KR20240010745A - 수돗물의 수질 평가법 - Google Patents

수돗물의 수질 평가법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수돗물의 수질 평가법에 관한 것으로, 특히 수돗물의 수질 평가법에 있어서, 상시 전원을 통해 전력을 공급받는 수도계량장치가 분배관으로부터 수돗물을 공급받고 복수의 급수관을 통해 각 가정에 수돗물을 전달하며, 적어도 제1 측정센서 및 제2 측정센서를 포함하는 복수의 측정센서가 상기 분배관에 설치되고, 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서가 분배관 내부의 수돗물의 수질검사를 실시하는 상태에서, 상기 복수의 급수관 중에서 최하단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 낮은 지점에 위치하는 측정센서를 상기 제1 측정센서, 상기 복수의 급수관 중에서 최상단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 높은 지점에 위치하는 측정센서를 상기 제2 측정센서라고 할 때, 상기 수도계량장치가 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 상기 분배관 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 수도계량장치가 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 획득한 상기 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관 내부의 수돗물의 상태를 판단하는 단계를 포함하는 수돗물의 수질 평가법을 개시한다.

Description

수돗물의 수질 평가법{Method for measuring tap water quality}
본 발명은 수돗물의 수질 평가법에 있어서, 상시 전원을 통해 전력을 공급받는 수도계량장치가 분배관으로부터 수돗물을 공급받고 복수의 급수관을 통해 각 가정에 수돗물을 전달하며, 적어도 제1 측정센서 및 제2 측정센서를 포함하는 복수의 측정센서가 상기 분배관에 설치되고, 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서가 분배관 내부의 수돗물의 수질검사를 실시하는 상태에서, 상기 복수의 급수관 중에서 최하단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 낮은 지점에 위치하는 측정센서를 상기 제1 측정센서, 상기 복수의 급수관 중에서 최상단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 높은 지점에 위치하는 측정센서를 상기 제2 측정센서라고 할 때, 상기 수도계량장치가 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 상기 분배관 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 수도계량장치가 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 획득한 상기 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관 내부의 수돗물의 상태를 판단하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 하천, 호수 등은 어류 등이 서식하는 환경을 제공하며, 하천이나 호수 등에 있는 물을 정화시켜 음용수(ex 수돗물 등)로 사용되고 있다.
이와 같이 하천이나 호수에 있는 물을 정화시키기 위해서는 여러 단계의 과정을 거쳐 물을 깨끗하게 정화시켜 음용할 수 있도록 하며, 이러한 정화단계는 취수, 약품처리, 응고와 응집, 침전, 여과, 소독 과정 등 다양한 방법으로 실행된다.
다만, 정화된 수돗물이라고 하더라도 가정에 전달되는 과정에서 여러 요인으로 인하여 오염이 발생할 수 있다. 이에 따라 각 가정에 전달되는 수돗물의 양을 측정하는 수도 계량기에서 수돗물의 수질까지 함께 측정하고 있다.
이때, 수돗물의 오염 정도를 측정하기 위해 수질 센서가 이용되며, 수질센서로 물의 흐린 정도를 나타내는 탁도 센서와 수소 이온에 감응하는 유리막형 센서를 사용하고 있으며, 유리막형 센서로는 pH센서 등이 있다. 그러나, 종종 버블(공기 방울) 등이 발생하여 오염 정도가 제대로 측정되지 않는 경우가 있다.
본 발명자는 수돗물의 오염 정도를 보다 정확하게 측정하기 위해 수돗물의 수질 평가법 및 장치를 제안하고자 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 각 가구에 공급되는 수돗물 수질에 대한 실시간 검침을 통해 복수의 가구에 대한 수돗물 관련 빅데이터를 구축하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 수돗물 측정에 있어서 방해요인(ex 거품 발생 등)으로 인한 수돗물 수질 측정 센서의 오작동을 검출하고, 이를 방지하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 AI를 활용하여 저장된 수질 데이터를 기초로 수돗물 사용을 관리하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수돗물의 수질 평가법에 있어서, 상시 전원을 통해 전력을 공급받는 수도계량장치가 분배관으로부터 수돗물을 공급받고 복수의 급수관을 통해 각 가정에 수돗물을 전달하며, 적어도 제1 측정센서 및 제2 측정센서를 포함하는 복수의 측정센서가 상기 분배관에 설치되고, 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서가 분배관 내부의 수돗물의 수질검사를 실시하는 상태에서, 상기 복수의 급수관 중에서 최하단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 낮은 지점에 위치하는 측정센서를 상기 제1 측정센서, 상기 복수의 급수관 중에서 최상단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 높은 지점에 위치하는 측정센서를 상기 제2 측정센서라고 할 때, 상기 수도계량장치가 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 상기 분배관 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 수도계량장치가 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 획득한 상기 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관 내부의 수돗물의 상태를 판단하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 수돗물의 수질 평가법에 있어서, 상시 전원을 통해 전력을 공급받는 수도계량장치가 분배관으로부터 수돗물을 공급받고 복수의 급수관을 통해 각 가정에 수돗물을 전달하는 상태에서, 상기 복수의 급수관 중에서 최하단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 낮은 지점에 위치하는 측정센서를 제1 측정센서, 상기 복수의 급수관 중에서 최상단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 높은 지점에 위치하는 측정센서를 제2 측정센서라고 할 때, 상기 분배관에 설치되어 상기 분배관 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 수집하는 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 포함하는 복수의 측정 센서, 상기 수질 데이터를 분석 서버에 전달하는 통신 모듈 및 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 획득한 상기 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관 내부의 수돗물의 상태를 판단하는 프로세서를 포함하는 수도계량장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 각 가구에 공급되는 수돗물 수질에 대한 실시간 검침을 통해 복수의 가구에 대한 수돗물 관련 빅데이터를 구축하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 수돗물 측정에 있어서 방해요인(ex 거품 발생 등)으로 인한 수돗물 수질 측정 센서의 오작동을 검출하고, 이를 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 AI를 활용하여 저장된 수질 데이터를 기초로 수돗물 사용을 관리할 수 있다. 그에 따라 오염된 수돗물이 각 가정에 공급되는 것을 미연에 방지할 수 있어, 불필요한 수돗물 사용을 감소시키고 궁극적으로는 환경오염을 줄이는 효과가 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 공정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 수질을 측정하는 전체 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 분배관 내부의 수돗물 상태를 판단하기까지의 과정을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 수도계량장치의 구체적인 구성도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 측정센서의 측정 범위와 구간에 따른 수돗물의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 수질 및 사용량을 측정하는 전체 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전체 시스템은 크게, 분석 서버(100), 수도계량장치(200), 사용자 단말(300)을 포함할 수 있다. 또한, 경우에 따라 도 1과 달리, 상기 전체 시스템은 복수의 사용자 단말(300), 상수도 관리자 단말, 상수도 감시 서버 등을 포함할 수도 있다.
먼저, 본 발명의 분석 서버(100)는 통신부(110), 프로세서(120)를 포함하고, 경우에 따라서는 도 1과는 달리 데이터베이스(130)를 포함하지 않을 수도 있다. 참고로, 상기 분석 서버(100)는 일종의 클라우드 서버에 해당하여 수도계량장치 등과 통신을 할 수도 있다.
다만 도 1과 달리 추가적인 프로세서가 수도계량장치(200)에 포함되어 수도계량장치(200)가 수질 데이터를 판단할 수 있다.
우선, 분석 서버(100)는 통신부(110)를 통해 수도계량장치(200) 등과 정보를 송수신할 수 있고, 상기 분석 서버(100)의 통신부(110)는 다양한 통신 기술로 구현될 수 있다. 즉, 와이파이(WIFI), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), HSPA(High Speed Packet Access), 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX), 와이브로(WiBro), LTE(Long Term Evolution), 5G, 블루투스(bluetooth), 적외선 통신(IrDA, infrared data association), NFC(Near Field Communication), 지그비(Zigbee), 무선랜 기술 등이 적용될 수 있다. 또한, 인터넷과 연결되어 서비스를 제공하는 경우 인터넷에서 정보전송을 위한 표준 프로토콜인 TCP/IP를 따를 수 있다.
다음으로, 본원 발명의 데이터베이스(130)는 분배관(210) 내부에 대한 수돗물 관련 데이터와, 복수의 가구 각각에 대한 수돗물 관련 데이터를 저장할 수 있다. 외부 데이터베이스를 이용하는 경우, 분석 서버(100)는 통신부(110)를 통해 상기 외부 데이터베이스에 접근할 수 있을 것이다.
또한, 분석 서버(100)는 통신부(110)를 통해 수도계량장치(200), 사용자 단말(300) 등과 통신을 수행할 수 있다.
수도계량장치(200)는 복수의 측정 센서(ex 온도 센서, 수압 센서, 누수 센서, 진동 센서, 지진감지 센서, EC 전도도 측정 센서, 탁도측정 센서, PH측정 센서 등)를 포함할 수 있고, 수돗물을 전달하는 분배관(210)과 연결되어 있고, 상기 분배관(210)으로부터 흘러 들어온 수돗물은 수도계량장치(200)를 통해 복수의 가구에 전달될 수 있다. 수도계량장치(200)는 복수의 측정 센서를 이용하여 분배관(210) 내부의 수돗물을 확인할 수 있다. 수도계량장치(200)와 관련해서는 도 3과 함께 구체적으로 살펴보도록 하겠다.
또한, 사용자 단말(300)에 대해서 살펴보면, 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 워크스테이션, PDA, 웹 패드, 이동 전화기, 스마트 리모컨, 각종 IOT 메인기기 등과 같이 통신을 수행하면서 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기라면 얼마든지 본 발명에 따른 사용자 단말(300)에 해당할 수 있다. 상기 사용자 단말(300)은 수돗물을 공급받는 사용자의 단말 또는 해당 사용자와 관련있는 관계자의 단말에 해당할 수도 있다.
즉, 분석 서버(100)의 프로세서(120)는 상기 사용자 단말(300)을 통해 필요한 메시지를 사용자 또는 관계자에게 전달할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 분배관(210) 내부의 수돗물 상태를 판단하기까지의 과정을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 수도계량장치(200)의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3에서 볼 수 있듯이, 수도계량장치(200)는 상시 전원(250)을 통해 전력을 공급받을 수 있으며, 또한, 분배관(210)으로 부터 수돗물을 공급받을 수 있다.
상기 수도계량장치(200)는 특정 구역에 포함된 가구들에 수돗물을 공급하는 장치로서, 구역이 복수 개인 경우 수도계량장치(200) 역시 복수 개가 존재할 수 있다.
또한, 수도계량장치(200)는 공급받은 수돗물을 복수의 급수관(230)을 통해 각 가정에 수돗물을 전달할 수 있으며, 적어도 제1 측정센서(270) 및 제2 측정센서(280)를 포함하는 복수의 측정센서가 상기 분배관(210)에 설치될 수 있다.
한편, 제1 측정센서(270)와 상기 제2 측정센서(280)가 분배관(230) 내부의 수돗물의 수질검사를 실시하는 상태에서, 상기 제1 측정센서(270)는 복수의 급수관(230) 중에서 최하단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 낮은 지점에 위치할 수 있다.
또한, 제2 측정센서(280)는 상기 복수의 급수관(230) 중에서 최상단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 높은 지점에 위치할 수 있다.
이와 같은 상황에서, 수도계량장치(200)가 제1 측정센서(270)와 제2 측정센서(280)를 통해 분배관(210) 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 획득(S210)할 수 있다.
다음으로, 수도계량장치(200)가 제1 측정센서(270)와 제2 측정센서(280)를 통해 획득한 수질 데이터를 기반으로 분배관(210) 내부의 수돗물의 상태를 판단(S220)할 수 있다.
상기 제1 측정센서(270) 및 제2 측정센서(280)는 각각 서로 다른 위치(높이)에 설치될 수 있고, 또한, 측정 범위 역시 상이하도록 설정될 수 있다. 이에 대해서는 도 4와 함께 후술하도록 하겠다.
한편, 수도계량장치(200)는 1대의 통신 모듈(220)을 이용하여 상기 수질 데이터를 원거리 통신으로 분석 서버에 전달할 수 있다. 상기 제1 측정센서(270), 제2 측정센서(280), 계량기(240) 등 각종 센서를 포함한 복수의 측정센서는 상기 1대의 통신 모듈(220)에 대응할 수 있으며, 상기 수도계량장치(200)는 1대의 통신 모듈을 통해 복수의 수질 데이터를 원거리 통신을 통해 분석 서버(100)에 전달할 수 있다. 즉, 1대 N 방식인 것이다. 참고로, 상기 수도계량장치(200)에 포함된 통신 모듈(220)은 일종의 송신기 또는 수신기를 포함할 수 있다.
또한, 수도계량장치(100)의 송신기는 RS-485(시리얼 통신) 방식으로 수집된 데이터(검침 데이터, 수질 데이터 등)를 상기 분석 서버(100)에 전달할 수 있다. 여기서, RS-485 시리얼 통신 방식은 전송로를 통해 데이터를 1 비트씩 순차적으로 송수신하는 통신 방식을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 수도계량장치(200)의 통신 모듈(220)은 분석 서버(100)로부터 별도의 데이터를 전송받지 않는 경우, RS-485 방식으로 상기 수집된 데이터를 상기 분석 서버(100)에 전달할 수 있다.
즉, 상기 수도계량장치(200)와 상기 분석 서버(100)는 동시에 데이터를 전송하거나 수신할 수 없고, 일측에서 송신할 때, 타측에서는 수신만이 가능할 수 있는 것이다. 추가적으로, 상기 수도계량장치(200)는 상기 분석 서버(100)로부터 정보를 수신한 후, 일정 시간(대기 시간, timeout)이 경과한 후 상기 분석 서버(100)로 데이터를 전송할 수 있다. 이는 양측에서 정보를 동시에 전달하여 정보가 손실되는 것을 막기 위함이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 수도계량장치(200)는 복수의 측정센서 및 복수의 계량기에 대해서 서로 RS-485 통신 방식으로 정보를 수집할 수 있고, 이를 1대의 통신 모듈을 통해 상기 분석 서버(100)와 통신을 수행할 수 있다. 이때, 수도계량장치(200)의 통신 모듈(220)과 상기 분석 서버(100) 사이의 통신은 IoT, 와이파이(WIFI), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), HSPA(High Speed Packet Access), 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX), 와이브로(WiBro), LTE(Long Term Evolution), 5G, 블루투스(bluetooth), 적외선 통신(IrDA, infrared data association), NFC(Near Field Communication), 지그비(Zigbee), 무선랜 기술 등 다양한 통신 방식 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
참고로, 상기 수도계량장치(200)에 포함된 복수의 측정센서 및 복수의 계량기들 중에서 어느 하나의 기기가 일종의 메인 장치로서 서브 장치에 해당하는 다른 기기 각각에 대해 명령을 전달할 수 있다.
한편, 기존의 수도계량장치에서는 주기적으로 배터리를 교체할 필요가 있었으며, 기존의 수도계량장치 자체가 지하에 매설되어 실시간 점검(침수, 누수, 위생문제, 검침)이 어려운 상황이었다.
위의 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 수도계량장치(200)의 지상 및 지하에 설치가 가능하고, 상시 전원(250)을 통해 필요한 전력을 공급받을 수 있다.
또한, 수도계량장치(200)는 태양열 장치, 태양광 장치, 풍력 장치, 지열 장치 등을 포함할 수 있으며, 상기 태양열 장치, 태양광 장치, 풍력 장치, 지열 장치 등과 상시 전원(250)을 통해 전력을 공급받을 수 있다.
이를 통해, 수도계량장치(200)는 전력공급원을 다분화하여 특정 전력공급원이 작동이 불가하더라도 안정적으로 작동할 수 있다.
분석 서버(100)는 수도계량장치(200)로 하여금 제1 측정장치(270)와 제2 측정장치(280)를 포함하는 복수의 측정 센서를 이용하여 수돗물에 대한 수질 데이터를 실시간으로 획득할 수 있다.
한편, 제1 측정센서(270)와 제2 측정센서(280)를 포함하는 복수의 측정센서는 수돗물 내에 존재하는 수소 이온의 활동도(즉, 수소 이온 농도 지수(pH))를 측정하는 pH농도검출센서, 빛을 수돗물에 입사시켜 부유 물질에 의해 산란된 정도를 광학적으로 측정하는 탁도검출센서, 수돗물 속의 병원성 세균을 제거하기 위하여 소독할 때 남아 있는 염소의 농도를 계측하는 잔류염소농도검출센서, EC(electric conductivity) 전도도검출센서, 수온검출센서 중 적어도 어느 한 측정센서 이상을 포함할 수 있다. 참고로, 상기 제1 측정센서(270)와 제2 측정센서(280)가 측정하는 데이터는 동일한 종류(ex PH 등)일 것이며, 측정 범위만 상이(후술)할 수 있다.
상기 센서들 중 상기 EC 전도도검출센서는 CTD라고도 약칭하는 것으로, 전기전도도(Conductivity), 온도(Temperature), 수심(Depth)을 나타낸다. 뿐만 아니라, 상기 EC 전도도검출센서가 구비된 일반적인 CTD장비는 현장에서 수심별로 수온과 염분을 동시에 측정할 수 있는 기기이다.
그러므로 본 발명에서 상기 수질센서로 EC 전도도검출센서를 채택할 경우, 별도의 잔류염소농도검출센서 및 수온검출센서를 설치하지 않아도 수돗물 속에 내포된 염소농도 및 수온검출이 가능하며, 전기작용으로 온도, 전기전도도, 수압을 측정하여, 분배관 측에 설치된 관계로 수심을 제외하고 전기전도도와 수압으로부터 염분도를 계산할 수 있다.
여기서, 상기 수질센서로 CTD를 사용할 때는 센서에 대한 정기적인 보정(calibration)이 필요하고, 또한 조사목적에 따라서는 상기한 EC 전도도검출센서 이외에 용존산소량(DO), pH, 광투과(light transmission) 등의 다양한 검출센서도 상기 분배관(210)의 입구 등에 착탈 가능하게 더 장착하여 사용할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 수질센서로는 상기한 검출센서들 이외에도 수압검출센서, 누수검출센서, 진동검출센서, 지진검출센서 등도 더 설치하여 사용하는 것을 포함할 수도 있다.
구체적으로, 본 발명은 상기 복수의 측정센서를 통해 획득하는 분배관(210) 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터로, pH농도, 탁도, 잔류염소농도, 전기전도도, 수온 중 적어도 어느 한 데이터 이상을 포함할 수 있다.
이때, 상기 수돗물의 전기전도도는 기준 온도 25도에서 아래의 수식
수식)
에 의해 산출될 수 있다.
여기서, 상기 C25는 25도에서의 전기 전도도 값이고, 상기 Ct는 t도에서의 전기 전도도 값이며, 상기 α는 선형온도계수에 해당할 수 있다.
구체적으로, α는 ℃ 당 0~5%에서 선택 가능하며, 대개 ℃ 당 약 2%이고, 일반적으로 산의 경우 상기 선형온도계수가 더 작고(ex 1.6%), 염기의 경우 더 클 수 있다(ex 2.2%).
분석 서버(100)의 프로세서(120)는 수돗물에 대해 상기 측정센서로부터 측정한 전기 전도도 값(25℃ 기준)이 오염 기준 수치 이상인 경우 상기 수돗물이 전달되는 각 가구의 사용자 단말(300)에 경고 메시지를 전달하여 사용을 금지시킬 수 있다.
참고로, 상기 오염기준 수치는 수돗물이 전달되는 도달 지점에 따라서 달라질 수 있다. 구체적으로, 학교, 병원 등 오염에 보다 치명적인 장소에 대해서는 상기 오염기준 수치가 다른 지점(ex 공장)보다 높을 수 있다.
또한, 수도계량장치(200)는 복수의 계량기(240)로부터 획득한 복수의 검침 데이터를 통신 모듈(220)을 통한 원거리 통신을 통해 분석 서버(100)에 전달할 수 있다. 분석 서버는(100)는 상기 수신한 검침 데이터(수돗물 사용량 등)를 데이터베이스(130)에 저장할 수 있다.
즉, 분석 서버(100)는 원거리 통신을 기초로 수질 데이터를 수도계량장치(200)로부터 수신하고, 이를 데이터베이스(130)에 저장할 수 있다. 여기서 수질 데이터는 수돗물의 사용량, 수돗물의 오염 정도, 수돗물의 전기 전도도 등을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 측정센서의 측정 범위와 구간에 따라 수돗물의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
제1 측정센서(270)의 측정 가능한 범위가 최소값인 제1-1 포인트(310)와 최대값인 제1-2 포인트(320) 사이의 범위에 해당하고, 제2 측정센서(280)의 측정 가능한 범위가 최소값인 제2-1(330) 포인트와 최대값인 제2-2 포인트(340) 사이의 범위에 해당한다고 설정할 수 있다.
이때, 상기 제1-1 포인트(310)가 상기 제2-1 포인트(330)보다 작거나 같은 경우, 상기 제1-2 포인트(320)는 상기 제2-1 포인트(330)보다 크거나 같고 상기 제2-2 포인트(340)보다 작거나 같을 수 있다(도 4a).
또한, 상기 제2-1 포인트(330)가 상기 제1-1 포인트(310)보다 작거나 같은 경우, 상기 제2-2 포인트(340)는 상기 제1-1 포인트(310) 보다 크거나 같고 상기 제1-2(320) 포인트보다 작거나 같을 수 있다(도 4b).
즉, 도 4(a)(b)에서 볼 수 있듯이, 제1 측정 센서(270)의 측정 범위와 제2 측정 센서(280)의 측정 범위는 겹치는 영역(제2-1 포인트 내지 제1-2 포인트 또는 제1-1 포인트 내지 제2-2 포인트)을 포함하면서 서로 상이할 수 있다. 후술하겠지만, 상기 겹치는 영역은 측정 요소에 대한 정상 구간에 해당할 수 있다.
수도계량장치(200)는, 상기 측정 범위들을 가지는 상기 제1 측정센서(270)와 상기 제2 측정센서(280)를 통해 획득한 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관(210) 내부의 수돗물의 상태를 판단할 수 있다.
즉, 수도계량장치(200)는 제1 측정센서(270)와 제2 측정센서(280)의 측정범위에 따라 분배관(210) 내부의 수돗물의 수질 데이터가 정상상태 및 이상상태를 구분할 수 있다.
구체적으로, 제1-1 포인트(310)가 제2-1 포인트(330)보다 작거나 같은 상태에서(도 4a), 제1 측정 센서(270)와 제2 측정 센서(280)를 통해 획득한 수질 데이터가 제2-1 포인트(330)보다 크거나 같고 제1-2 포인트(320)보다 작거나 같을 수 있다. 해당 구간을 제1 정상 구간이라고 설정하면서, 수도계량장치(200)는 상기 분배관 내부의 수돗물의 상태를 정상 상태로 판단할 수 있다.
또는, 제2-1 포인트(330)가 상기 제1-1 포인트(310)보다 작거나 같은 상태에서(도 4b), 제1 측정센서(270)와 제2 측정센서(280)를 통해 획득한 수질 데이터가 제1-1 포인트(310)보다 크거나 같고 제2-2 포인트(340)보다 작거나 같을 수 있다. 해당 구간을 제2 정상구간이라고 설정하면서, 수도계량장치(200)는 상기 분배관 내부의 수돗물의 상태를 정상 상태로 판단할 수 있다.
예를 들어, 제1 측정센서(270)의 전기전도도 측정 가능한 범위가 30㎲/㎝이상 52㎲/㎝ 이하이며, 제2 측정센서(280)의 전기전도도 측정 가능한 범위가 48㎲/㎝이상 70㎲/㎝이하인 경우, 분배관(210) 내부의 수돗물의 전기전도도 정상 구간은 48㎲/㎝이상 52㎲/㎝이하가 된다.
반면, 도 4a에서 볼 수 있듯이, 제1-1 포인트(310)보다 크거나 같고 상기 제2-1 포인트(330)보다 작거나 같은 구간과 상기 제1-2 포인트(320)보다 크거나 같고 상기 제2-2 포인트(340)보다 작거나 같은 구간을 제1 이상구간이라고 할 수 있다.
또한, 도 4(b)에서 볼 수 있듯이, 제2-1 포인트(330)보다 크거나 같고 상기 제1-1 포인트(310)보다 작거나 같은 구간과 상기 제2-2 포인트(340)보다 크거나 같고 상기 제1-2 포인트(320)보다 작거나 같은 구간을 제2 이상구간이라고 할 수 있다.
수도계량 장치(200)는 상기 제1 측정센서(270)와 제2 측정센서(280)를 통해 획득한 수질 데이터 중 적어도 하나가 제1 이상구간 또는 제2 이상구간에 포함되는 경우, 상기 분배관 내부의 수돗물의 상태가 이상 상태임을 판단할 수 있다.
예를 들어, 제1 측정센서(270)의 전기전도도 측정 가능한 범위가 30㎲/㎝이상 52㎲/㎝ 이하이며, 제2 측정센서(280)의 전기전도도 측정 가능한 범위가 48㎲/㎝이상 70㎲/㎝이하인 경우, 분배관(210) 내부의 수돗물의 전기전도도 이상 구간은 30㎲/㎝ 이상 48㎲/㎝ 미만 또는 52㎲/㎝ 초과 70㎲/㎝이하가 된다.
또한, 상기 제1 측정센서(270) 및 제2 측정센서(280)의 측정 범위(상기 제1, 2 정상구간, 상기 제1,2 이상구간)를 벗어난 범위에 해당하는 경우에도, 수도계량장치(200)는 상기 분배관 내부의 수돗물의 상태가 이상 상태임을 판단할 수 있을 것이다. 상기 예시에서는 30㎲/㎝ 미만 또는 70㎲/㎝ 초과 범위에 해당할 것이다.
이처럼, 제1 측정센서(270)와 제2 측정센서(280)를 포함하는 복수의 측정센서를 통해 구간을 나누고 중복적으로 분배관(210) 내부의 수돗물의 수질을 측정함으로써, 분배관(210) 내부에서 수압차로 인한 거품 발생 등의 수질 측정 방해요인의 영향을 감소시키고 보다 정확한 수질 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 복수의 측정센서를 사용하여 측정센서 중 일부가 고장이 발생하더라도 분배관(210) 내부의 수돗물의 수질 데이터를 수집할 수 있어, 고장에 보다 유연하게 대처할 수 있다.
한편, 분석 서버(100)는 수돗물을 제공하는 개인, 기업, 기관 각각에 대한 복수의 수도계량장치와 연결되어 있고, 복수의 수도계량장치 중 어느 하나로부터 획득한 수질 데이터에서 이상 상태가 확인되는 경우, 수질의 이상 상태 발생 지점(어느 하나의 수도계량장치)을 추적할 수 있다.
참고로, 정상구간은 제1 측정센서(270)의 측정범위와 제2 측정센서(280)의 중복되는 측정 범위 외에도 사용자임의로 정상구간 및 이상구간 범위를 설정할 수 있다.
한편, 수도계량장치(200)가 제1 측정센서(270)와 제2 측정센서(280)를 통해 획득한 분배관(210) 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관(210) 내부의 수돗물에 대한 상태를 분석할 수 있다.
이때, 상기 수도계량장치(200)는, 상기 제1 측정센서(270)를 통해 획득한 상기 분배관(210) 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관(210) 내부의 수돗물이 이상 상태로 판단되고, 상기 제2 측정센서(280)를 통해 획득한 상기 분배관(210) 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관(210) 내부의 수돗물이 정상 상태라고 판단되는 경우, 수질 측정에 있어서 오류가 발생했다고 판단할 수 있다.
또한, 상기 제1 측정센서(270)를 통해 획득한 상기 분배관(210) 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관(210) 내부의 수돗물이 정상 상태라고 판단되고, 상기 제2 측정센서(280)를 통해 획득한 상기 분배관(210) 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관(210) 내부의 수돗물이 이상 상태라고 판단되는 경우, 수질 측정에 있어서 오류가 발생했다고 판단할 수 있다.
이후, 수질 측정에 오류가 발생했다고 판단되는 상태에서, 상기 제1 측정센서(270)와 상기 제2 측정센서(280)를 통해 상기 분배관(210) 내부의 수돗물을 재측정을 실시할 수 있다.
또한, 일정 횟수(ex 5회) 이상 연속하여 수질 측정에 있어서 오류가 발생했다고 판단하는 경우, 수도계량장치(200)는 분석 서버(100)를 통해 사용자 단말(300)에 오류가 발생했다는 정보를 알릴 수 있다.
추가적으로, 상기 제1 측정센서(270)와 상기 제2 측정센서(280)를 통해 적어도 하나의 측정센서에서 수질 데이터가 획득되지 않는 경우, 수질 측정에 있어서 오류가 발생했다고 판단할 수 있다.
또한, 상기 과정은 상기 분석 서버(100)의 프로세서(120)에 포함된 AI 모듈을 이용하여 진행될 수 있다.
또한, 본 발명의 수도계량 장치(200)는 도 3에서 볼 수 있듯이, 복수의 계량기(240)를 포함할 수 있다. 상기 분배관(210)으로부터 흘러나온 상기 수돗물은 급수관(230)을 통해 복수의 가구 각각에 전달될 수 있을 것이다.
이때, 복수의 계량기(240) 각각은 복수의 가구 각각에 흘러 들어가는 수돗물의 검침 데이터(ex 수돗물의 수도량 등)를 확인할 수 있다.
따라서, 수도계량장치(200)와 연동되는 분석 서버(100)의 데이터베이스(130)에는 복수의 계량기(240)를 이용하여 복수의 가구(ex a가구, b가구 등) 각각에 대해 측정된 수돗물의 하루 평균사용량이 저장될 수 있다.
추가적으로, 상기 데이터베이스(130)에는 상기 복수의 가구 각각에 대한 가구 정보(ex 가구원 나이, 가구원 수)도 저장될 수 있다. 예를 들어, a가구에는 70대의 남성 1명이 포함되고, b가구에는 50대 남성, 50대 여성, 20대 남성, 10대 여성 4명이 포함되어 있다는 정보가 저장될 수도 있다.
상기 데이터베이스(130)에 수돗물의 하루 평균사용량이 저장된 상태에서, 제1 특정 가구의 특정 기간(ex 1주일) 동안의 (수돗물)하루 평균 사용량이 제1 특정 가구의 수돗물의 특정 하루 평균사용량(ex 300L)으로부터 일정 범위를 벗어난다고 가정할 수 있다.
이때, 상기 분석 서버(100)의 프로세서(120)는 제1 특정 가구와 대응하는 단말(300)에 수도 사용량이 평소보다 지나치게 많다 또는 지나치게 적다는 경고 메시지를 전달할 수 있다. 상기 과정은 본 발명 분석 서버(100)의 프로세서(120)에 포함된 AI 모듈을 이용하여 진행될 수 있다.
여기서, 상기 제1 특정 가구와 대응하는 단말(300)은 데이터베이스(130)에 기저장된 단말에 해당할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제1 특정 가구가 70대 독거 노인(a) 1명인 경우, 상기 단말은 독거 노인(a)의 단말 또는 독거 노인 자녀(a’)의 단말(또는 독거 노인 보호 단체 등 관련 부서의 단말)에 해당할 수 있는 것이다. 제1 특정 가구(a)의 수도 사용량이 평소보다 지나치게 적은 경우, 자녀(a’)로서는 독거 노인(a)의 건강에 어떤 일이 발생했는지 바로 확인하고, 조치를 취할 수 있을 것이다.
반면에, 어느 가구의 구성원이 4명 이상으로 데이터베이스(130)에 기록된 상태에서, 해당 가구의 하루 평균사용량이 일정 범위를 벗어나는 경우, 분석 서버(100)의 프로세서(120)는 해당 가구로부터 별도의 요청이 없는 이상 경고 메시지를 전달하지 않을 수도 있다. 즉, 상기 경고 메시지를 전달하는지 여부는 가구의 구성원수에 의해 결정될 수 있는 것이다.
또한, 가구의 구성원 수가 많은 경우에는 구성원 수가 적은 경우보다 상기 경고 메시지를 전달하는 기준이 되는 일정 범위(하루 평균사용량 기준)가 더 클 수 있다. 이는 구성원 수가 많을 때는 수돗물 사용량의 범위(적을 때, 많을 때)가 더 클 수 있기 때문이다.
또한, 분석 서버(100)의 프로세서(120)는 복수의 가구에 대한 복수의 하루 평균사용량 중 가장 적은 하루 평균사용량을 가지는 제2 특정 가구의 수돗물 사용 비용을 할인된 금액으로 청구되도록 하거나, 청구되도록 지원할 수 있다. 즉, 분석 서버(100)에서 수돗물 사용료를 직접 청구할 수도 있지만, 다른 시스템(ex 상하수도사업소 등)에서 수돗물 사용료를 청구하도록 지원할 수도 있는 것이다.
이때, 상기 할인된 금액의 할인율은 복수의 가구 각각의 하루 평균사용량에 대한 평균값(A)과, 제2 특정 가구의 하루 평균사용량(B)을 기초로 결정될 수 있다. 구체적으로 할인율 = A-B/A가 될 수 있는 것이다.
예를 들어, 복수의 가구 각각의 하루 평균사용량에 대한 평균값(A)이 300L이고, 제2 특정 가구의 하루 평균사용량(B)이 200L인 경우, 할인율은 300-200/300 = 33.333%, 약 33%가 될 수 있는 것이다.
경우에 따라서는, 분석 서버(100)의 프로세서(120)가 상기 제2 특정 가구의 가구원 단말(300)에 미니 게임을 제공하고, 상기 미니 게임의 결과(33%할인, 50%할인, 할인없음)에 따라 할인율을 결정할 수도 있다. 이는 무분별한 수돗물 사용을 줄이면서, 본 발명의 서버(앱)를 이용하도록 하기 위함이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예의 경우, 복수의 가구를 2개 이상의 그룹으로 구분하고, 각 그룹별로 가장 적은 양의 하루 평균사용량을 가지는 가구를 선별할 수 있다. 또한, 분석 서버(100)의 프로세서(120)는 상기 선별된 가구의 가구원 단말(300) 각각에 미니 게임을 제공하고, 상기 미니 게임의 결과(33%할인, 50%할인, 할인없음)에 따라 서로 다른 할인율을 가지도록 결정할 수도 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 분석 서버 110: 통신부
120: 프로세서 130: 데이터베이스
200: 수도계량장치 210: 분배관
220: 통신 모듈 230: 급수관
240: 계량기 250: 상시 전원
260: 상수도 관로 270: 제1 측정센서
280: 제2 측정센서
300: 사용자 단말 310: 제1-1 포인트
320: 제1-2 포인트 330: 제2-1 포인트
340: 제2-2 포인트

Claims (1)

  1. 수돗물의 수질 평가법에 있어서,
    상시 전원을 통해 전력을 공급받는 수도계량장치가 분배관으로부터 수돗물을 공급받고 복수의 급수관을 통해 각 가정에 수돗물을 전달하며, 적어도 제1 측정센서 및 제2 측정센서를 포함하는 복수의 측정센서가 상기 분배관에 설치되고, 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서가 분배관 내부의 수돗물의 수질검사를 실시하는 상태에서,
    상기 복수의 급수관 중에서 최하단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 낮은 지점에 위치하는 측정센서를 상기 제1 측정센서, 상기 복수의 급수관 중에서 최상단에 위치한 급수관과 동일 높이 또는 그보다 높은 지점에 위치하는 측정센서를 상기 제2 측정센서라고 할 때,
    (a) 상기 수도계량장치가 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 상기 분배관 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 획득하는 단계; 및
    (b) 상기 수도계량장치가 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 획득한 상기 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관 내부의 수돗물의 상태를 판단하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 제1 측정센서의 측정 가능한 범위가 최소값인 제1-1 포인트와 최대값인 제1-2 포인트 사이의 범위에 해당하고, 상기 제2 측정센서의 측정 가능한 범위가 최소값인 제2-1 포인트와 최대값인 제2-2 포인트 사이의 범위에 해당하며,
    i-1) 상기 제1-1 포인트가 상기 제2-1 포인트보다 작거나 같은 경우, 상기 제1-2 포인트는 상기 제2-1 포인트보다 크거나 같고 상기 제2-2 포인트보다 작거나 같으며,
    i-2) 상기 제2-1 포인트가 상기 제1-1 포인트보다 작거나 같은 경우, 상기 제2-2 포인트는 상기 제1-1 포인트 보다 크거나 같고 상기 제1-2 포인트보다 작거나 같고,
    상기 수도계량장치가, 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 획득한 상기 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관 내부의 수돗물의 상태를 판단하며,
    상기 수도계량장치가 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 획득한 상기 분배관 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관 내부의 수돗물에 대한 상태를 분석할 때,
    상기 수도계량장치는,
    i) 상기 제1 측정센서를 통해 획득한 상기 분배관 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관 내부의 수돗물이 이상 상태로 판단 되고, 상기 제2 측정센서를 통해 획득한 상기 분배관 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관 내부의 수돗물이 정상 상태라고 판단되는 경우, 수질 측정에 있어서 오류가 발생했다고 판단하며,
    ii) 상기 제1 측정센서를 통해 획득한 상기 분배관 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관 내부의 수돗물이 정상 상태라고 판단되고, 상기 제2 측정센서를 통해 획득한 상기 분배관 내부의 수돗물에 대한 수질 데이터를 기반으로 상기 분배관 내부의 수돗물이 이상 상태라고 판단되는 경우, 수질 측정에 있어서 오류가 발생했다고 판단하며,
    수질 측정에 오류가 발생했다고 판단되는 상태에서, 상기 제1 측정센서와 상기 제2 측정센서를 통해 상기 분배관 내부의 수돗물을 재측정을 실시하는 것을 특징으로 하는 수돗물의 수질 평가법.
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