기기의 경우 전용 어플리케이션이 설치되어 있어서 측정정보와 분석정보를 출력하며, 단순히 측정정보를 수치상으로만 표시할 수도 있으나, 시계열로 데이터를 표시하여 그래프 형태로 정보를 출력할 수도 있다.

그리고 데이터 분석부(400)에서 분석한 정보가 누수 발생인 것으로 판단되면 어플리케이션의 푸쉬알림을 통해 관리자가 해당 상황을 신속하게 확인하도록 할 수 있다. 상기 푸쉬 알림은 팝업창 생성, 알람음이나 진동 출력과 같은 형태로 이루어질 수 있다.

상기 데이터 분석부(400)와 관리자모듈은 제어부(600)와 연결되어 있으며, 데이터 분석부(400)에서 분석된 정보에 따라 제어부(600)가 자동으로 누수에 대한 후속조치를 취하도록 하거나 관리자 모듈(500)의 입력 명령에 따라 제어부(600)가 작동할 수 있다. 제어부(600)는 누수 발생으로 탐지되는 경우 누수 발생 지점의 전방에서 밸브를 닫아 유체의 흐름을 차단하거나 유량을 최소화하고, 점검인원에게 누수 예상지점에 대한 정보를 전송하여 누수 및 누수에 따른 지반 침하나 싱크홀 발생 가능성을 진단하게 한다.

도시되지는 않았으나, 상기 유량센서(100)들 외에 지중에 상기 상하수도관(1)의 이동 경로를 따라 토압측정센서를 설치하고, 유량센서(100)의 측정정보와 함께 토압측정센서의 토압정보도 데이터 서버(300)로 전송되도록 할 수 있다.

이 경우 데이터 분석부(400)는 유량센서(100)의 측정정보를 통해 누수 발생 여부를 분석하고, 토압측정센서의 측정정보를 통해 지중 내에서 토사의 붕괴, 공동 발생 여부와 같이 싱크홀의 발생 가능성을 더욱 정확하게 분석할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 본 발명에 따른 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템(10)의 구동 과정을 도 3의 순서도를 기초로 다시 설명하면 다음과 같다.

먼저 상하수도관(1)을 통해 유체가 이동을 하게 되면, 각 구간에 설치된 유량센서(100)에서 유량을 측정하고, 측정데이터를 데이터 전송부(200)를 거쳐 데이터 서버(300)로 전송한다.

데이터 분석부(400)에서는 데이터 서버(300)에 저장된 측정정보를 분석하여 누수 발생 여부를 판단하는데, 누수가 발생하지 않는 것으로 분석되면, 측정정보에 대한 데이터를 관리자 모듈(500)에 표시되도록 하고, 별도의 후속조치는 이루어지지 않는다.

그러나 데이터 분석부(400)의 분석 결과 누수가 진행되는 것으로 확인되면 누수 발생 예상 지점에 대한 정보와 함께 해당 정보를 관리자 모듈(500)을 통해서 관리자에게 표시한다. 이 때, 관리자 모듈(500)에서는 시각적 또는 청각적 신호를 통해서 위험 경고를 신속하게 관리자가 인지하도록 한다.

그리고 누수 발생 지역에 대한 지반 정밀 탐사를 진행하여, 누수에 따른 진반붕괴나 싱크홀 발생 가능성을 정밀 분석하고, 2차사고를 방지함과 동시에 후속조치가 이루어지도록 한다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

1: 상하수도관
10: 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템
100: 유량센서
200: 데이터 전송부
300: 데이터 서버
400: 데이터 분석부
500: 관리자 모듈
600: 제어부

Claims (4)

1. 상하수도관의 각 측정 구간에 설치되는 복수의 유량센서들과;
   상기 유량센서의 측정 정보를 취합하고 전송하는 데이터 전송부와;
   상기 데이터 전송부로부터 취합된 유량 정보를 전송받아 저장하는 데이터 서버와;
   상기 데이터 서버에 저장된 정보를 분석하여 상기 상하수도관의 누수 발생여부 및 발생 지점을 분석하는 데이터 분석부와;
   상기 데이터 분석부에서 분석된 분석데이터를 관리자가 시각 또는 청각적 신호로 인지할 수 있게 출력하는 관리자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 관리자모듈은 유선 또는 무선으로 상기 데이터 분석부와 연결되는 PC, 테블릿, 스마트폰 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 관리자모듈은 상기 데이터 분석부로부터 전송된 분석정보가 누수 발생 상태인 경우 누수발생 사실 및 누수발생 예상 지점에 대한 정보를 알람 신호와 함께 출력하는 것을 특징으로 하는 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 유량센서들이 설치된 상하수도관의 각 측정구간에 대응하는 지중에 토압을 측정하도록 설치되는 복수의 토압측정센서를 더 포함하고,
   상기 데이터 분석부는 누수 발생 예상 지점과 인접한 토압측정센서의 측정정보를 기반으로 지반 침하 또는 싱크홀 발생 가능성을 분석하도록 형성된 것을 특징으로 하는 상하수도 누수량 측정을 통한 싱크홀 예측 시스템.
   

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