KR20210126474A - 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법 - Google Patents

Abstract

수도관, 욕실 용품 그리고 보일러 등의 고장으로 의도하지 않게 수돗물이 사용되어 계량기로 측정되는 옥내 누수 의심 수용가에 대해 원격 검침을 활용하여 누수를 확인하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법에 관한 것으로, 보호 용기 내에서 상수도관을 통해 사용자가 사용한 물의 양을 계량하는 디지털 미터기, 상기 디지털 미터기에서 측정된 정보를 상기 보호 용기의 외부에 마련된 중계기로 전송하는 무선 통신 단말기, 상기 상수도관이 마련된 가정의 사용자 또는 건물의 관리인 등의 사용자 단말기, 사용자에 관한 정보, 상기 디지털 미터기에서 측정된 계량 정보, 상기 무선 통신 단말기에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스 및 상기 중계기를 통해 상기 무선 통신 단말기 및 사용자 단말기와 접속되고, 상기 무선 통신 단말기에서 전송된 정보에 따라 사용자 단말기로 누수 상태 정보를 전송하는 관리 서버를 포함하고, 상기 관리 서버는 원격검침 주기를 탄력적으로 변경하여 누수를 검증하여 옥내 누수 상태에 대한 정보를 관리하는 누수 관리 모듈을 포함하는 구성을 마련하여, 수용가의 옥내 누수를 정확하게 판단할 수 있다.

Description

스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법{Smart metering-based indoor water leakage detection system and indoor water leakage detection method}

본 발명은 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법에 관한 것으로, 특히 수도관, 욕실 용품 그리고 보일러 등의 고장으로 의도하지 않게 수돗물이 사용되어 계량기로 측정되는 옥내 누수 의심 수용가에 대해 원격 검침을 활용하여 누수를 확인하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 수돗물은 정수장에서 정수 처리된 뒤, 시의 경우 각 구별로 큰 관을 통해 공급되고, 각 구에서는 중블록, 소블록 등으로 분류되어 수돗물을 공급한다. 그리고 각 분배점 사이에는 수도 미터기가 설치되어 있어 분배되는 지역으로 공급되는 수돗물의 유량을 측정한다. 예를 들어, 아파트 단지와 같은 대단위 시설에는 큰 관로를 통하여 수돗물을 공급하도록 상수도관이 설치되며, 일반 가정 주택, 상가 건물 밀집 지역 등은 도로 아래 매설된 큰 관로에서 작은 관로에 연결하여 최종 사용처인 수용가로 수돗물을 공급하도록 되어 있다.

이와 같은 관로는 지방자치단체에서 관리하며, 옥내 배관 부분은 각 수용가의 책임으로 되어 있다. 그러나 각 수용가에서는 옥내 누수 여부를 감지할 수 있는 아무런 수단을 구비하고 있지 않아서 수용가에서는 대부분 누수 발생 여부를 인지하기가 곤란하다.

이와 같은 누수의 원인 파악 방법은 주로 사람의 인력에 의지하여 상황을 인지하고 판단하여 시간 및 경제적 비용 손실이 크고, 센서 설치를 통한 위기 상황 판단의 경우에도 센서의 고장 및 오작동으로 인한 혼란이 발생할 뿐만 아니라, 유지보수의 문제가 추가로 발생하는 문제점이 있었다.

즉, 각 옥내(댁내)의 수도 미터기를 수시로 점검하는 것이 사실상 불가능하며, 현실적으로는 점검 인력의 부족으로 인하여 1개월에서 길게는 3개월 단위로 누수 여부를 직접 확인할 수밖에 없으므로, 수개월 동안 발생하는 누수로 인한 피해를 방지하기 어렵다. 또한, 각 댁내 사용자가 직접 누수 여부를 확인하는 것이 쉽지 않은 문제점이 있다.

한편, 최근에는 디지털 미터기를 사용하는 수도 미터로부터 실시간으로 사용량의 계측으로서 원격검침을 적용하여 데이터를 생산하고 수집된 자료는 통신 네트워크를 통하여 수도 사업자에게 전달하며, 원격검침을 이용하여 물 사용량 절감, 누수 관리, 공급과 수요의 조절, 에너지 절감 등의 효과를 얻기 위해서는 연속적인 검침 값을 지속적으로 운영 시스템에 전송하여 수집된 데이터를 분석한다.

예를 들어, 디지털 미터기를 이용한 누수 알람으로 이상 징후를 판단하기 위해 디지털 미터기 지시부 펌웨어 기반에 따라, 1시간 동안 1L 이상 누적 사용 유무를 판단하고, 디지털 미터기 지시부 펌웨어 기반 7일 이상 계속해서 물을 사용 유무를 판단하고 2가지 조건의 만족 시 디지털 미터기가 누수 알람을 통보할 수도 있지만, 디지털 미터기의 디지털 지시부가 1시간에 한번 씩 동작하고 계량기 하부 익차(임펠라) 회전 수 누적 카운트를 통한 사용량을 검사하여 사용량을 계산하므로, 1시간 내 물 사용량이 "0"인 경우 누수가 아님에도, 누적 사용량이 1L가 넘으면, 조건을 만족하므로, 누수 판단 여부가 오류로 될 수 있다.

따라서 디지털 미터기 누수 알람 방식은 서울시 상수도사업소 제정 방식을 각 디지털 미터기 제조사가 동일한 방식으로 모든 제품이 구성되어 있으므로, 디지털 미터기의 누수 알람으로 누수 여부 의심은 가능하나 확인 시 오차가 발생한다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일 예가 하기 특허문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 상수도 관에 설치되어, 상기 상수도관을 통해 전달되는 물의 소리를 감지하는 소리 감지센서, 상기 소리 감지센서에서 감지된 정보를 출력하는 출력부, 상기 소리 감지센서에서 감지된 정보를 분석하여 해당 상수도관의 누수 여부를 확인하고, 확인결과를 상기 출력부를 통해 출력되도록 하는 제어유닛을 포함하고, 상기 소리 감지센서가 상기 상수도관을 통해 전달되는 소리를 하우징 내부로 전달하는 소리 전달 부재, 상기 소리 전달 부재를 통해 상기 하우징 내부로 전달되는 소리에 의해 떨리는 떨림판과 상기 떨림판의 떨리는 소리를 수집하여 상기 제어유닛으로 전달하는 소리 수집부를 포함하는 상수도 누수 감지장치에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 수집된 각 수용가의 검침정보로부터 시간당 사용량 정보를 구하는 시간당 사용량 정보 연산과정, 설정된 시간 내에서 최소의 시간당 사용량을 선택하는 최소 시간당 사용량 정보 선택과정, 상기 최소 시간당 사용량 정보와 최소 사용량 기준 값 정보를 비교하여 최소 시간당 사용량 정보가 최소 사용량 기준 값 정보보다 큰 경우 옥내 누수 여부로 판단하는 누수판단과정, 상기 누수판단과정을 통해 누수로 판단되면 최소 시간당 사용량 정보에서 최소 사용량 기준 값을 감해 예상 누수량을 연산하는 누수량연산과정, 상기 누수판단과정을 통하여 옥내 누수가 판단되면 해당 수용가 정보에 등록된 연락정보로 누수 여부, 예상 누수량을 포함하는 누수정보를 알리는 누수알림과정을 포함하는 원격검침시스템에서의 옥내 누수판단 제어방법에 대해 개시되어 있다.

한편, 하기 특허문헌 3에는 검침기를 통해 옥내로 들어가는 물의 유량을 측정한 후 측정값을 중계기로 전송하는 단계, 상기 중계기를 통해 상기 검침기가 측정한 유량의 상기 측정값을 실시간 또는 일정시간 동안 모아 분석서버에 전송하는 단계, 상기 분석서버를 통해 배경손실량, 옥내누수량, 과유량, 옥내유입량, 옥내사용량, 배수관누수량 분석하는 단계, 상기 분석서버가 분석한 분석결과를 DB화 하여 분석결과DB를 출력하는 단계, 상기 측정값을 DB화 하여 측정값 DB를 생성하고, 상기 분석결과 DB와 함께 저장하는 단계를 포함하는 원격검침 방법에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 4에는 상수관망의 임의의 위치 설치되어, 관로 상으로 유출입 되는 용수의 탁도, 잔류염소, pH, 전기전도도, 수온을 측정하는 수질계측 센서, 상기 수질계측 센서로부터 검출되는 신호를 소정 레벨의 전기적 신호로 변화 증폭 변환하는 신호 증폭부, 상기 신호 증폭부의 출력 신호를 설정된 주기로 샘플링하여 샘플링 시점에서의 신호 파형을 제공하는 샘플링부, 상기 샘플링부에서 제공되는 신호의 측정잡음을 제거하는 필터링부, 상기 필터링부로부터 측정잡음이 검출될 경우, 상기 신호 파형의 잔차(Residuals)에 대응하여 샘플링 주기를 가변 조정함으로써 정밀한 측정 데이터를 수집하는 제어부 및 상기 제어부에서 수집된 정밀한 측정 데이터를 외부 관리자 단말로 송출하는 통신부로 구성되는 상수관망 감시를 위한 다항목 수질계측 시스템에 대해 개시되어 있다.

또한, 하기 비특허문헌에는 유량자료를 이용한 실시간 측정주기 선정으로서, 시계열 데이터 분석을 통하여 적절한 측정주기를 제시하기 위해 누수 탐지에 대한 알고리즘인 적응칼만필터(adaptive Kalman filter)를 이용하여 시계열데이터의 측정주기 변화에 따른 데이터분석을 실시하고, 스마트미터에서 관측되어 전송되는 실시간 유량데이터를 이용하여 패턴을 분석을 통한 상수관망 파열 및 누수감지와 스마트미터의 배터리 경제성을 고려한 적응칼만필터 기반의 가변적 샘플링기법을 적용하였으며, 상수관망에서 일반적인 수리매개변수를 측정하기 위하여 칼만필터를 사용하고 예측과 측정사이에서 차이인 필터의 잔차를 통하여 파열 및 누수 발생에 따른 패턴 변화를 분석하여 누수를 탐지하는 구성에 대해 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1250955호(2013.03.29 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1214986호(2012.12.17 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1758343호(2017.07.10 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1429989호(2014.08.07 등록)

스마트 미터 및 센서 네트워크 기반 상수관망 운영관리 최적화(최종보고서)', 한국수자원공사, 2016.06.13.

상술한 바와 같은 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 소리 감지센서를 상수도관에 연결되도록 설치되고 상수도관을 통해 전달되는 소리의 크기를 감지는 구조로서, 수도관, 욕실 용품 그리고 보일러 등의 고장에 의한 경우, 주방 또는 욕실 등의 바닥을 뜯어내고 소리 감지 센서를 설치해야 하므로, 실질적으로 옥내 누수를 감지할 수 없다는 문제가 있었다.

또 상기 특허문헌 2에서는 누수 판단부가 매 시간마다 시간당 사용량 정보를 구하고, 72시간 내에서 각 시간당 사용량 정보 중 최소 사용량을 선택하고 이를 해당 수용가에 설정된 최소 사용량 기준 값과 비교하여 누수 여부를 판단하므로, 1시간 내 물 사용량이 "0"인 경우 누수가 아님에도, 누적 사용량이 1L가 넘으면, 누수로 판단하여 누수 판단이 정확하게 실행되지 않는다는 문제가 있었다. 즉 상기 특허문헌 2에 개시된 기술에서는 예를 들어, 연속검침, 가변주기, 최소유량 확인 등을 적용하지 않으므로, 누수의 의심을 가질 수 있지만, 정확한 누수를 판단할 수 없다는 문제가 있었다. 즉, 상기 특허문헌 2에서는 최적의 최소 사용량 설정하여야 누수 여부를 할 수 있으나, 상가, 다가구주택, 원룸, 전원주택 등 수용가의 물쓰는 형태가 상이하고, 겨울철에 비하여 여름철에 물쓰는 량이 많아 모든 수용가에 동일한 최소 사용량 값을 설정하여 누수 여부를 확인 할 수 없으며, 해당 수용가의 특성을 파악하려면 과거 사용량에 대한 패턴을 분석이 필요함으로 장기간 축적된 과거 데이터가 받듯이 있어야 한다는 문제가 있었다.

한편, 특허문헌 3에 개시된 기술에서는 1시간 내지 4시간 간격으로 1분 내지 4분 동안 옥내로 들어가는 물의 유량을 측정하고, 단위 분당 물의 유량의 차이가 차이기준치 이하인 경우, 상기 측정값은 옥내급수관의 배경손실량으로 분석하여 옥내 누수를 판단하지만, 특허문헌 3에 개시된 기술에서도 연속 검침 및 가변 주기를 적용하지 않으므로, 정확한 누수를 판단할 수 없다는 문제가 있었다.

또 특허문헌 4에는 원격지로 전송되는 계측 데이터의 왜곡 또는 노이즈 발생 시에는 상수관망 수질 개선을 위한 자동 배출 밸브 제어 시 오작동을 유발하는 문제를 해결하기 위한 기술에 대해, 상기 비특허문헌에는 스마트미터 및 다항목 수질측정 장비를 개발하여 취득된 데이터를 통해 수돗물 사용량 분석 및 제어, 누수분석, 수질감시 및 제어하는 기술에 대해서만 개시되어 있을 뿐, 옥내 누수를 정확하게 판단하는 기술에 대해서는 개시되어 있지 않았다. 즉, 상기 특허문헌 4 및 비특허문헌의 기술은 과거 일정구간과 현재 일정구간의 데이터를 비교하여 그 차이로 판단하는 기술로서, 시계열 데이터 특성상 노이즈를 제거하기 위해 필터가 필요하며, 시계열 데이터 자체로만 판단하는 것이 아니라 과거 시계열 데이터와 비교하여 판단함으로　장기간 축적된 과거 데이터가 필요하다는 문제가 있었다.

또한, 상술한 바와 같은 특허문헌 등에 개시된 기술에서 1시간 간격으로 사용량을 확인하는 경우, 변기, 보일러, 정수기, 화분 급수기 등 주기적으로 자동 급수하는 장비의 사용 또는 수용가의 생활 방식의 변경 등에 의해 실제 누수를 식별할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 누수 의심 대상을 선별한 이후 원격검침 주기를 탄력적으로 변경하여 누수를 검증하여 정확한 옥내 누수를 판단할 수 있는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 옥내 누수의 정확한 진단을 통해 수용가의 수도요금을 경감시키고, 옥내 누수 검사 비용을 절감하며, 수자원을 효율적으로 운영할 수 있는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 시계열 데이터를 활용하지 아니하고, 과거 데이터와 상관 없이 측정한 구간내 상기 디지털 미터기 특성인 시동유량 또는 0값으로 미리 고정된 상수로 단수화하여 누수를 판단할 수 있는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템은 옥내 누수 의심 대상을 선별한 이후 수도 계량기의 원격검침 주기를 탄력적으로 변경하여 누수를 확인하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템으로서, 보호 용기 내에서 상수도관을 통해 사용자가 사용한 물의 양을 계량하고, 연속 사용을 감지하는 디지털 미터기, 상기 디지털 미터기에서 10mL 단위까지 정밀하게 측정된 정보를 상기 보호 용기의 외부에 마련된 중계기로 전송하는 무선 통신 단말기, 상기 상수도관이 마련된 가정의 사용자 또는 건물의 관리인 등의 사용자 단말기, 사용자에 관한 정보, 상기 디지털 미터기에서 측정된 계량 정보, 상기 무선 통신 단말기에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스 및 상기 중계기를 통해 상기 무선 통신 단말기 및 사용자 단말기와 접속되고, 상기 무선 통신 단말기에서 전송된 정보에 따라 사용자 단말기로 누수 상태 정보를 전송하는 관리 서버를 포함하고, 상기 관리 서버는 원격검침 주기를 탄력적으로 변경하여 누수를 검증하여 옥내 누수 상태에 대한 정보를 관리하는 누수 관리 모듈을 포함하고, 상기 누수 관리 모듈은 시계열 데이터를 활용하지 아니하고, 과거 데이터와 상관 없이 측정한 구간내 상기 디지털 미터기 특성인 시동유량 또는 0값으로 미리 고정된 상수로 단수화하여 누수를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템에서, 상기 누수 관리 모듈은 누수 의심된 수용가의 시간당 수도 사용량을 패턴 분석 또는 시동 유량 기준으로 옥내 누수 이상 징후를 검토하는 옥내 누수 이상 징후 검토부, 상기 옥내 누수 이상 징후 검토부에서 검토된 수용가의 디지털 미터기에 대해 검침 주기를 변동하여 연속 검침하도록 지시하여 옥내 누수를 확인하는 수용가 누수 확인부를 포함하고, 상기 수용가 누수 확인부는 하루 동안 사용 빈도가 가장 낮은 시간대를 기준으로 1분~10분 단위로 조밀하게 연속하여 사용량을 측정하여 단위 측정량 중 0(무사용)이 있거나 최소 유량(시동 유량 * 단위 시간)이 있으면 누수 아님으로 확인하고, 이틀 동안 사용 빈도가 가장 낮은 시간대를 기준으로 재검사하여 검침된 사용량이 최소 유량을 초과하는 경우 수용가의 누수로 확인하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템에서, 상기 누수 관리 모듈은 상기 수용가 누수 확인부에서 옥내 누수로 확인된 수용가에게 옥내 누수 상태를 통지하는 수용가 누수 통지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템에서, 상기 옥내 누수 이상 징후 검토부는 빅데이터(BigData) 기반으로 새벽 시간대 물 사용량이 최소량인 생활 패턴, 지난달 혹은 지난주 사용량 대비 증가량으로 이전 사용량 기준 패턴, 동일 수준의 물사용량 수용가 대비 증가량으로 주변 사용량 기준 패턴을 분석하여 수용가의 옥내 누수 이상 징후를 검토하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템에서, 상기 옥내 누수 이상 징후 검토부는 일정기간 시간당 수도 사용량이 시동유량 미만으로 검출되지 않으면 옥내 누수 징후로 분석하여 수용가의 옥내 누수 이상 징후를 검토하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템에서, 상기 디지털 미터기는 연속 사용 알람 기능 및 사용한 물의 양을 0.0001㎥ 단위로 계량하여 무선 통신 단말기로 전달하는 기능을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 방법은 옥내 누수 의심 대상을 선별한 이후 수도 계량기의 원격검침 주기를 탄력적으로 변경하여 누수를 검증하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 방법으로서, (a) 1시간 단위로 수집된 디지털 미터기의 원격검침 데이터를 기반으로 수용가의 옥내 누수 징후를 의심하는 단계, (b) 옥내 누수 이상 징후 검토부가 상기 단계 (a)에서 누수 의심된 수용가의 시간당 수도 사용량을 패턴 분석 또는 시동 유량 기준으로 옥내 누수 이상 징후를 검토하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 검토된 수용가의 디지털 미터기에 대해 수용가 누수 확인부가 검침 주기를 변동하여 조밀하게 연속 검침하도록 지시하여 옥내 누수를 확인하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (c)에서는 시계열 데이터를 활용하지 아니하고, 과거 데이터와 상관 없이 측정한 구간내 상기 디지털 미터기 특성인 시동유량 또는 0값으로 미리 고정된 상수로 단수화하여 누수를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 방법에서, 상기 단계 (c)에서는 상기 수용가 누수 확인부가 하루 동안 사용 빈도가 가장 낮은 시간대를 기준으로 1분~10분 단위로 조밀하게 연속하여 사용량을 측정하여 단위 측정량 중 0(무사용)이 있거나 최소 유량(시동 유량 * 단위 시간)이 있으면 누수 아님으로 확인하고, 이틀 동안 사용 빈도가 가장 낮은 시간대를 기준으로 재검사하여 검침된 사용량이 최소 유량을 초과하는 경우 수용가의 누수로 확인하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 방법에서, 상기 단계 (b)에서 패턴은 새벽 시간대 물 사용량이 최소량인 생활 패턴, 지난달 혹은 지난주 사용량 대비 증가량으로 이전 사용량 기준 패턴, 동일 수준의 물 사용량 수용가 대비 증가량으로 주변 사용량 기준 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 방법에서, 상기 단계 (c)에서는 검침 주기를 변동한 후 사용량이 발생한 수용가에 대해 옥내 누수로 확인하고, 사용자 단말기로 수용가의 옥내 누수 상태 정보를 통지하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법에 의하면, 원격검침 주기를 탄력적으로 변경하여 누수를 검증하여 옥내 누수 상태에 대한 정보를 관리하는 누수 관리 모듈을 마련하는 것에 의해, 수용가의 옥내 누수 상태를 정확하게 감지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법에 의하면, 누수 관리 모듈에 의해 옥내 누수를 정확하게 진단하여 수용가의 수도요금을 경감시키고, 옥내 누수 검사 비용을 절감할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법에 의하면, 시계열 데이터를 활용하지 아니하고, 과거 데이터와 상관 없이 측정한 구간내 상기 디지털 미터기 특성인 시동유량 또는 0값으로 미리 고정된 상수로 단수화하여 누수를 판단하므로, 노이즈를 제거하기 위한 필터의 구성을 생략할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 무선 통신 단말기의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 3은 도 1에 도시된 관리 서버의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 4는 도 3에 도시된 누수 관리 모듈의 구성을 나타내는 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템에서 디지털 미터기, 무선 통신 단말기, 관리 서버, 사용자 단말기 사이에서 옥내 누수를 확인하기 위한 프로토콜의 시퀀스 다이어그램.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

본원에서 사용하는 용어 "옥내 누수"는 수도관, 욕실 용품 그리고 보일러 등의 고장으로 의도하지 않게 수돗물이 사용되어 계량기로 측정되는 것으로, 의도하지 않은 수도 사용량이 계량기로 측정되는 것을 의미한다. 또 "시동 유량"은 수도 계량기의 지침(임펠라)이 시동하는 유량으로 계량기에 물을 통과시킬 때, 수도계량기의 지침이 분명한 변화가 확인되는 가장 낮은 유량을 의미하며, 미터기의 구경 또는 제조사의 기술에 따라 상이하며, 단위는 L/h를 적용할 수 있다.

본 발명에 적용되는 수도 계량기는 보호 용기 내에 마련된 상수도관에 장착된 디지털 미터기를 적용하여 가정에서 사용하는 상수도관뿐만 아니라, 이외의 건물 등 모든 종류의 수도 사용처에서 사용하는 상수도관에 설치될 수 있다.

이러한 디지털 미터기는 상수도관 사이에 수치를 육안으로 판독할 수 있도록 마련된 유량계로 이루어지며, 구체적으로 상기 유량계는 내부에 통상의 검침장치가 내장 설치되어 있어 내부를 통과하는 수돗물의 유속에 따라 임펠러가 회전하면서 임펠러의 회전수에 따른 유량을 검침하도록 되어 있다. 또 본 발명에 적용되는 디지털 미터기는 누수 알람 기능, 연속 사용 알람 기능 및 유량계에서 측정된 0.0001㎥ 단위까지 전달하는 기능을 구비한다.

본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템에서 무선 통신 단말기는 통상의 상수도관 보호통 등과 같은 보호 용기의 내부 설치에 설치될 수 있으며, 상기 무선 통신 단말기와 중계기와의 통신은 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 중의 어느 하나로 실행할 수 있다. 또 상기 무선 통신 단말기는 고정된 간격으로 사용값을 전달할 뿐만 아니라 관리 서버의 지시로 주기를 변경하여 조밀하게 연속 사용량을 전달할 수 있는 기능을 구비한다.

또한, 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템은 기본적으로 원격 검침을 활용하여 누수 의심을 확인하는 시스템으로서, 여러 가지 근거로 누수의심 수용가를 선별하여도 현장방문 검사 등 추가적인 확인 비용이 발생하는 문제를 해결하기 위해, 누수의심 수용가를 대상으로 대략 1분~10분 단위로 조밀하게 연속 검침하여　무사용 또는 최소 유량　사용을 확인하고, 디지털 미터기 및 무선 통신 단말기 모두 배터리로 장기간 사용해야 함으로 배터리를 절약하면서도 짧은 주기를 가변적으로 설정하며, 일정 기간 이상 검침 주기를 가변으로 수신하여 검침 값을 분석 옥내 상수도가 무사용 또는 최소 유량인 경우가 발생되면 누수가 아님을 확인하는 시스템을 마련하는 것이다. 즉 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법에서는 종래의 기술과 같은 시계열 데이터를 활용하지 아니하고, 과거 데이터와 상관 없이 측정한 구간내 상기 디지털 미터기 특성인 시동유량 또는 0값으로 미리 고정된 상수로 단수화하여 누수를 판단하므로, 노이즈를 제거하기 위한 필터의 구성을 생략할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 무선 통신 단말기의 구성을 설명하기 위한 블록도 이다.

본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템의 구성도는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 보호 용기 내에 마련된 상수도관, 상기 보호 용기 내에서 상기 상수도관을 통해 사용자가 사용한 물의 양을 계량하는 디지털 미터기(10), 상기 디지털 미터기(10)에서 측정된 정보를 상기 보호 용기의 외부에 마련된 중계기(60)로 전송하는 무선 통신 단말기(20), 상수도관이 마련된 가정의 사용자 또는 건물의 관리인 등의 사용자 단말기(30), 사용자에 관한 정보, 상기 디지털 미터기(10)에서 측정된 계량 정보, 상기 무선 통신 단말기(20)에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스(40) 및 상기 중계기(60)를 통해 상기 무선 통신 단말기(20) 및 사용자 단말기(30)와 접속되고, 상기 무선 통신 단말기(20)에서 전송된 정보에 따라 사용자 단말기(30)로 누수 상태 정보를 전송하는 관리 서버(50)를 포함한다.

상기 디지털 미터기(10)는 상술한 바와 같이, 일반 가정집, 상업시설, 공동 주택, 아파트와 같은 입하수도관의 수평 파이프에 고정 설치되며, 누수 알람 기능, 연속 사용 알람 기능 및 유량계에서 측정된 0.0001㎥ 단위까지 전달하는 기능을 구비한다.

기존 누수 알람 디지털 미터기에서는 최초 사용이 감지되면 누수 알람 기능이 개시되고, 예를 들어 60분 동안 누적 사용량이 1L 이상의 조건이 7일 동안 연속 발생하는 경우 누수 알람이 발생되지만, 예를 들어 매시 20분에 1L의 물을 쓰고 나머지 시간 동안 물을 안쓰는 경우 누수 알람이 발생하는 문제가 있었다. 본 발명에 적용되는 디지털 미터기(10)에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 사용량보다 연속 사용을 감지하고, 임펠러 동작으로 1초 미만의 간격으로 계속 감지함으로 별도의 회로 구성없이 연속 사용을 펌웨어로 감지하게 한다. 예를 들어, 1초 간격으로 연속 사용이 3일 이상 반복되는 경우 누수 알람을 발행하게 한다.

또 기존 누수 알람 디지털 미터기는 표시부가 0.0001 혹은 0.00001로, 10mL 혹은 1mL까지 표기할 수 있지만, 무선통신 단말에는 0.001 즉 1L 단위로만 전송하고 나머지는 버림 처리하였다. 즉 임펠라 1 회전으로 10mL 단위도 측정 가능하지만, 요금 산정의 단위가 아니기 때문에 10mL 단위는 절삭 처리하였다.

그러나 누수를 판별하기 위해서는 미세한 사용량도 감지해야 하므로, 본 발명에 적용되는 디지털 미터기(10)에서는 10mL 단위까지 정밀하게 무선통신 단말기(20)로 사용량을 전달한다.

상기 무선 통신 단말기(20)는 보호 용기 내에 마련되고, 고정된 간격으로 사용값을 전달할 뿐만 아니라 관리 서버(50)의 지시로 주기를 변경하여 조밀하게 연속 사용량을 전달할 수 있는 기능을 구비하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 미터기(10)와 유선으로 연결되는 인터페이스부(21), 상기 디지털 미터기(10)의 계량 데이터를 검침원이 확인할 수 있도록 표시하는 디스플레이부(22), 상기 계량 데이터를 관리하는 제어부(23), 상기 제어부(23)로부터의 상수도관의 계량 데이터를 상기 중계기로 전송하는 무선 통신 모듈(25), 상기 디스플레이(22), 제어부(23) 및 무선 통신 모듈(24)에 필요한 전원을 공급하는 전원부(25)를 포함한다.

상기 인터페이스부(21)는 디지털 미터기(10)와 무선 통신 단말기(20) 사이를 유선 케이블로 연결하고, 디지털 미터기(10)에서의 수용가의 유량 적산데이터를 일정 간격, 예를 들어 1시간에 1번씩 1일 24번 간격 또는 검침 주기 변동에 따른 일정 간격으로 유선 케이블로부터 전달받으며, 계량 정보를 RS232 방식 또는 TTL(펄스부호화) 방식 등에 의해 처리한다. 상술한 바와 같이, 인터페이스부(21)에 의해 디지털 미터기(10)와 무선 통신 단말기(20) 사이를 유선 케이블로 연결하므로, 무선 통신 단말기(20)를 보호 용기 내의 적절한 위치에 용이하게 장착할 수 있다.

상기 디스플레이부(22)는 LCD 등으로 이루어지고, 디지털 미터기(10)의 계량 데이터를 검침원이 확인할 수 있도록 하기 위한 표시 장치이며, 제어부(23)에서 제어에 의해 검침 시 해당 데이터를 표출하고, 전원부(25)의 배터리 소모량을 줄이기 위해 버튼을 누른 후 일정 시간 동안만 표시되도록 한다. 그러나 검침원이 디지털 미터기(10)에 의해 계량 데이터를 검침할 수 있는 경우, 무선 통신 단말기(20)에서 디스플레이부(22)는 생략할 수도 있다. 디스플레이부(22)의 구조를 생략하는 것에 의해 무선 통신 단말기(20)를 소형으로 제작할 수 있으며, 이에 따른 제조 비용을 절감할 수 있다.

상기 제어부(23)는 마이크로프로세서와 비휘발성 메모리로 이루어진 메모리를 구비하며, 전원부(25)에서의 전력소모를 줄이기 위해 일정 간격별 디지털 미터기(10)의 계량 정보 및 검침 주기 변동에 따른 일정 간격의 계량 정보를 수집하며, 무선 통신 모듈(24)을 통해 중계기(60)로 수집된 계량 정보를 전송하도록 제어한다. 즉 상기 제어부(23)는 고정된 일정 간격으로 디지털 미터기(10)의 계량 정보를 수집하여 관리 서버로 전송할 수 있도록 무선 통신 모듈(24)을 제어하지만, 관리 서버(50)의 지시에 따라 디지털 미터기(10)의 계량 정보의 주기 및 측정량을 변경하여 조밀하게 연속 사용량을 관리 서버(50)로 전달하게 할 수 있다.

상기 무선 통신 모듈(24)은 무선 통신 단말기(20)에서 취합된 디지털 미터기(10)로 상수도관을 통해 사용자가 사용한 물의 양을 계량한 계량 데이터를 무선으로 관리 서버(50)로 송수신하는 기능을 담당한다. 본 발명에 따른 옥내 누수 감지 시스템에 적용되는 무선 통신 단말기(20)는 상전이 공급되지 않기 때문에 전원부(25)인 배터리로 구동되고, 상수도 디지털 미터기(10)가 8년의 교체주기를 가지므로, 무선 통신 단말기(20)의 배터리 성능도 디지털 미터기(10)의 교체 주기 이상, 예를 들어 8년 이상의 기능을 유지해야 한다.

따라서, 상기 무선 통신 모듈(25)은 저전력기반의 저용량 데이터를 송수신하는 시스템으로 설계되며, 예를 들어 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 중의 어느 하나로 실행될 수 있다.

상기 전원부(25)는 상술한 바와 같이 디지털 미터기(10)의 교체 주기 이상인 8년 이상의 기능을 유지하는 배터리를 적용하는 것이 바람직하다.

상기 데이터베이스(40)는 사용자에 관한 정보, 상기 디지털 미터기(10)에서 측정된 계량 정보, 상기 무선 통신 단말기(20)에 대한 정보 등을 저장하는 통상의 저장장치로서, 구체적인 장치를 개발하는 데 있어서, 접근 및 검색의 용이성 및 효율성 등을 감안하여 데이터베이스 구축이론(또는 온톨로지DB 구축이론)에 의하여 구성된다. 즉 상기 데이터베이스(40)에는 상수도의 원격 관리를 위해 사용자에 관한 정보로서 수용가의 주소, 사용자 단말기의 전화번호 등이 저장되고, 디지털 미터기(10)의 관리번호 및 설치 위치에 대한 정보, 디지털 미터기(10)에서 측정된 계량 정보로서 상수도관을 통해 사용자가 사용한 물의 양인 계량 데이터가 누적되어 저장되고, 무선 통신 단말기(20)에 대한 정보로서 무선 통신 단말기(20)의 설치 기간에 대한 정보, 관리번호 및 설치 위치에 대한 정보가 저장된다.

다음에 도 3에 따라 관리 서버(50)의 구성에 대해 설명한다.

도 3은 도 1에 도시된 관리 서버의 구성을 설명하기 위한 블록도 이다.

상기 관리 서버(50)는 통상의 서버로서, 중계기(60)를 통해 무선 통신 단말기(20) 및 사용자 단말기(30)와 접속되고, 상기 무선 통신 단말기(20)에서 전송된 정보에 따라 사용자 단말기(30)로 수도 계량기인 디지털 미터기(10)의 상태 정보를 전송하기 위한 서비스를 제공한다. 상기 관리 서버(50)는 일종의 웹서버 또는 웹서비스 서버로서 역할을 하도록 구축될 수 있다. 예를 들어, 관리 서버(50)는 처리된 결과를 웹페이지 상에서 보여주거나, 필요한 입력 데이터를 웹페이지를 통해 전송받는다. 상기 웹페이지는 단순한 텍스트, 이미지, 멀티미디어 등 이외에도 웹 애플리케이션 등 특정 작업을 수행하기 위한 구동 소프트웨어도 포함한다. 또한, 스마트폰, 태블릿 PC 등에 설치되는 어플(또는 소프트웨어)과 인터페이스를 제공하도록 구축될 수도 있다. 또 상기 관리 서버(50)는 수용가의 디지털 미터기(10) 및 무선 통신 단말기(20)의 운용을 위한 전용 서버로 마련될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 상수도에 관한 최종 운영 주체인 상수도 사업본부에서 사용할 수 있는 서버로 마련될 수 있다.

따라서, 상기 관리 서버(50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자에 대한 정보를 관리하는 사용자 관리 모듈(51), 상기 무선 통신 단말기(20)의 위치 및 상태 정보를 관리하는 무선 통신 단말기 관리 모듈(52), 사용자가 사용한 물의 양을 관리하는 계량 관리 모듈(53), 옥내 누수 상태에 대한 정보를 관리하는 누수 관리 모듈(54), 상기 무선 통신 단말기(20) 및 사용자 단말기(30)와의 무선 통신을 실행하는 송수신 모듈(55)을 포함한다.

상기 사용자 관리 모듈(51)은 상기 데이터베이스(40)에 저장된 수용가의 주소, 사용자 단말기의 전화번호의 변동 또는 신규 가입자에 대한 사용자 정보를 관리하며, 상기 누수 관리 모듈(54)에서 관리에 따라 사용자에게 누수 경고를 통지하기 위한 사용자 단말기(30)의 전화 번호를 추출한다.

상기 무선 통신 단말기 관리 모듈(52)은 상기 데이터베이스(40)에 저장된 무선 통신 단말기(20)의 설치 기간, 설치 위치 등에 대한 정보를 상기 사용자 관리 모듈(51)과 연동하여 무선 통신 단말기(20)가 설치된 수용가의 사용자 단말기와 연동되게 관리한다.

상기 계량 관리 모듈(53)은 무선 통신 단말기(20)를 통해 전송된 디지털 미터기(10)에서의 계량 데이터로부터 일정 기간 사용한 물의 양을 산출하여 주기적으로 사용자 단말기(30)로 전송하도록 관리하며, 옥내 누수를 확인하기 위해 누수 관리 모듈(54)에서의 명령에 따라 변동된 주기 간격으로 사용된 물의 양 또는 연속 사용한 물의 양을 산출하도록 관리한다.

상기 누수 관리 모듈(54)에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 도 3에 도시된 누수 관리 모듈의 구성을 나타내는 블록도 이다.

상기 누수 관리 모듈(54)은 시계열 데이터를 활용하지 아니하고, 과거 데이터와 상관 없이 측정한 구간내 상기 디지털 미터기 특성인 시동유량 또는 0값으로 미리 고정된 상수로 단수화하여 누수를 판단하도록 옥내 누수 의심 대상인 수용가를 선별한 후 원격검침 주기를 탄력적으로 변경하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 송수신 모듈(55)을 통해 수신된 디지털 미터기(10)의 원격검침 데이터에서 1시간 단위로 수집된 데이터 또는 연속 사용 알람을 기반으로 수용가의 누수 징후를 의심하는 누수 의심 대상 선정부(541), 디지털 미터기(10)에서 조밀하게 연속하여 측정한 사용량으로 계속해서 발행하는 누수량을 산출하는 수용가 누수량 산출부(542), 상기 누수 의심 대상 선정부(541)에서 누수 의심된 수용가의 시간당 수도 사용량을 패턴 분석하여 옥내 누수 이상 징후를 검토 또는 디지털 미터기(10)에서의 시동 유량을 기준으로 누수 징후를 검토하는 옥내 누수 이상 징후 검토부(543), 상기 옥내 누수 이상 징후 검토부(543)에서 검토된 수용가에 대해 검침 주기를 변동하여 누수를 확인하는 수용가 누수 확인부(544), 송수신 모듈(55)을 통해 상기 수용가 누수 확인부(544)에서 누수로 확인된 수용가에게 누수 상태를 통지하는 수용가 누수 통지부(545)를 포함한다.

상기 누수 의심 대상 선정부(541)는 계량 관리 모듈(53)에서 관리되는 수용가의 디지털 미터기(10)를 이용한 누수 징후를 판단하기 위해 디지털 미터기(10)에서 1시간 동안 1L 이상 누적 사용 유무를 판단하고, 7일 이상 계속해서 물을 사용 유무를 판단하고, 2가지 조건의 만족 시 디지털 미터기(10)가 누수된 수용가에 대해 누수 의심 대상으로 선정한다. 또 상기 누수 의심 대상 선정부(541)는 디지털 미터기(10)에서의 연속 사용 알람에 따라 수용가를 누수 의심 대상으로 선정할 수도 있다.

상기 수용가 누수량 산출부(542)는 계량 관리 모듈(53)에서 관리되는 수용가의 디지털 미터기(10)에서 조밀하게 연속하여 측정한 사용량으로 누수량을 산출하고, 산출된 누수량을 관리 관청에 통지하여 수도 요금의 경감 등을 도모하게 한다.

상기 옥내 누수 이상 징후 검토부(543)에서는 빅데이터(BigData) 기반으로 새벽 시간대 물 사용량이 최소량인 생활 패턴, 지난달 혹은 지난주 사용량 대비 증가량으로 이전 사용량 기준 패턴, 동일 수준의 물 사용량 수용가 대비 증가량으로 주변 사용량 기준 패턴을 분석하여 수용가의 옥내 누수 이상 징후를 검토한다.

일반적으로 시동 유량 미만 누수는 불감으로 상수도 사업본부에서 누수로 취급하지 아니한다. 즉 상수도 수압으로 발생하는 것으로 일정량 동일하게 시동 유량 이상 누수가 발생한 경우만 누수로 인정한다. 예를 들어 13mm 시동 유량 6L/h라 가정할 경우, 1시간 동안 실제 물사용량이 0L 또는 시동유량 6L 이하인 경우, 정상으로 누수 없음으로 판단하고, 1시간 동안 실제 물사용량이 시동유량 6L 초과인 경우 누수를 의심한다.

따라서, 상기 옥내 누수 이상 징후 검토부(543)에서는 디지털 미터기(10)에서의 시동 유량 기준으로 누수 이상 징후를 검토할 수도 있다. 즉, 상기 옥내 누수 이상 징후 검토부(543)에서는 일정기간 시동유량 미만이 검출되지 않으면 옥내 누수 징후로 판단할 수 있다.

상기 수용가 누수 확인부(544)는 상기 옥내 누수 이상 징후 검토부(543)에서 검토된 수용가에 대해 계량 관리 모듈(53)에서 수용가의 디지털 미터기(10)에 대해 대략 1분~10분 단위로 조밀하게 연속 검침하도록 지시하고, 계량 관리 모듈(53)에서 관리되는 수용가의 물 사용량이 "0(무사용)" 또는 최소 유량인 경우 누수 아님으로 확인하고, 검침된 사용량이 최소 유량을 초과하는 경우 수용가의 누수로 확인한다. 즉, 상기 수용가 누수 확인부(544)는 먼저 옥내 누수 이상 징후 검토부(543)로부터 짧은 일정 기간(예를 들어, 하루) 동안 사용 빈도가 가장 낮은 시간대(예를 들어, 01시~04시)를 기준으로 60분~1분 단위로 조밀하게 연속하여 사용량 측정하여 단위 측정량 중 0(무사용)이 있거나 최소 유량(시동 유량 * 단위 시간)이 있으면 누수가 아니라 정상으로 판단하고, 다음에 상술한 일정 기간 보다 더 긴 일정 기간(예를 들어, 이틀) 동안 사용 빈도가 가장 낮은 시간대(예를 들어, 01시~04시)를 기준으로 재검사(다양한 조건으로 재검사)하여 수용가의 누수를 확인할 수 있다.

상기 누수 통지부(545)는 누수로 확인된 수용가에 대해 송수신 모듈(55)을 통해 사용자 단말기(30)로 수용가 누수를 통지한다.

상기 송수신 모듈(55)은 통상의 송수신 모듈로 이루어지고, 상기 중계기(60)와 LPWA(Low-Power Wide-Area) 네트워크 또는 통상의 네트워크를 이용할 수 있도록 마련된다.

한편, 도 4에서는 상기 사용자 관리 모듈(51), 무선 통신 단말기 관리 모듈(52), 계량 관리 모듈(53) 및 누수 관리 모듈(54)을 각각 분리한 구성으로 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 프로그램에 의해 실행되도록 구성할 수도 있다.

상기 중계기(60)는 LPWA(Low-Power Wide-Area) 네트워크를 이용하여 상기 관리 서버(50)와 상기 무선 통신 단말기(20) 사이에서 정보의 전송을 실행하던가 또는 통상의 네트워크를 이용하여 상기 관리 서버(50)와 사용자 단말기(30) 사이에서 정보의 전송을 실행하도록 한다.

다음에 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템의 구동방법에 대해 도 1 내지 도 4와 도 5에 따라 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템에서 디지털 미터기, 무선 통신 단말기, 관리 서버, 사용자 단말기 사이에서 옥내 누수를 확인하기 위한 프로토콜의 시퀀스 다이어그램 이다.

먼저, 디지털 미터기(10)에서 사용자가 사용한 물의 양에 대한 계량 데이터는 무선 통신 단말기(20)의 무선 통신 모듈(24)과 중계기(60)를 통해 관리 서버(50)의 송수신 모듈(55)로 전송된다. 이러한 계량 데이터는 예를 들어, 1시간 간격으로 측정되어 전송될 수 있다. 또 상기 디지털 미터기(10)는 누수 알람 기능, 연속 사용 알람 기능 및 유량계에서 측정된 0.0001㎥ 단위까지 관리 서버(50)로 전달한다.

계량 관리 모듈(53)은 상기 계량 데이터에 대해 데이터베이스(40) 및 사용자 관리 모듈(51)과 무선 통신 단말기 관리 모듈(52)과 연동하여 수용가의 물의 사용량에 대한 정보로서 관리한다.

한편, 무선 통신 단말기(20)의 제어부(23)는 예를 들어, 디지털 미터기(10)에서의 계량 데이터가 1시간 동안 1L 이상 누적 사용 유무를 판단하고, 7일 이상 계속해서 물을 사용 유무를 판단하고, 2가지 조건의 만족 시 디지털 미터기(10)가 누수된 수용가에 대해 누수로 판단 또는 예를 들어, 1초 간격으로 연속 사용이 3일 이상 반복되는 연속 사용 알람 기능에 의해 누수로 판단하여 누수 의심 정보를 관리 서버(50)로 전송한다.

누수 관리 모듈(54)의 누수 의심 대상 선정부(541)는 무선 통신 단말기(20)에서 전송된 수용가의 누수 의심 정보에 따라 누수 의심 대상으로 선정하고, 옥내 누수 이상 징후 검토부(543)에서는 빅데이터(BigData) 기반으로 새벽 시간대 물 사용량이 최소량인 생활 패턴, 지난달 혹은 지난주 사용량 대비 증가량으로 이전 사용량 기준 패턴, 동일 수준의 물 사용량 수용가 대비 증가량으로 주변 사용량 기준 패턴을 분석 또는 디지털 미터기(10)에서의 시동 유량을 기준으로 수용가의 옥내 누수 이상 징후를 검토한다.

이에 따라 누수 확인 모듈(54)은 계량 관리 모듈(53)을 통해 수용가의 디지털 미터기(10)에 대해 대략 1분~10분 단위로 조밀하게 연속 검침하도록 지시하고, 주기가 변동되어 검침된 계량 데이터는 계량 관리 모듈(53)에서 수신하고, 수용가 누수 확인부(544)는 수신된 변동 검침 데이터에서 수용가의 물 사용량이 "0(무사용)" 또는 최소 유량인 경우 누수 아님으로 확인하고, 검침된 사용량이 최소 유량을 초과하는 경우 수용가의 누수로 판단한다.

상기 수용가 누수 확인부(544)에서의 판단에 따라 누수 통지부(545)는 누수로 확인된 수용가에 대해 송수신 모듈(55)을 통해 사용자 단말기(30)로 수용가 누수를 통지한다. 또 수용가 누수량 산출부(542)는 계량 관리 모듈(53)에서 관리되는 수용가의 디지털 미터기(10)에서 조밀하게 연속하여 측정한 사용량으로 누수량을 산출하고, 산출된 누수량을 관리 관청에 통지하여 수도 요금의 경감 등을 도모하게 한다.

한편, 상기 수용가 누수 확인부(544)에서 수용가의 누수가 아닌 경우, 누수 의심 대상 선정부(541)는 수용가의 누수 의심 대상을 제외 처리한다.

상술한 바와 같은 누수 관리 모듈(54)에서의 누수 판단에 의해 수용가의 옥내 누수를 정확하게 판단할 수 있다.

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.

본 발명에 따른 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법을 사용하는 것에 의해 수용가의 옥내 누수를 정확하게 판단할 수 있다.

10 : 디지털 미터기
20 : 무선 통신 단말기
30 : 사용자 단말기
40 : 데이터베이스
50 : 관리 서버
60 : 중계기

Claims (10)

1. 옥내 누수 의심 대상을 선별한 이후 수도 계량기의 원격검침 주기를 탄력적으로 변경하여 누수를 확인하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템으로서,
   보호 용기 내에서 상수도관을 통해 사용자가 사용한 물의 양을 계량하고, 연속 사용을 감지하는 디지털 미터기,
   상기 디지털 미터기에서 10mL 단위까지 정밀하게 측정된 정보를 상기 보호 용기의 외부에 마련된 중계기로 전송하는 무선 통신 단말기,
   상기 상수도관이 마련된 가정의 사용자 또는 건물의 관리인 등의 사용자 단말기,
   사용자에 관한 정보, 상기 디지털 미터기에서 측정된 계량 정보, 상기 무선 통신 단말기에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스 및
   상기 중계기를 통해 상기 무선 통신 단말기 및 사용자 단말기와 접속되고, 상기 무선 통신 단말기에서 전송된 정보에 따라 사용자 단말기로 누수 상태 정보를 전송하는 관리 서버를 포함하고,
   상기 관리 서버는 원격검침 주기를 탄력적으로 변경하여 누수를 검증하여 옥내 누수 상태에 대한 정보를 관리하는 누수 관리 모듈을 포함하고,
   상기 누수 관리 모듈은 시계열 데이터를 활용하지 아니하고, 과거 데이터와 상관 없이 측정한 구간내 상기 디지털 미터기 특성인 시동유량 또는 0값으로 미리 고정된 상수로 단수화하여 누수를 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템.
2. 제1항에서,
   상기 누수 관리 모듈은
   누수 의심된 수용가의 시간당 수도 사용량을 패턴 분석 또는 시동 유량 기준으로 옥내 누수 이상 징후를 검토하는 옥내 누수 이상 징후 검토부,
   상기 옥내 누수 이상 징후 검토부에서 검토된 수용가의 디지털 미터기에 대해 검침 주기를 변동하여 연속 검침하도록 지시하여 옥내 누수를 확인하는 수용가 누수 확인부를 포함하고,
   상기 수용가 누수 확인부는 하루 동안 사용 빈도가 가장 낮은 시간대를 기준으로 1분~10분 단위로 조밀하게 연속하여 사용량을 측정하여 단위 측정량 중 0(무사용)이 있거나 최소 유량(시동 유량 * 단위 시간)이 있으면 누수 아님으로 확인하고, 이틀 동안 사용 빈도가 가장 낮은 시간대를 기준으로 재검사하여 검침된 사용량이 최소 유량을 초과하는 경우 수용가의 누수로 확인하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템.
3. 제2항에서,
   상기 누수 관리 모듈은
   상기 수용가 누수 확인부에서 옥내 누수로 확인된 수용가에게 옥내 누수 상태를 통지하는 수용가 누수 통지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템.
4. 제2항에서,
   상기 옥내 누수 이상 징후 검토부는 빅데이터(BigData) 기반으로 새벽 시간대 물 사용량이 최소량인 생활 패턴, 지난달 혹은 지난주 사용량 대비 증가량으로 이전 사용량 기준 패턴, 동일 수준의 물사용량 수용가 대비 증가량으로 주변 사용량 기준 패턴을 분석하여 수용가의 옥내 누수 이상 징후를 검토하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템.
5. 제2항에서,
   상기 옥내 누수 이상 징후 검토부는 일정기간 시간당 수도 사용량이 시동유량 미만으로 검출되지 않으면 옥내 누수 징후로 분석하여 수용가의 옥내 누수 이상 징후를 검토하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템.
6. 제2항에서,
   상기 디지털 미터기는 연속 사용 알람 기능 및 사용한 물의 양을 0.0001㎥ 단위로 계량하여 무선 통신 단말기로 전달하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템.
7. 옥내 누수 의심 대상을 선별한 이후 수도 계량기의 원격검침 주기를 탄력적으로 변경하여 누수를 확인하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 방법으로서,
   (a) 1시간 단위로 수집된 디지털 미터기의 원격검침 데이터를 기반으로 수용가의 옥내 누수 징후를 의심하는 단계,
   (b) 옥내 누수 이상 징후 검토부가 상기 단계 (a)에서 누수 의심된 수용가의 시간당 수도 사용량을 패턴 분석 또는 시동 유량 기준으로 옥내 누수 이상 징후를 검토하는 단계,
   (c) 상기 단계 (b)에서 검토된 수용가의 디지털 미터기에 대해 수용가 누수 확인부가 검침 주기를 변동하여 조밀하게 연속 검침하도록 지시하여 옥내 누수를 확인하는 단계를 포함하고,
   상기 단계 (c)에서는 시계열 데이터를 활용하지 아니하고, 과거 데이터와 상관 없이 측정한 구간내 상기 디지털 미터기 특성인 시동유량 또는 0값으로 미리 고정된 상수로 단수화하여 누수를 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 방법.
8. 제7항에서,
   상기 단계 (c)에서는 상기 수용가 누수 확인부가 하루 동안 사용 빈도가 가장 낮은 시간대를 기준으로 1분~10분 단위로 조밀하게 연속하여 사용량을 측정하여 단위 측정량 중 0(무사용)이 있거나 최소 유량(시동 유량 * 단위 시간)이 있으면 누수 아님으로 확인하고, 이틀 동안 사용 빈도가 가장 낮은 시간대를 기준으로 재검사하여 검침된 사용량이 최소 유량을 초과하는 경우 수용가의 누수로 확인하는
9. 제8항에서,
   상기 단계 (b)에서 패턴은
   새벽 시간대 물 사용량이 최소량인 생활 패턴,
   지난달 혹은 지난주 사용량 대비 증가량으로 이전 사용량 기준 패턴,
   동일 수준의 물 사용량 수용가 대비 증가량으로 주변 사용량 기준 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 방법.
10. 제8항에서,
    상기 단계 (c)에서는 검침 주기를 변동한 후 사용량이 발생한 수용가에 대해 옥내 누수로 확인하고, 사용자 단말기로 수용가의 옥내 누수 상태 정보를 통지하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 방법.
    

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