KR20210081136A - 대규모 용수공급관로를 위한 gis 기반 진단감시 통합관리시스템 - Google Patents
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Abstract
대규모 용수공급관로에 다양한 계측기를 설치하여 계측기의 측정 데이터를 통해 관로의 구조적 상태를 감시하고, 그 결과 위험 수준에 따라, 현장 조사 또는 정밀 탐상을 수행하여, 관로를 진단 평가하여 선제적 대응을 수행하는, 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템에 관한 것으로서, GIS 정보를 저장하고 관리하는 GIS정보 관리부; 관로, 관로에 설치된 계측기 및 그 위치를 포함하는 시설물 정보를 저장하고 관리하는 시설물 관리부; 상기 계측기에서 측정된 구조적 정보를 수집하는 구조정보 수집부; 상기 현장담당 단말로부터 수신되는 현장조사 정보를 수집하는 현장정보 수집부; 상기 진단장비에 의해 측정되는 정밀탐상 정보를 수집하는 정밀탐상 수집부; 및, 수집된 정보를 분석하여 위험 등급을 판단하는 분석부를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 시스템에 의하여, 관로에 설치된 계측기들에 의한 관로의 구조적 상태 감시 단계, 현장 조사에 의한 분석 단계, 정밀 탐색 기기를 이용한 정밀 탐상 단계 등 단계적으로 관로를 탐지하고 분석함으로써, 비용과 시간의 소모량을 최소화 하면서, 동시에, 관로의 상태를 정확하게 분석하여 사전 대응할 수 있다.
상기와 같은 시스템에 의하여, 관로에 설치된 계측기들에 의한 관로의 구조적 상태 감시 단계, 현장 조사에 의한 분석 단계, 정밀 탐색 기기를 이용한 정밀 탐상 단계 등 단계적으로 관로를 탐지하고 분석함으로써, 비용과 시간의 소모량을 최소화 하면서, 동시에, 관로의 상태를 정확하게 분석하여 사전 대응할 수 있다.
Description
본 발명은 대규모 용수공급관로에 다양한 계측기를 설치하여 계측기의 측정 데이터를 통해 관로의 구조적 상태를 감시하고, 그 결과 위험 수준에 따라, 현장 조사 또는 정밀 탐상을 수행하여, 관로를 진단 평가하여 선제적 대응을 수행하는, 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 비파괴 정밀진단과 구조적 감시를 통하여 확보된 정량적 분석결과를 기반으로 대규모 용수공급관로의 운영과 매설환경 등을 고려하여 구조적 해석, 수명예측 등 종합적인 진단을 수행하고, 진단 결과에 따라 수리, 수질, 구조적인 기능을 복원하기 위한 개량방안(계속사용, 보수, 보강, 교체 등)이나, 사고에 대한 선제적 대응을 위한 종합적 솔류션을 제공하는, 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 상수도망은 필수적인 도시 기반 시설이며 상수도관을 그 기본 골격으로 한다. 하지만 주로 지하에 매설되어 있는 상수도관의 특성상, 파손 상태나 노후도 등의 정확한 파악이 쉽지 않다는 문제점이 있었다.
외부적인 요인이나 노후 등의 이유로 인해 수도관이 파손되는 경우 누수 등이 발생됨으로써 경제적인 손실을 가져오게 될 뿐만 아니라, 파손 부위로 오염물질이 침투할 수 있으며, 노후관에 의해 녹물이 발생되는 등의 크고 작은 많은 문제점을 유발한다.
이러한 문제점을 개선하고자, 관로에 센서를 설치하고 센서 신호를 원격에서 수집하여, 관로를 감시하는 기술이 제시되고 있다[특허문헌 1]. 또한, 수리, 수질 및 시설 진단 결과를 기반으로 산정된 수도관망에 대한 자동 분석 결과를 이용하여 관망 정비의 우선 순위 의사 결정을 지원할 수 있도록 하는 기술도 제시되고 있다[특허문헌 2].
즉, 현재 다양한 용수공급 관로의 상태를 예측하고 개량을 판단할 수 있는 모델과 이를 기반으로 한 원격 감시 시스템 등이 많이 개발되고 있다. 그러나 원격감시만으로는 관로 상태의 예측이나 관로 복원 분석 등이 정확하게 수행되기 어렵다.
또한, 보다 정확한 분석을 위해, 현장 직접조사도 많이 수행되고 있으나, 이러한 방법은 비용과 시간이 많이 소요된다는 한계가 있는 실정이다.
따라서 관로의 진단평가에 대한 새로운 돌파구로서, 기존 비파괴, 로봇, IT기술을 융합하여 전체구간에 대해, 장거리 면적 스캐닝을 통해, 관의 상태를 일괄적으로 파악하고, 처방할 수 있는 정밀 진단 시스템이 필요하다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대규모 용수공급관로에 다양한 계측기를 설치하여 계측기의 측정 데이터를 통해 관로의 구조적 상태를 감시하고, 그 결과 위험 수준에 따라, 현장 조사 또는 정밀 탐상을 수행하여, 관로를 진단 평가하여 선제적 대응을 수행하는, 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 관로에 설치된 계측기, 이동가능한 현장담당 단말, 진단장비와 네트워크로 연결되는, 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템에 관한 것으로서, GIS 정보를 저장하고 관리하는 GIS정보 관리부; 관로, 관로에 설치된 계측기 및 그 위치를 포함하는 시설물 정보를 저장하고 관리하는 시설물 관리부; 상기 계측기에서 측정된 구조적 정보를 수집하는 구조정보 수집부; 상기 현장담당 단말로부터 수신되는 현장조사 정보를 수집하는 현장정보 수집부; 상기 진단장비에 의해 측정되는 정밀탐상 정보를 수집하는 정밀탐상 수집부; 및, 수집된 정보를 분석하여 위험 등급을 판단하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템에 있어서, 상기 분석부는 상기 계측기들로부터 구조적 정보를 분석하여 위험 등급을 판단하고, 사전에 정해진 위험 등급인 경우 현장 조사를 수행하게 하여 현장조사 정보를 수집하고, 현장조사 결과에 따라 정밀 탐상 여부를 결정하여, 정밀 탐상을 수행하여 정밀탐상 정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템에 있어서, 상기 분석부는 수집된 정보를 이용하여 진단 평가 정보를 생성하고, 상기 진단평가 정보는 물리적 잔존수명, 경제적 잔존수명, 확률적 잔존수명, 파손피해비용, 개량 우선순위 결정 정보 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템에 있어서, 상기 분석부는 대규모 용수공급관로의 종합적 개량결정을 위한 단위 예측 모델을 사전에 저장하고, 상기 단위 예측 모델을 이용하여 진단평가를 생성하되, 상기 단위 예측 모델은 물리적 잔존 수명 모델, 경제적 수명 예측 모델, 관파손 피해 예측 모델을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템에 있어서, 상기 분석부는 실시간으로 수집되는 구조적 정보를 필터링하여, 필터 결과에 따라 관리자 단말에 알람을 전송하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템에 의하면, 관로에 설치된 계측기들에 의한 관로의 구조적 상태 감시 단계, 현장 조사에 의한 분석 단계, 정밀 탐색 기기를 이용한 정밀 탐상 단계 등 단계적으로 관로를 탐지하고 분석함으로써, 비용과 시간의 소모량을 최소화 하면서, 동시에, 관로의 상태를 정확하게 분석하여 사전 대응할 수 있는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템에 대한 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템의 구성에 대한 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 통합관리시스템의 진단 감시 방법을 설명하는 흐름도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 구조적 정보를 수집하고 분석하는 단계를 설명하는 흐름도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 현장조사 및 정밀탐상 수행 단계를 설명하는 흐름도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 진단평가 단계를 설명하는 흐름도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템의 구성에 대한 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 통합관리시스템의 진단 감시 방법을 설명하는 흐름도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 구조적 정보를 수집하고 분석하는 단계를 설명하는 흐름도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 현장조사 및 정밀탐상 수행 단계를 설명하는 흐름도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 진단평가 단계를 설명하는 흐름도.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.
또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템은 다수의 계측기(11)로 구성되는 계측부(10), 현장담당자가 사용하는 현장담당 단말(20), 통합관리 서버(30), 및, 정밀 탐상을 수행하는 진단장비(60)로 구성된다. 또한, 통합관리 서버(30)는 네트워크(80)를 통해 계측기(11)들이나 현장담당 단말(20)과 데이터 통신을 수행한다. 또한, 추가적으로, 필요한 데이터를 저장하는 데이터베이스(40)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 계측부(10)는 다수 종류의 다수의 계측기(11)로 구성된다.
계측기(11)는 관로에 설치되어 관로 상태를 계측하는 계측 장치이다. 계측부(10)는 탄성파 계측기, 광섬유 계측기, 수압계, 유량계 등 다양한 종류의 계측기를 구비할 수 있다. 또한, 각 종류의 계측기들은 다수 개가 설치될 수 있다. 즉, 각 종류의 다수의 계측기들은 관로 전체적으로 일정한 간격이나, 특정한 위치에 분포되어 설치된다.
특히, 계측기 또는 감시 계측기는 건전성 및 외부 감시가 필요한 용수공급 관로에 설치하는 광섬유 계측기와 관로에서 외부 충격에 의한 이상상태를 배관 외부 표면에 설치된 탄성파(가속도계, 고속압력계, 하이드로폰) 등으로 구성될 수 있다.
또한, 계측부(10)는 다수의 계측기(11)들로부터 수집된 데이터를 중간에 취합하는 싱크 노드(미도시)를 구비할 수 있고, 이때, 싱크 노드(미도시)가 계측기(11)들로부터 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 네트워크(80)를 통해, 통합관리 서버(30)로 전송한다.
바람직하게는, 계측부(10)는 통상의 센서 네트워크의 형태로 구성될 수 있다.
다음으로, 현장담당 단말(20)은 현장 담당자가 사용하는 모바일 단말 또는 이동단말로서, 스마트폰, 태플릿PC, 패블릿, 전용 모바일 단말 등이다. 또한, 현장담당 단말(20)은 네트워크(80)를 통해 통합관리 서버(30) 등에 연결할 수 있는 네트워크 기능을 보유한다. 또한, 현장담당 단말(20)은 와이파이, 블루투스 등 근거리 통신망(미도시)을 이용하여 진단장비(60)와 데이터 통신을 수행할 수 있다.
또한, 현장담당 단말(20)은 통합관리 서버(30)와 연동하는 클라이언트(미도시) 등 프로그램 시스템이 설치되어 실행될 수 있다. 특히, 현장담당 단말(20)이 스마트폰 등 모바일 단말이고, 클라이언트(미도시)는 현장담당 단말(20)에 설치되는 모바일 어플리케이션(또는 앱, 어플)으로 개발되어 실시될 수 있다.
현장 담당자는 현장담당 단말(20) 또는 현장담당 단말(20)에 설치된 클라이언트를 이용하여, 현장 상태를 직접 입력하거나, 현장에서 수집한 데이터를 입력하거나, 통합관리 서버(30)에 접속하여 수집된 데이터를 전송하는 등을 수행한다. 즉, 현장담당 단말(20)은 현장 담당자의 입력에 의해 작업이 수행되나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 현장담당 단말(20)이 수행하는 것으로 설명한다.
또한, 현장담당 단말(20)은 와이파이, 블루투스 등 근거리 통신 기능을 이용하여, 진단장비(60)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 특히, 현장담당 단말(20)은 진단장비(60)에서 측정된 데이터를 수신할 수 있다.
한편, 현장담당 단말(20)은 관 내/외부 정밀탐상을 실시하기에 앞서 현장조사와 시설물 점검을 위해, 현장에서 사용된다. 특히, 현장담당 단말(20)은 탐상 위치에 대한 주소 및 길찾기 기능을 실행하여 현장을 내비게이션 하는 기능을 제공한다. 또한, 현장담당 단말(20)은 탐상 현장의 상수도 시설물과 제원정보를 조회한 다음 현장조사 항목으로 조사한 자료(현장조사 데이터)를 등록하는 기능을 제공한다.
즉, 현장담당 단말(20)은 정밀탐상 관로 정보를 서버(30)로부터 전송 받아 탐상 위치를 확인하고, 현장조사 자료를 입력받아 적재한다.
한편, 현장담당 단말(20)에 설치되는 모바일 어플리케이션은, 모바일 화면에서, 사용자 정보와 세션을 처리하는 사용자 관리 기능, 탐상 대상 관로의 주소와 길찾기 기능으로 현장을 찾아가는 위치 검색 기능, 탐상 대상 관로의 구조적 감시 기능 등을 구비하고, 정밀탐상 정보, 평가 정보를 조회하고 주변 시설물 상태를 확인한 다음, 현장점검을 통해 수집 데이터를 전송하여 등록한다.
다음으로, 통합관리 서버(30)는 관로를 감시하고 진단하는 서버로서, 계측부(10)와 네트워크(80)를 통해 연결되는 서버이다. 또한, 바람직하게는, 통합관리 서버(30)는 웹 어플리케이션 서버를 구비하여 웹 기반의 환경에서 서비스되는 서버이다.
통합관리 서버(30)는 UI(사용자 인터페이스) 표준 수렴 및 적용으로 사용자 중심의 인터페이스를 설계되고, 오픈소스 기반의 GIS 개발환경으로 구축된다. 이를 통해, 사용의 편의성 및 확장성이 강화될 수 있고, 시스템 확장성 및 사업화에 용의성이 높은 구조로 실시된다.
또한, 통합관리 서버(30)는 GIS에 기반하여 진단, 감시 관리 기능을 구비하되, 대규모 용수공급 관로의 구조적감시 데이터를 활용하여, 실시간 상태 및 감시 정보를 제공한다.
따라서 통합관리 서버(30)는 긴급 상황 발생 시 위험지역을 GIS 화면에 표출하여 빠른 상황 대처가 가능하다. 또한, 권역/계통/구간/관로 별 정밀탐상 데이터와 평가정보 데이터를 활용하여 대규모 용수공급 관로의 우선순위, 관리 등급, 부식특성, 위험도 등을 시각화하고 관리할 수 있다.
또한, 통합관리 서버(30)는 대규모 용수공급 관로 내/외면 탐상을 실시하기에 앞서, 현장을 조사하고 결과를 등록하는 현장조사 관리 기능과 실시간 관로상태를 감시하는 구조적 감시 기능, 탐상 결과 데이터를 등록하고 등록된 결과를 조회하는 기능 등을 구비한다. 또한, 탐상결과를 GIS 기능을 통해 비교/분석하고 탐상정보(부식정보, 영상정보, 부식위치)를 조회할 수 있다.
구체적으로, 통합관리 서버(30)는 지도 맵을 나타내는 GIS 정보, 관로 또는 관로에 설치된 계측기 등 시설물 정보를 사전에 저장해둔다.
또한, 통합관리 서버(30)는 계측기(11)로부터 측정된 데이터를 실시간으로 수집한다. 즉, 통합관리 서버(30)는 실시간으로 측정된 구조적 감시 데이터의 광섬유/탄성파 계측 자료를 계측 장비에 부착된 연계 프로그램으로 1차 수집하고, 감시 정보에 사용 가능한 데이터만을 필터링하여 취득한다. 수집된 데이터는 구조적 정보로서, 구조정보DB(43)에 저장한다.
또한, 통합관리 서버(30)는 대규모 용수공급 관로에 대한 실시간 감시와 진단 및 평가를 실시한다.
즉, 통합관리 서버(30)는 탐상 장비를 통해 관로의 면적을 스캐닝하고 그 결과를 3차원으로 이미지 화하여 제공하고 자동계측센서를 통한 데이터를 제공하여 줌으로써, 관로상태 전체를 한 눈에 파악하여 과학적인 근거를 토대로 개량에 대한 의사결정 지원을 할 수 있다.
또한, 통합관리 서버(30)는 대규모 용수 관로의 사고 예방하기 위한 구조적 상태 감시 데이터를 실시간으로 연계하고, 안정성을 확보하기 위한 비파괴 정밀탐상 데이터를 수집하고, 진단 평가를 통해 종합적 개량방안과 개량시기를 도출한다.
또한, 통합관리 서버(30)는 수집된 데이터를 바탕으로 계측기 위치 및 측정데이터에 대한 상태 감시 모니터링을 수행하고, 재난 및 위험 상태가 예측이 되면 사용자에게 경보 및 알림을 수행하고, 정밀 탐상으로 수집한 관로에 부식 상태와 GIS정보를 제공하고, 평가 데이터와 시각적으로 분석인 가능한 GIS 화면을 제공한다.
특히, 통합관리 서버(30)는 구조적 감시 정보를 통한 실시간 모니터링을 수행하고, 위험 경계 값을 초과한 계측기 상태를 관리자에게 실시간으로 메시지를 전달하여, GIS 화면에서 위험지역 위치를 표시하고, 측정데이터 분석을 통한 재난 대응을 실시한다.
또한, 통합관리 서버(30)는 관로 파손 상태 값을 수신 받아 관리자에게 실시간으로 재난 경보를 발송하고, GIS 화면에서 파손 위치를 제공하고, 파손 위치 주변의 계측기가 측정한 데이터와 분석 차트를 제공하여, 대규모 용수공급 관로의 파손 및 문제 발생시 대응하도록 제공한다.
또한, 통합관리 서버(30)는 정밀 탐상 정보를 수신 받아 기존 관로와 정밀탐상으로 측정한 관로 형태를 비교 분석하는 기능을 제공하고, 탐상 위치 정보와 관로 부식 상태에 대한 정보와 부식 형태 데이터를 제공하고, 관로 형태에서 부식이 위치하는 지점에 대한 3차원 그래프를 표출한다.
또한, 통합관리 서버(30)는 정밀탐상 과거 자료를 토대로 대규모 용수공급 관로 계통/권역/구간 별로 부식 통계자료와 개보수 이력 정보 등을 표시하고, 평가 수행된 관로에 대하여 GIS화면에서 물리적 잔존수명, 경제적 수명 예측, 관 파손 피해예측, 종합적 개량 방안에 대한 데이터와 분석 차트 등을 제공하고, 대규모 용수공급 관로의 일반적인 운영상태 정보와, 정밀탐상을 통해 분석된 비파괴 탐상정보와, 구조적 감시에서 측정된 계측정보 등을 이용하여, 진단 평가를 수행하고 도출한 분석 정보를 종합적으로 비교 분석하도록 제공한다.
다음으로, 진단장비(60)는 관로에 대한 정밀하게 데이터를 측정하는 전용 장비이다.
바람직하게는, 진단장비(60)는 인라인탐상(In-line inspection, ILI) 장비(Robot)로서, 관로 내를 주행하면서 면적 등을 스캐닝하여 측정한다. 그 스캐닝 데이터를 3차원으로 이미지화 하여 3차원 관로 데이터를 제공한다.
다음으로, 데이터베이스(40)는 GIS 정보를 저장하는 GIS정보DB(41), 관로 정보 또는 관로에 설치된 계측기의 설치 위치 등을 저장하는 시설물DB(42), 관로에 설치된 계측기들로부터 수집된 데이터를 저장하는 구조정보DB(43), 현장에서 수집된 데이터를 저장하는 현장정보DB(44), 정밀 탐상에 의해 획득된 데이터를 저장하는 정밀탐상DB(45), 및, 각 관로의 상태의 평가 데이터를 저장하는 평가DB(46)로 이루어진다. 그러나 상기 데이터베이스(40)의 구성은 바람직한 일실시예일 뿐이며, 구체적인 장치를 개발하는데 있어서, 접근 및 검색의 용이성 및 효율성 등을 감안하여 데이터베이스 구축이론에 의하여 다른 구조로 구성될 수 있다.
또한, 데이터베이스(40)는 저장되는 양이 많아지면 별도의 백업 서버를 설치할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템(30)의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템(30)은 앞서 통합관리 서버로 구현될 수 있다. 이하에서 통합관리시스템의 도면부호를 통합관리 서버와 동일한 도면 부호로 사용한다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 GIS 정보를 저장하고 관리하는 GIS정보 관리부(31), 지도, 관로, 관로에 설치된 계측기 및 그 위치 등 데이터를 저장하고 관리하는 시설물 관리부(32), 계측기에서 측정된 구조적 정보를 수집하는 구조정보 수집부(33), 현장 담당자에 의해 입력되는 현장 데이터를 수집하는 현장정보 수집부(34), 진단장비(60)로부터 측정되는 정밀탐상 정보를 수집하는 정밀탐상 수집부(35), 및, 수집된 데이터를 분석하여 위험 상태 등을 판단하는 분석부(36)로 구성된다.
먼저, GIS정보 관리부(31)는 지도 정보를 사전에 저장하여 관리한다.
GIS 정보는 관로 또는 관로의 시설물 등이 설치된 지역에 대한 GIS 공간 데이터이다. 이하에서, 시설물의 위치에 대한 데이터는 GIS 정보의 GIS 공간 데이터를 기준으로 설정된다. 따라서 각 시설물이 GIS 공간 내에서 어느 곳에 위치하는지를 판단할 수 있다.
또한, GIS 정보는 행정동 경계 데이터를 포함한다. 행정동 경계 데이터도 GIS 공간 데이터를 기준으로 설정되고, GIS 공간 내에서 행정동을 구분할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 시설물 등 위치 정보는 GIS 공간 데이터를 기준으로 설정되거나, 행정동 기준으로 설정될 수도 있다.
다음으로, 시설물 관리부(32)는 관로, 관로에 설치된 계측기 및 그 위치 등 시설물 데이터(또는 시설물 정보)를 저장하고 관리한다. 특히, 바람직하게는, 시설물 관리부(32)는 관리자의 입력 등에 의하여, 시설물 정보를 수동으로 입력받아 등록한다.
시설물의 위치 정보, 구체적으로, 관로 데이터, 또는 계측기의 위치 데이터는 GIS 정보 또는 지도 정보를 이용하여 저장된다. 즉, 계측기 위치 정보, 정밀탐상을 실시하는 관로 구간 위치 정보, 평가정보 데이터에 대한 진단 관로 위치 정보, 및 진단ㅇ감시 대상이 되는 대규모용수공급관로 정보 등은 지도 기반의 데이터로 저장되거나 관리된다.
즉, 시설물 위치 정보 또는 시설물의 위치는 해당 시설물의 GIS 상에서 위치하는 공간 데이터 또는 주소 정보 등을 의미할 수 있다.
시설물 정보 또는 시설물 데이터는 탄성파 계측기, 광섬유 센서(계측기) 등 계측기 정보를 포함할 수 있다. 즉, 시설물 정보는 계측기의 공간 정보를 포함한다.
시설물 정보는 상수관로, 상수시설물, 밸브, 수압계, 유량계, 정수장, 취수장 등을 포함한다. 즉, 시설물 정보 또는 시설물 데이터는 대규모 용수공 관로에 위치한 건축물, 맨홀, 기존 계측 장비, 취수구 등 시설물 제원정보와 위치정보로 구성된다.
여기서, 시설물 제원정보는 시설물에 대한 세부 데이터로서, 대규모 용수공급 관로의 관종, 관경, 도장재, 관로길이, 매설 심도, 관로 용도, 행정구역 등 제원정보로 구성된다. 또한, 맨홀, 가압장, 배수지, 저수조, 제수밸브, 공기밸브, 이토밸브 등에 대한 데이터도 포함될 수 있다.
또한, 시설물 정보는 정밀탐상 실시에 필요한 시설물에 대한 정보도 포함될 수 있다.
또한, 시설물 관리부(32)는 개량 비용, 갱생 이력, 시설물의 속성, 시설물 정보, 시공 특성 등 시설물에 대한 세부적인 데이터를 입력받아 저장할 수 있다.
다음으로, 구조정보 수집부(33)는 계측 장치 등 계측기(11)로 구성된 계측부(10)에서 측정된 구조적 정보를 수집한다. 특히, 계측기(11)로부터 실시간으로 계측 데이터를 온라인으로 수신하여 수집한다.
구조적 정보 또는 구조적 데이터는, 탄성파 계측 자료, 관로 파손 예측 지점 정보, 광섬유 계측자료, 관로 변형 지점 정보 등을 포함한다.
구조정보 수집부(33)는 대규모 용수공급 관로의 구조적 상태를 실시간으로 수집한다. 즉, 측정 가능한 감시 계측기를 통해 탄성파 데이터 등을 수집한다.
구조정보 수집부(33)는 광섬유 설치가 가능한 밸브실과 밸브실 사이의 측정 구간에 대한 GIS 위치 표시 및 알고리즘이 적용된 실시간 측정 데이터 및 그래프를 표출하여, 상시 감시 기능을 제공한다.
또한, 구조정보 수집부(33)는 계측된 데이터를, 권역/계통/구간/계측구간 단위로 검색 서비스를 제공하고, 위험 경계값을 기준으로 거리에 따른 측정값을 그래프로 표현한다. 또한, 구조정보 수집부(33)는 이미지나 PDF 형태로 변환하여, 분석을 위한 자료로 사용하도록 제고한다. 또한, 구조정보 수집부(33)는 측정값에 대한 표 형태 화면을 같이 제공하여 데이터 이상 징후에 대한 시각적인 분석을 제공한다.
또한, 구조정보 수집부(33)는 수집된 탄성파 데이터를 이용하여, 노이즈, 오측, 결측 데이터를 제거한 RMS데이터와 순수 RAW데이터를 수집한다. 이때, 또한, 구조정보 수집부(33)는 가속도계 센서가 설치된 배관을 클릭하여 조회하도록 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 구조정보 수집부(33)는 누수, 파손 등 결함 위치를 GIS 관로에 표시하고, 이상 징후가 발생한 순간의 측정 데이터와 이상 징후가 발생하기 전-후의 데이터를 같이 조회하여 비교 분석할 수 있는 서비스를 제공한다.
다음으로, 현장정보 수집부(34)는 현장 담당자에 의해 입력되는 현장조사 데이터를 수집하여 저장한다. 현장조사 데이터는 현장담당 단말(20)을 통해 수신된다. 현장조사 데이터는 현장조사DB(44)에 저장된다.
현장정보 수집부(34)는 정밀탐상 실시 이전에 탐상 구간 현장에서 실시한 현장조사 데이터를 등록한다. 현장조사 등록은 오프라인 조사 이후 일괄적으로 입력되어 등록되는 방식과, 현장에서 조사한 자료를 현장담당 단말(20)을 통해 실시간으로 업로드되어 등록되는 방식으로 구분될 수 있다.
현장조사 정보는 일반현황, 관로 제원정보, 매설환경, 토양부식성, 수질부식성, 육안조사정보, 관체조사정보 등을 포함한다. 구체적으로, 현장조사 데이터는, 조사하는 관로의 계통, 조사구간, 관로구분, 관로번호, 현장조사일(조사 날짜) 등을 일반현황 데이터; 관종, 관경, 관두께, 매설년도, 면도장재 등 관로제원 데이터; 토지이용형태, 매설형태, 매설위치, 교통상태, 매설깊이 등 매설환경 데이터; 토양부식성, 수질부식성, 수질온도 등 부식성 데이터; 육안으로 조사한 육안조사 데이터; 인장강도, 항복강도, 연신율, 탄성계수, 금속조직, 화학적 조성 등 관체조사 데이터 등으로 구성된다.
다음으로, 정밀탐상 수집부(35)는 진단장비(60)에서 측정된 데이터(또는 정밀탐상 정보)를 수집하여 저장한다.
정밀탐상 수집부(35)는 탐상 구간에 대한 관로정보, 부식특성,깊이/위치, 사진 정보 등으로 관로의 위험 상태를 판단한다. 정밀탐상 정보는 관로 종류, 탐상 로봇 이동 정보, 탐상 로봇 제원 정보, 부식 정보, 변형률, 탐상 사진 정보 등을 포함한다. 또한, 정밀탐상 정보는 탐상 구간의 공간 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 정밀탐상 수집부(35)는 GIS 기반으로 탐상 구간을 확인하고, 해당 탐상 데이터를 표시한다. 즉, GIS 화면 상에서, 탐상 구간에 대한 관로 제원 정보, 매설 환경, 운영 환경, 개/보수 이력조회와 부식타입, 내/외부 구분, 탐상 시작지점부터 부식이 발생한 지역의 거리/크기를 확인할 수 있다.
또한, 정밀탐상 수집부(35)는 탐상하면서 측정한 관로 형태를 GIS 화면을 통해 비교 분석 서비스를 제공한다.
또한, 바람직하게는, 정밀탐상 수집부(35)는 탐상 이동체가 촬영한 전/후방 사진과 부식 위치 정보를 3차원으로 표시할 수 있다.
다음으로, 분석부(36)는 수집된 정보를 분석하여, 위험 정도를 평가하는 평가 정보를 생성한다.
이때, 분석부(36)는 관로에 설치된 계측기(11)들로부터 구조적 정보를 분석하여 위험 등급을 판단하고, 일정한 위험 등급인 경우 현장 조사를 수행하게 하고, 현장 조사의 결과에 따라 정밀 탐상 여부를 결정하여, 정밀 탐상을 수행하게 한다. 또한, 각 분석 및 조사(또는 탐상)를 수행하여 진단 평가를 수행한다.
한편, 평가정보는 프로젝트 입력 정보, 물리적 잔존수명, 경제적 잔존수명, 확률적 잔존수명, 파손피해비용, 개량 우선순위 결정 정보 등을 포함한다.
또한, 분석부(36)는 대규모 용수공급관로의 종합적 개량결정을 위한 단위 예측 모델을 사전에 설정한다. 단위 예측 모델은 물리적 잔존 수명 모델, 경제적 수명 예측 모델, 관파손 피해 예측 모델 등으로 구성된다.
그리고 분석부(36)는 수집된 데이터를 단위 예측 모델에 적용하여, 해당 단위 예측 모델의 평가 정보 데이터를 획득한다.
또한, 분석부(36)는 내/외부 정밀탐상 결과에 대한 분석 결과정보, 파손 위치, 크기, 사진, 변형율 등 분석 결과를 저장한다.
한편, 분석부(36)는 실시간으로 수집되는 상태 데이터(또는 구조적 정보)를 필터링하여, 필터 결과에 따라 상시 감시 또는 경보(알람)를 수행한다. 즉, 이상 징후가 발생한 순간의 필터링된 신호(Filtered Signal) 데이터를 온라인을 통해 기록되고, 적재된 상태감시 데이터를 활용한 상시감시 및 경보(알림)를 수행한다. 이것은 사고 전 관로 파손에 대한 위험성을 사전에 감지하고 예방하는데 목적이 있다.
한편, 분석부(36)는 경제적 피해예측이나 물리적 수명예측 등 평가 데이터에 대한 조회 및 자료 서비스를 제공하고, GIS 화면을 통해 평가 내역이 있는 관로를 선택하여 물리적 수명, 경제적 수명, 관파손 피해예측, 통합진단 결과를 조회하도록 제공한다. 또한, 시간변화에 따른 관 상태 변화를 경과 년수에 따라 확인하는 서비스를 제공한다. 또한, 부식성장에 따른 관상태 변화를 그래프와 평가 데이터 조회 등 서비스도 제공한다. 또한, 평가 관로의 경제적 잔존수명 그래프 및 평가 데이터 조회 기능도 제공한다.
또한, 분석부(36)는 재난 및 위험상태에 대한 상황과 위치 및 측정 데이터를 표출하고, 관리자 등에게 문자 메시지나, 현장담당 단말(20)에 푸쉬(push) 메시지로 전달한다. 이를 위해, 분석부(36)는 알림 설정 및 알림 이력 조회가 가능한 알림 설정 관리 기능을 제공한다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템에 의한 진단 감시 방법을 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 진단 감시 방법은 (a) 관로에 설치된 계측기들로부터 구조적 정보를 수집하여 분석하는 단계(S10), (b) 일정한 위험 등급인 경우 현장 조사를 수행하게 하고 현장조사 정보를 수집하여 분석하는 단계(S20), (c) 현장 조사의 결과에 따라 정밀 탐상 작업을 수행하게 하고, 정밀탐상 정보를 수집하고 분석하는 단계(S30), 및, 각 분석 및 조사(또는 탐상)를 수행하여 진단 평가를 수행하는 단계(S40)로 구성된다.
먼저, 구조적 정보를 수집하고 분석하는 단계(S10)를 설명한다.
도 4는 통합관리시스템(30) 또는 분석부(36)의 대규모 용수공급 관로에 대한 구조적 감시 단계(S10)를 나타내는 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 단계 S200에서는 구조적 감시의 탄성파와 광섬유의 계측 데이터를 관로 파손 및 변형 데이터에 실시간으로 연계하고, S210 단계에서 해당 데이터를 저장한다.
또한, 단계 S220에서는 연계한 계측기의 위치를 GIS화면에서 표시하고 측정 데이터를 실시간으로 감시한다.
그 다음 단계 S230에서는, 측정된 데이터의 임계치 범위가 사전 설정된 위험 경계 값을 초과하는지 실시간으로 판단한다. 위험 경계 값을 초과하는 경우, S231단계로 넘어가서 관리자에게 위험 상태에 대한 안내 메시지를 발송하고, S232단계에서 위험등급 여부를 판단한다.
그리고 위험 등급인 낮은 경우 S234단계에서 위험 상태를 해제하며, 위험 등급이 높은 경우와 S240단계에서 실시간으로 관로 파손 여부를 판단한다. 그리고 파손 데이터가 발생한 경우에 S241단계에서 관리자에게 재난 경보를 발송하고, S242단계에서는 GIS화면에서 파손위치와 재난 상태를 표시하여 관리자에게 확인하게 한 다음, 재난 상황 대응 프로세스에 의한 복구 상황에 돌입한다.
또한, S230단계에서 위험 경계 값을 초과하지 않는 경우와, S234단계에서 위험 상태가 해제된 경우에는 S220단계에서 실시간으로 감시를 반복적으로 수행한다.
다음으로, 현장조사 단계(S20), 및, 정밀 탐상 작업 단계(S30)를 설명한다. 현장조사 단계(S20)는 앞서 구조적 감시 단계(S10)에서 위험 등급이 사전에 정해진 등급 또는 등급 범위에 속하면 수행된다.
도 5는 통합관리시스템(30) 또는 분석부(36)의 대규모용수공급관로에 대한 현장조사 단계(S30) 및 정밀탐상 단계(S40)를 나타내는 흐름도이다.
정밀탐상은 S200단계인 구조적 감시에서 위험등급으로 판정된 관로를 대상으로 S300단계에서 탐상 구간 및 주변 환경에 대한 현장 조사가 실시된다. 현장 조사는 현장 담당자에 의해 수행되고, 각 현장 조사 결과는 현장담당 단말(20)을 통해 입력된다.
즉, 단계 S310에서는, 현장에서 조사한 자료는 현장담당 단말(20)을 통해 수집되어 저장된다. 조사된 현장조사 데이터는 진단 평가에 활용된다.
다음으로, S320 단계에서 탐상 여부를 결정하고, 탐상이 필요한 경우에는 비파괴 방식의 탐상 로봇을 활용한 내부 또는 외부 탐상이 수행된다.
그 다음 단계 S330에서는, 탐상 결과 및 분석을 통해 결정된 관 파손 분석 결과 데이터, 탐상하면서 측정된 실제 관리형태 공간데이터, 내부 관로 탐상 사진파일 등이 수집되어 저장된다.
그 후, 단계 S340에서는 통합관리시스템(30)과 현장담당 단말(20)을 통해 기존 관로와 정밀탐상으로 측정한 관로 형태를 비교 분석한다. 탐상 위치 정보와 관로 부식 상태에 대한 정보와 부식 형태 데이터를 표시하고, 관로 형태에서 부식이 위치하는 지점에 대한 3차원 그래프를 통해 분석할 수 있다. 또한, 정밀탐상 과거 자료를 토대로 대규모 용수공급 관로 계통/권역/구간 별로 부식 통계자료와 개보수 이력 정보 등을 표시한다.
또한, 현장담당 단말(20)은 대규모 용수공급 관로에 대한 탐상 위치 주소 정보 및 길찾기 기능을 제공한다. 또한, 이전 탐상 결과에 대한 내용도 현장담당 단말(20)에 의해 확인이 가능하다.
그 다음 단계 S350에서는, 통합관리시스템(30) 또는 분석부(S36)는 기존 시설물관리 기능과 동일하게 상수 관로에 대한 운영상태 현황과, 정밀 탐상에서 취득한 비파괴 정밀탐상 정보와, 진단 평가에서 분석한 평가 정보를 종합적으로 표시하고, 비교 분석이 가능한 진단 기능을 제공한다.
또한, 탐상 여부를 수행하지 않는 경우에는 정밀탐상을 수행하지 않는다.
다음으로, 진단 평가 단계(S40)를 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 통합관리시스템(30) 또는 분석부(36)의 대규모 용수공급 관로에 대한 진단 평가 단계(S40)를 나타내는 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 단계 S400에서는 통합관리시스템(30) 또는 분석부(36)는 진단 평가를 위한 진단 관로의 기초 데이터 또는 수집된 데이터를 통해 수집하고 개량우선순위 결정 모형을 수행한다.
그 후, 단계 S410에 있어서, 관로 평가 결과를 저장한다.
단계 S420 있어서, 평가 수행된 관로에 대하여 결과 화면을 통해 물리적 잔존수명, 경제적 수명 예측, 관 파손 피해예측, 종합적 개량 방안에 대한 데이터와 분석 차트를 표시한다.
그 다음 단계 S430에서는, 단위 모듈 형태의 분석 자료가 아닌 대규모 용수공급 관로의 일반적인 운영상태 정보와, 정밀탐상을 통해 분석된 비파괴 탐상정보와, 구조적 감시에서 측정된 계측정보와 진단 평가를 수행해서 도출한 분석 정보를 종합적으로 비교 분석 기능을 제공하여, 단계 S440에서 평가 관로가 현재 위험한 수준인지 판단한다. 위험한 경우, 단계 S441에서 평가 관로의 개량 방안과 개량시기를 도출한 다음, 평가 관로의 개량 사항을 생성하여 제공한다.
또한, 위험하지 않다고 판단한 경우 S442단계에서, 통합관리 시스템(30) 또는 위험 상태 및 평가 정보를 데이터베이스(40)에 적재해고, 위험 등급에 대한 GIS 시각적 분석 자료를 생성하고, 통계 자료를 생성한다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
10 : 계측부 11 : 계측기
20 : 현장담당 단말
30 : 통합관리 시스템 31 : GIS정보 관리부
32 : 시설물정보 관리부 33 : 구조정보 수집부
34 : 현장정보 수집부 35 : 정밀탐상 수집부
36 : 평가DB
40 : 데이터베이스 41 : GIS정보DB
42 : 시설물DB 43 : 구조정보DB
44 : 현장조사DB 45 : 정밀탐상DB
46 : 평가정보DB 60 : 진단장비
80 : 네트워크
20 : 현장담당 단말
30 : 통합관리 시스템 31 : GIS정보 관리부
32 : 시설물정보 관리부 33 : 구조정보 수집부
34 : 현장정보 수집부 35 : 정밀탐상 수집부
36 : 평가DB
40 : 데이터베이스 41 : GIS정보DB
42 : 시설물DB 43 : 구조정보DB
44 : 현장조사DB 45 : 정밀탐상DB
46 : 평가정보DB 60 : 진단장비
80 : 네트워크
Claims (5)
- 관로에 설치된 계측기, 이동가능한 현장담당 단말, 진단장비와 네트워크로 연결되는, 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템에 있어서,
GIS 정보를 저장하고 관리하는 GIS정보 관리부;
관로, 관로에 설치된 계측기 및 그 위치를 포함하는 시설물 정보를 저장하고 관리하는 시설물 관리부;
상기 계측기에서 측정된 구조적 정보를 수집하는 구조정보 수집부;
상기 현장담당 단말로부터 수신되는 현장조사 정보를 수집하는 현장정보 수집부;
상기 진단장비에 의해 측정되는 정밀탐상 정보를 수집하는 정밀탐상 수집부; 및,
수집된 정보를 분석하여 위험 등급을 판단하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 분석부는 상기 계측기들로부터 구조적 정보를 분석하여 위험 등급을 판단하고, 사전에 정해진 위험 등급인 경우 현장 조사를 수행하게 하여 현장조사 정보를 수집하고, 현장조사 결과에 따라 정밀 탐상 여부를 결정하여, 정밀 탐상을 수행하여 정밀탐상 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 분석부는 수집된 정보를 이용하여 진단 평가 정보를 생성하고, 상기 진단평가 정보는 물리적 잔존수명, 경제적 잔존수명, 확률적 잔존수명, 파손피해비용, 개량 우선순위 결정 정보 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 분석부는 대규모 용수공급관로의 종합적 개량결정을 위한 단위 예측 모델을 사전에 저장하고, 상기 단위 예측 모델을 이용하여 진단평가를 생성하되, 상기 단위 예측 모델은 물리적 잔존 수명 모델, 경제적 수명 예측 모델, 관파손 피해 예측 모델을 포함하는 것을 특징으로 하는 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 분석부는 실시간으로 수집되는 구조적 정보를 필터링하여, 필터 결과에 따라 관리자 단말에 알람을 전송하는 것을 특징으로 하는 대규모 용수공급관로를 위한 GIS 기반 진단감시 통합관리시스템.
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN113689187A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-23 | 泰安易扬科技有限公司 | 一种水务监控管理系统 |
| KR102632390B1 (ko) * | 2023-07-14 | 2024-02-02 | (주) 아주엔지니어링 | 수처리 시설물의 지진 대응 안전관리 최적화 시스템 |
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