KR101912239B1 - 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템은 착수정과 침전조(50)와 여과지(70) 및 정수지(80)를 통하여 강변 여과수를 처리하는 여과수 처리 시설(1)의 시설 정보와 여과수 처리 과정에서 발생된 데이터를 누적 저장하는 현장 서버(10)와, 현장 서버(10)에 저장된 데이터를 수신하여 여과수 처리 시설(1)의 소독능 평가, 급수량과 수질 관리 및 수량 관리를 포함하는 기초 능력 평가를 산출하는 기술 진단용 단말(3) 및 등록된 기술 진단용 단말(3)에 기술 진단 평가용 앱을 제공하는 관제 서버(2)를 포함하여 현장에서 실시간으로 기술 진단 평가 및 그 결과를 산출할 수 있어 기술 진단에 소요되는 시간 및 인력을 감축할 수 있다.

Description

모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템{Technical diagnosis system of filtered water treatment facility capable of real-time technical diagnosis evaluation using mobile device}
본 발명은 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 저수지와 같이 물의 흐름이 정체된 상수원에는 수온 및 수심에 따라 철과 망간의 양이 증가 되었고, 이를 공급하기 위해서는 철과 망간을 제거하는 과정이 필요하였다.
예를 들면, 철이 다량으로 수돗물에 포함되면 물에서 쇠맛, 쇳내가 날뿐 아니라 세탁 및 세척시 의류나 기기 등에 적갈색을 띠게 하고 또한 공업용수로도 부적당하게 된다 상수원에서 보통 철 함량이 높을 경우 일반적으로 망간 함량도 함께 높은 경향이 있으며, 망간의 경우 먹는 물중에 015㎎/ℓ이상 존재할 경우에는 불쾌한 금속취가 발생하며 배관시설이나 세탁물에 얼룩이 발생된다 또한 식음수(食飮水) 수질기준 03㎎/ℓ이하에 적합한 양이라 하여도 소독제로 투입하는 염소와 반응하여 망간량의 300 ∼ 400배의 색도가 생기거나 관 내면에 흑색 부착물이 생기는 등 흑수(黑水)의 원인이 되므로 가능한 낮은 농도(005 ㎎/ℓ이하)를 유지하는 것이 외국의 경우 일반화되어 있다.
그러므로 종래에는 지하수 및 강변 여과수에 대해 대부분 물리화학적 단계으로 제거하고 있다.
일반적으로 적용되는 물리화학적 단위공정(Unit Process)으로는, 폭기처리, 약품산화제(염소 또는 과망간산칼륨) 처리, 오존처리, 특수 여재 나 일반 여재를 이용한 여과처리 등이 있으며, 보통 이들을 조합하여 처리한다.
폭기처리는 폭기에 의해 원수에 포함된 2가의 용존성 철을 산화시켜 불용성의 수산화제이철(3가철)로 만들어 침전시키는 것으로서, 폭기에 의한 철ㆍ망간 산화는 pH 조건에 큰 영향을 받는데 pH가 69 이하일 경우 3가철로 산화되는데 40분 이상의 시간이 소요된다.
망간은 pH 95 이하에서는 폭기에 의해 산화되지 않으므로 일반적인 조건에서는 처리가 어렵다 따라서 폭기 처리는 pH 상승 조건을 유지하기 위한 약품처리가 수반되어야 하므로 비용이 많이 들고, 후단처리로 특수여재를 이용하여 망간을 제거하여야 하는 번거로움이 있다.
염소나 과망간산칼륨같은 산화약품으로 철과 망간을 산화시키면 수산화제이철 또는 이산화망간으로 변하여 후단 여과처리 단계에서 모래에 빠르게 피복된다. 염소처리는 2가의 철과 망간의 산화에 자주 사용되며, 폭기처리에 비해서는 산화속도가 빠르다 철은 중성 pH에서 쉽게 산화가 가능하나, 망간의 경우는 염소처리로도 거의 산화가 되지 않는다 반면, 과망간산칼륨은 강력한 산화제이며 광범위한 pH 영역에서 작용가능하고 반응시간이 짧다 그러나 화학약품제를 처리하는 경우에는 항상 후단 여과처리 단계가 요구되어 번거롭고, 고가의 산화약품을 이용하므로 경제적으로 불리하다.
오존처리는 오존의 강한 산화력을 이용하는 것으로 빠른 시간내에 철과 망간을 산화시킬 수 있는 능력이 있으나, 초기투자 및 유지관리에 고가의 비용이 들고 과잉 주입시 처리수가 변색 될 우려가 있으며, 잔류오존에 의한 악취발생 가능성이 있고, 역시 단독 처리보다는 후단 여과처리가 요구되어 번거롭다.
상기의 과망간산칼륨 처리 및 오존처리에 의한 방법은 과잉산화에 의하여 다량의 슬러지를 만들어, 후단 여과처리 단계에서 빈번한 역세가 필요하고 여과효율이 저하되는 단점이 있다.
또한, 망간을 제거하기 위한 기술은 여과지 전과 후에 염소를 투입하는 방식이 가장 일반적으로 사용되는 방식과, 망간사를 이용한 여과지가 가장 대표적이다.
하지만, 염소투입시에는 원수에 포함된 망간의 양에 따라 투입되는 염소량이 적절하게 조절되어야 하나, 종래에는 이와 같은 적절한 조절이 이루어지지 못하기에 염소의 과다 투입이 발생되어 수돗물에서 냄새가 심하게 나는 일이 종종 발생되는 문제점이 있었다.
즉, 종래 기술은 착수정에서 공급되는 원수의 수질 계측 결과에만 현재 공급되는 원수의 수질 계측 결과에만 의존함에 따라 이후의 망간 농도에 대한 예측 없이 진행됨에 따라 염소의 과다 투입 또는 부족 현상이 발생될 수 있어 정확한 농도 변화의 예측이 필요한 실정이다.
또한, 망간사를 이용한 여과지의 경우에는 여재층이 일정 두께 이상으로 형성되어야 하고, 망간사에 흡착된 산화망간을 제거하여 망간사를 재생하는 과정이 필요함에 따라 유지 및 관리에 어려움이 있었고, 특히, 망간의 양이 증가될 경우에 여과의 한계가 있는 문제점이 있었다.
아울러, 종래의 상수도 및 정수 시설은 주기적으로 시설 점검(안전진단, 기술진단)이 필요하게 되며, 이와 같은 시설점검은 작업자가 육안 및/또는 휴대용 장비를 이용하여, 예를 들면, 펌프의 기동반의 역률이나 고조파를 측정하여 전력손실이나 기기 수명 단축 여부와 같은 판정결과를 산출하였다.
하지만, 상하수도 처리 및 정수장 시설 등은 장기간 모니터링을 통하여 정확한 기술진단을 가능하게 하지만, 종래에는 작업자가 상수 처리 시설에 현장 방문하여 특정 일자(또는 특정 기간) 동안 획득된 데이터를 이용하기에 정확한 기술진단이 어렵고, 작업자가 수작업으로서 관련 데이터를 획득 및 분석함에 따라 기술 진단이 장시간 소요되고, 인력이 복수로 투입되어야 한다.
또한, 여과수 및 기타 정수 처리 시설의 기술 진단은 월별 급수량과 공정별 설계의 적정성 평가와 수량 관리 평가 항목이 포함된 기초 능력 평가와, 추적자 시험을 통한 소독능 평가로서 이루어진다.
종래에는 해당 시설에서 산출된 급수량을 작업자가 일일이 분석하여 공지된 연산식을 적용하여 수작업으로 그 결과를 산출함에 따라 데이터의 오차와, 작업자의 지식 정도 및 성향의 편차에 따라 평가 결과가 달라지는 문제점이 있다.
특허등록 제10-0361655호(2002.11.06)
그러므로, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기술 진단시에 보고서 작성에 필요한 작업자의 데이터 획득, 분석 및 연산 과정을 자동화하여 기술 진단 평가 결과를 산출할 수 있는 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 환경 정보를 이용하여 투입 약제의 양과 시기를 결정하여 약제의 과다 투입을 방지할 수 있고, 이에 따른 데이터를 실시간으로 산출 및 저장하여 기술 진단용 단말에 제공할 수 있는 여과수 처리 시설을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 염소 투입에 따른 냄새를 방지할 수 있고, 보다 빠른 역세척이 가능하도록 폭기식 원수 공급이 가능한 여과지가 포함된 환경 정보를 이용한 여과수 처리 시설을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 역세척시에 여재층에 형성된 산화망간등의 이물질의 탈리를 가속화할 수 있도록 미세화된 버블을 발생시킬 수 있는 스트레이너가 구비된 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템을 제공함에 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 착수정과 침전조와 여과지 및 정수지를 통하여 강변 여과수를 처리하는 여과수 처리 시설의 시설 정보와 여과수 처리 과정에서 발생된 데이터를 누적 저장하는 현장 서버와, 현장 서버에 저장된 데이터를 수신하여 여과수 처리 시설의 소독능 평가, 급수량과 수질 관리 및 수량 관리를 포함하는 기초 능력 평가를 산출하는 기술 진단용 단말 및 등록된 기술 진단용 단말에 기술 진단 평가용 앱을 제공하는 관제 서버를 포함하고, 기술 진단용 단말은 관제 서버로부터 수신된 앱을 실행시켜 기술 진단 항목별 입력 및 선택메뉴와, 평가 결과를 앱화면을 통하여 출력하는 앱 구동 모듈과, 현장 서버로부터 수신된 설정기간 동안의 탁도, 잔류 소독제 농도, 수온, 수소 이온농도 중 적어도 하나의 측정 데이터를 확인하고, 정수지의 시설 사용 용량, 시간당 통과 유량, 장폭비 환산계수, 체류 시간, 소독능 계산값 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정수지 특성값을 산출하여 소독능 평가 결과를 산출하는 소독능 평가 모듈과, 정수지 시설용량과 생산량을 확인하여 이론적 체류시간과, 평균 체류시간을 산출하고, 정수지에 투입된 불소의 시간당 농도값을 통하여 실제 체류 시간과 환산 계수를 산출하는 추적자 시험 모듈과, 현장 서버로부터 수신된 정수지에서 설정 기간에 공급된 년 도별 최대, 최소 및 평균 유량과, 시설 용량 및 일 평균 취수량과 일 최대 취수량의 데이터와, 전년도 최대 급수량을 교차 비교하여 급수 부족 발생 가능성을 판단하여 급수량 분석 평가 결과를 산출하는 급수량 분석 모듈과, 여과수 처리 시설 내의 혼화지, 침전조, 정수지, 별로 체류시간과 여과속도로 일별 최대 처리 가능한 수량을 산출하여 설정된 기준값과 비교하여 수량 관리의 평가 결과를 산출하는 공정별 적정성 평가모듈 및 현장 서버로부터 수신된 여과지를 통하여 정수지로 공급되는 물 또는 정수지에서 급수관을 통하여 인근 지역으로 급수되는 물의 수질 측정 데이터를 수신 및 분석하여 설정된 기간동안의 변화량을 산출하여 설정된 기준과 비교하여 수질 관리 평가 결과를 산출하는 수질 관리 평가 모듈을 포함하는 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템을 제공할 수 있다.
그러므로, 본 발명은 휴대가 간편한 모바일 단말을 통하여 기초 관리 평가, 소독능 평가 및 추적자 시험 평가 결과를 자동으로 산출할 수 있어 기술 진단에 필요한 데이터 획득, 분석 및 연산 과정을 자동으로 이루어짐에 따라 작업 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 환경 정보를 이용하여 투입 약제의 양과 시기를 결정하여 약제의 과다 투입을 방지할 수 있고, 이에 따른 데이터를 실시간으로 산출 및 저장하여 기술 진단용 모바일 단말에 제공할 수 있어 공급된 물의 수질 관리와 이를 통한 기술진단이 용이한 효과가 있따.
또한, 본 발명은 여과수 처리 시설의 기술 진단용 데이터를 획득 및 분류 저장하고, 허가된 작업자에 한해 제공하기에 정보 유출 및 무자격자의 작업을 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 미세 버블을 발생시킬 수 있는 스트레이너를 구비함에 따라 역세척시에 여재층에 형성된 산화망간등의 이물질의 탈리를 가속화할 수 있어 역세척 시간을 단축시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 여과수 처리 시설을 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 현장 서버를 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 기술 진단용 단말을 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 여과지를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 스트레이너를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 미세 버블캡과 상부 노즐을 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 S210 단계를 도시한 순서도이다.
도 10은 S220 단계를 도시한 순서도이다.
도 11은 S230 단계를 도시한 순서도이다.
도 12는 S33 단계를 도시한 순서도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하부터는 본 발명에 따른 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 강변, 저수지등의 상수원에서 취수된 물을 여과지 방식으로 정수 처리하는 여과지 처리 시설(1)과, 여과수 처리 시설(1)에서 누적 및 발생되는 실시간 데이터의 획득 자격 여부를 부여하는 관제 서버(2)와, 관제 서버(2)의 등록 여부에 따라 여과수 처리 시설(1)의 기술 진단용 데이터를 획득하는 기술 진단용 단말(3)을 포함한다.
여과수 처리 시설(1)은 정수 처리과정에서 발생되는 각종 데이터(예를 들면, 수온 및 수심의 변화, 수질 계측, 투입 약제에 따른 수질변화, 투입 약제, 펌프 기동 데이터, 원수 및 여과수의 유량과 유압, 여과속도)를 축적 및 저장하고, 설정된 항목별로 각종 데이터를 분류하여 저장한다.
여기서 여과수 처리 시설(1)은 관제 서버(2)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공받을 수 있는 기술 진단용 단말(3)의 접속 코드를 생성 및 송신한다.
관제 서버(2)는 기술 진단을 수행하는 기술 진단용 단말(3)을 등록하고, 등록시에 여과수 처리 시설(1)에서 누적 저장 및/또는 실시간으로 획득되는 데이터를 수신할 수 있도록 여과수 처리 시설(1)에 접속코드를 요청 및 수신하여 해당 기술 진단용 단말(3)에 송신한다.
아울러 관제 서버(2)는 등록된 기술 진단용 단말(3)에 관제 서버(2)와 현장 서버(10)에 접속 가능하고, 데이터의 수신과 기술 진단 평가 항목과 그 결과의 출력이 가능한 앱(APP)을 제공할 수 있다.
기술 진단용 단말(3)은 기술 진단 업체에서 등록된 단말로 여과수 처리 시설(1)로부터 수신된 데이터를 통하여 소독능 평가, 기초 능력 평가 결과를 산출한다. 여기서 기술 진단용 단말(3)은 관제 서버(2)를 통하여 접속 코드 및 앱을 수신받아 여과수 처리 시설(1) 및 관제 서버(2)에 접속할 수 있다.
접속 코드는 암화화된 인증키로서 여과수 처리 시설(1)에서 생성된 코드와, 관제 서버(2)에서 부여된 식별 정보가 모두 포함될 수 있다. 바람직하게로는 접속 코드는 QR 코드로서 오프라인에서 여과수 처리 시설(1)과 직접 통신 연결시에 이를 식별할 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 관제 서버(2)는 상술한 기술 진단용 단말(3)의 오류나 네트워크 환경의 오류로 인하여 기술 진단용 단말(3)에서 접속 코드가 수신되지 않았거나, 고장 발생될 경우를 대비하도록 등록된 기술 진단용 단말(3)에 한하여 일회용 인증키를 제공할 수 있다.
일회용 인증키는 기술 진단용 단말(3)에서 여과수 처리 시설(1)로 출력 이후 삭제되고, 아울러 관제 서버(2)로 사용 정보를 송신할 수 있다. 그리고 여과수 처리 시설(1)은 일회용 인증키가 접수되면, 관제 서버(2)에 해당 일회용 인증키를 통하여 해당 기술 진단용 단말(3)의 정보를 관제 서버(2)에 요청하여 데이터 제공 여부를 결정할 수 있다.
위와 같은 여과수 처리 시설(1) 및 기술 진단용 단말(3)의 세부 구성은 하기에서 설명한다.
도 2는 본 발명의 여과수 처리 시설을 도시한 블럭도, 도 3은 현장 서버를 도시한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 여과수 처리 시설(1)은 접속 코드의 생성 및 데이터를 저장하는 현장 서버(10)와, 상수원에서 공급된 원수를 정수 처리하는 혼화지(40) 내지 정수지(80)와, 혼화지(40) 내지 정수지(80)의 관로의 개폐 및 약제 투입을 제어하는 현장 조작반(20)과, 수질 및 환경 정보를 생성하는 센서 부재(30)를 포함한다.
현장 서버(10)는 현장 조작반(20)에서 획득된 데이터를 저장하는 데이터베이스(10a)를 더 포함할 수 있다. 현장 서버(10)는 현장 조작반(20)을 통하여 획득된 데이터(예를 들면, 응집재의 투입 시기와 양, 전염소 및 후염소의 투입량과 공급압력, 가스 누출 여부, 각 관로별 시간당 통과 유량, 역세척 효율 평가, 수변전 설비 및 동력설비의 데이터 등)를 저장한다.
현장 서버(10)는 위와 같은 현장 조작반(20)으로부터 획득된 데이터 및 센서 부재(30)의 데이터를 모두 데이터베이스(10a)에 저장하고, 관제 서버(2)에서 등록된 기술 진단용 단말(3)에게 제공한다. 이는 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 현장 서버(10)는 접속 코드의 생성과 데이터의 저장 및 제공을 제어하는 서버 제어부(11)와, 관제 서버(2) 및/또는 현장 조작반(20)과 통신을 수행하는 서버 통신부(12), 서버 디스플레이(13)와, 접속 코드를 감지하는 코드 감지부(14)를 포함할 수 있다.
서버 제어부(11)는 기술 진단용 단말(3)별로 접속 코드를 생성하는 코드 생성 모듈(111)과, 기술 진단용 단말(3)에 데이터 송신을 제어하는 데이터 송신 제어 모듈(112)과, 센서 부재(30) 및 현장 조작반(20)으로부터 획득된 데이터를 저장 및 설정된 조건에 따른 기록을 생성하는 기록 생성 모듈(113)과, 코드 감지부(14)를 제어하는 감지 제어 모듈(114)과, 수신된 측정 데이터를 이용하여 설정된 조건에 따른 결과값(예를 들면, 정수지(80) 및/또는 배수지(도시되지 않음)의 체류시간, 시간/일/월/년간 급수량)을 산출하여 현장 조작반(20)에 제어 명령을 출력하는 연산모듈을 포함한다.
코드 생성 모듈(111)은 관제 서버(2)로부터 수신된 접속 코드 요청에 따라 접속 코드를 생성하여 관제 서버(2)로 송신한다. 여기서 접속 코드는 관제 서버(2)에 등록된 기술 진단용 단말(3)의 식별정보가 포함되는 2 이상의 정보(데이터)가 기록된 QR 코드로 생성될 수 있다.
또한, 접속 코드는 데이터의 제공 가능한 범위를 설정할 수 있도록 데이터 수신 자격을 다 수개로 설정하고, 각 자격별로 데이터 수신 범위가 설정될 수 있다. 데이터 수신 자격은 예를 들면, 전체 데이터의 수신 자격, 구간 별 데이터 수신 자격과, 각 시설별 데이터로서 등급을 정하여 설정될 수 있다.
이는 관련도나, 계약 조건에 따라 다르게 설정되도록 하여 시설정보의 유출을 방지하여 보안성을 높일 수 있다.
데이터 송신 제어 모듈(112)은 감지 제어 모듈(114)의 접속 코드 감지 결과에 따라서 데이터베이스(10a)에 저장된 데이터를 검색 및 출력한다. 여기서 데이터 송신 제어 모듈(112)은 접속 코드에 부여된 등급에 따라 설정된 범위 이내의 데이터만을 선별적으로 제공함이 바람직하다. 또한, 데이터 송신 제어 모듈(112)은 기술 진단용 단말(3)에 부여된 데이터 수신 범위에 한정하여 기술 진단용 단말(3)의 요청에 따른 정보를 검색 및 제공할 수 있다.
이중 데이터 수신 범위는 실시간 데이터 수신 자격이 설정됨이 바람직하다. 예를 들면, 정수지(80)의 추적자 시험은 정수지(80)에 불소를 투입한 뒤에 시간대별로 농도 변화를 추적하여 체류시간 및 환산계수와 같은 데이터를 산출하게 된다.
따라서 본 발명은 이와 같은 실시간 실험 데이터의 획득을 위한 자격 조건을 설정하여 작업자가 자신의 기술 진단용 단말(3)을 현장 서버(10)에 연결한 뒤에 정수지(80)에 설치된 수질 계측기(33)의 계측 데이터를 실시간 수신 및 저장할 수 있도록 한다.
기록 생성 모듈(113)은 센서 부재(30) 및 현장 조작반(20)에서 획득된 측정 데이터를 분류 및 연계하여 날짜 및 시간, 설정 항목별로 분류하여 저장하고, 저장된 데이터를 통하여 기술 진단용 정보를 생성한다.
예를 들면, 기술 진단용 정보는 설정된 기간별 누적 통계치로서 현재 및 설정기간 동안의 정수량, 여과지(70)의 여과 속도, 펌프 기동 데이터, pH 농도, 탁도, 수질 계측 정보, 염소 및 응집제의 투입량중 적어도 하나 이상, 소독능 평가, 전력 품질, 수위, 유량, 고장 발생 항목 및 에러 발생 횟수와 시간 중 적어도 하나를 포함하는 통계치이다.
감지 제어 모듈(114)은 코드 감지부(14)에서 감지된 기술 진단용 단말(3)의 접속 코드를 확인하여 해당 접속 코드의 유효성 여부 및 데이터 수신 자격을 확인하여 접속을 허여 또는 차단한다.
여기서 코드 감지부(14)는 QR코드를 감지하는 카메라(또는 POS 단말)을 포함한다.
카메라는 기술 진단용 단말(3)에서 출력된 접속 코드를 촬영하여 감지 제어 모듈(114)로 출력한다.
또한, 서버 통신부(12)는 기술 진단용 단말(3)에 연결되는 유선 연결 모듈(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다.
유선 연결 모듈(도시되지 않음)은, 예를 들면, 유선 랜 케이블이 연결되는 통신 포트를 구비한 유선 인터페이스 장치로서 기술 진단용 단말(3)과 현장 서버(10)를 연결 시킨다. 이와 같은 인터페이스 장치들은 일반적으로 공지된 기술임에 따라 그 설명을 생략한다.
연산 모듈(115)은 설정된 조건에 따라 센서 부재(30) 및 현장 조작반(20)에서 측정된 데이터를 연산하여 결과값을 산출하고, 산출된 결과값에 따라 현장 조작반(20)에 제어 명령을 출력한다. 예를 들면, 연산 모듈(115)은 수온 및 수심의 측정 결과에 따라 전염소 및 후염소의 투입량과, 여과지(70)에서의 pH 농도에 따른 NaOH 투입량 산출, 현장 수질 계측 결과에 따른 먹는 물 수질 기준의 초과 여부와, 설정된 알고리즘에 따른 수치값(예를 들면, 일/월/년간 평균 및 최대 처리 용량, 기간별 염소 사용량, 기간별 철과 망간 농도와 년간 발생률)을 산출한다.
연산 모듈(115)의 연산 결과는 데이터베이스(10a)에 저장되고, 설정 조건에 따라 현장 조작반(20)으로 출력되어 현장 시설을 제어한다.
아울러, 현장 서버(10)는 환경 정보와 상수원(예를 들면, 강물이나 저수지)의 수질 정보를 확인하여 전염소와 후염소의 투입량과 투입시기를 결정하여 현장 조작반(20)을 제어할 수 있다.
일반적으로 저수지에서의 여름철 성층이 발달되면 저층의 용존 산소(DO)가 빈 산소 상태가 되고, 퇴적물의 불용성 망간이 환원되어 용존성 망간의 형태로 용출된다. 이와 같은 용출 망간은 온도가 낮고, 수심이 증가될 수록 전도 현상(turn-over)이 발생 되어 취수장으로 유입된다.
따라서 본 발명은 현장 서버(10)에서 센서 부재(30)의 환경 정보를 통하여 상수원에서 망간의 농도가 높아지는 시기(전도현상의 발생 시기)를 예측하여 현장 조작반(20)을 제어할 수 있다.
센서 부재(30)는 수온을 감지하는 수온 감지 센서(31)와, 수심을 측정하는 수심 측정기(32)와, 수질을 계측하는 수질 계측기(33)와, 물의 탁도를 측정하는 탁도계(34), pH를 측정하는 pH 측정기(35) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기서 수온 감지 센서(31) 및 수심 측정기(32)는 저수지와 같은 상수원에 설치될 수 있으며, 수질 계측기(33)와 탁도계(34) 및 pH 측정기(35)는 착수정 내지 정수지(80)와 배출수지(90) 중 적어도 하나, 또는 그 사이를 연결하는 관로에 선택적으로 설치될 수 있다. 즉, 센서 부재(30)에 포함된 각각의 계측 및 감지 장치들은 복 수개로서 시설 전체 영역에 걸쳐 단독 또는 중복 설치되어 환경 정보 및 수질 정보를 측정한다.
아울러, 센서 부재(30)의 측정 데이터들은 현장 서버(10)로 출력되고, 현장 서버(10)는 이를 통하여 망간 유입 시기를 예측하여 현장 조작반(20)에 출력하고, 데이터베이스(10a)에 저장한다. 아울러 현장 서버(10)는 혼화지(40) 내지 정수지(80)에 연결되는 각 관로내의 수질, 탁도 및 pH의 측정 데이터를 분석하여 현장 조작반(20)을 직접 제어할 수 있다.
또한 센서 부재(30)의 측정 데이터들은 연결된 기술 진단용 단말(3)로 실시간 송신됨도 가능하다. 이는 현장 서버(10)에서 기술 진단용 단말(3)에 부여된 데이터 수신 자격에 따라 결정될 수 있다.
따라서 기술 진단용 단말(3)은 추적자 시험시에 데이터 획득과 이를 통한 평가 결과를 자동으로 산출할 수 있다.
여기서 현장 조작반(20)에서 획득된 데이터는 일반적으로 기술 진단에 사용되는 데이터에 해당되며, 이는 현장 시설의 종류에 따라 재설정될 수 있다. 즉, 본 명세어에서 기재된 데이터는 일 예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것이 아니다.
현장 조작반(20)은 응집제를 투입하는 응집제 투입부(21)와, 전염소를 투입하는 전염소 투입부(22)와, 후염소를 투입하는 후염소 투입부(23)와, pH 조절을 위한 수산화나트튬을 투입하는 pH 조절부(24)와, 현장 조작반(20) 작동에 따른 데이터를 획득하는 조작 감시부(25)를 포함한다.
응집제 투입부(21)는 혼화지(40)에 응집제 및 알칼리제를 투입한다. 여기서 응집제 투입부(21)는 설정 조건에 따른 자동 투입, 수동 투입, 현장 서버(10)의 제어에 의한 실시간 명령에 따른 투입이 가능하다.
예를 들면, 현장 서버(10)는 착수정의 수질 계측 데이터와, 수온 및 수질과 같은 환경 정보에 따라 응집제 투입량을 조절할 수 있다. 이는 현장 서버(10)의 연산모듈에 수온과 수질과 강수량에 따른 환경정보와, 수질 계측 정보를 통하여 산출된 응집제 필요량에 따라 응집제 투입부(21)가 작동될 수 있다.
아울러 응집제 투입부(21)는 응집제 투입량과 시간, 혼화지(40)의 유량 및 수위 정보를 생성하여 조작 감시부(25)로 출력한다.
전염소 투입부(22)는 침전조(50)의 출력측에서 현장 서버(10)의 제어에 따라 산출된 양에 따라 전염소를 투입한다. 예를 들면, 현장 서버(10)는 철과 망간이 높은 시기(예를 들면, 수온이 낮고 수위가 상승) 이면, 전염소 투입을 개시하거나 투입량을 증감시킬 수 있다.
따라서 전염소 투입부(22)는 현장 서버(10)의 제어에 따라서 전염소를 투입하며, 이때 투입된 염소량과, 시간, 유량, 유속 및 약제 탱크의 수위와 같은 데이터를 생성하여 조작 감시부(25)로 출력한다.
후염소 투입부(23)는 현장 서버(10)의 제어에 따라서 여과지(70)의 입력측과 출력측중 어느 하나(바람직하게로는 입력측) 또는 동시에 후염소를 투입한다. 여기서 후염소 투입부(23)는 후염소 투입시간과 투입량과 후염소 약제 탱크의 수위, 폭기 공급부(60)의 유량과 유속 및 유압을 포함한 정보를 생성하여 조작 감시부(25)로 출력한다.
pH 조절부(24)는 여과지(70)의 출력측에서 현장 서버(10)의 제어, 자동 설정 조건 및/또는 수동 조작에 의해 수산화나트륨(NaOH)을 투입한다.
예를 들면, 현장 서버(10)는 여과지(70)에서 정수된 정수의 수소이온농도(pH)를 확인하여 수산화나트륨(NaOH)의 적정량을 산출하여 pH 조절부(24)를 제어할 수 있다.
여기서 pH 조절부(24)는 수산화나트륨의 투입날짜와 시간, 투입량과 잔여량을 산출하여 조작 감시부(25)로 출력한다.
조작 감시부(25)는 현장 조작반(20)에 의해 작동되는 다 수개의 장치들로부투 생성된 데이터를 획득하여 이를 현장 서버(10)로 출력한다. 예를 들면, 조작 감시부(25)는 응집제 투입부(21) 내지 pH 조절부(24)의 약제 투입량과 잔여량, 투입시기와, 해당 정수 시설의 유량과 유속, 유압과 같은 관로 정보를 획득하여 현장 서버(10)로 출력한다.
아울러 조작 감시부(25)는 착수정 내지 정수지(80)에서 각각 설치되는 장치들(예를 들면, 펌프 모터, 수변전시설, 조명시설, 통신 장비)로부터 생성되는 데이터(예를 들면, 전력 사용량, 통신 오류, 고조파 발생률, 진동수, 모터의 회전수)를 획득하여 현장 서버(10)로 송신할 수 있다.
기술 진단용 단말(3)은, 예를 들면, 관제 서버(2)와 통신 가능하고, 현장 서버(10)와 우선 연결 가능한 태블릿 PC가 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기술 진단용 단말(3)의 상세한 설명은 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 기술 진단용 단말(3)을 도시한 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 기술 진단용 단말(3)은 접속 코드의 수신 및 출력을 제어하는 단말 제어부(310)와, 현장 서버(10) 및 관제 서버(2)와 통신을 수행하는 단말 통신부(320)와, 접속 코드 및 수신 데이터를 출력하는 단말 디스플레이(330)와, 데이터를 저장하는 메모리(340)를 포함한다.
이중 단말 통신부(320)는 통신 사업자가 제공되는 네트워크 환경을 통한 통신과, 현장 서버(10)에 유선과 무선으로 연결되는 근거리 통신 장치들이 포함될 수 있다. 이와 같은 원거리 및 근거리 통신 장치들은 일적으로 공지된 구성임에 따라 그 설명을 생략한다.
단말 디스플레이(330)는 접속 코드 및 수신 데이터와 기술진단 평가를 위한 기술 진단 평가 프로그램에 의한 화면을 출력한다. 여기서 단말 디스플레이(330)는 터치형 디스플레이로 구성될 수 있다
메모리(340)는 현장 서버(10)로부터 수신된 데이터를 저장한다.
단말 제어부(310)는 접속 코드를 단말 디스플레이(330)에 출력하도록 제어하는 코드 출력 모듈(311)과, 일회용 인증키를 저장 및 출력하는 일회용 인증키 저장 모듈(312)과, 현장 서버(10)의 데이터 수신을 제어하는 데이터 수신 제어 모듈(313)과, 기술 진단 평가용 앱을 구동시키는 앱 구동 모듈(314)과, 설정된 조건에 따라 소독능에 대한 평가 결과를 산출하는 소독능 평가 모듈(315)과, 추적자 시험 평가 결과를 산출하는 추적자 시험 모듈(316)과, 수질 관리 평가 결과를 산출하는 수질 관리 평가 모듈(317)과, 공정별 적정성 평가 결과를 산출하는 공정별 적정성 평가 모듈(318)과, 급수량의 분석 및 평가 결과를 산출하는 급수량 분석 모듈(319)을 포함한다.
코드 출력 모듈(311)은 관제 서버(2)로부터 수신된 접속 코드를 메모리(340)에 저장하고, 단말 디스플레이(330)로부터 입력된 명령에 따라 접속 코드를 단말 디스플레이(330)로 출력한다.
일회용 인증키 저장 모듈(312)은 관제 서버(2)로부터 수신된 일회용 인증키를 저장하고, 단말 디스플레이(330)를 통하여 입력된 명령에 따라 출력한다. 여기서 일회용 인증키는 작업자의 식별정보가 포함된 암호화 코드로 생성될 수 있고, 설정된 조건(예를 들면, 사용 여부, 사용 가능 기간)에 따라 자동 삭제된다.
또한, 일회용 인증키 저장 모듈(312)은 일회용 인증키의 사용 직후에 관제 서버(2)에 사용 정보를 송신한다. 따라서 관제 서버(2)는 현장 서버(10)와 기술 진단용 단말(3)로부터 각각 일회용 인증키를 통한 확인 요청과, 일회용 인증키 사용 정보가 모두 수신될 경우에 현장 서버(10)에 해당 기술 진단용 단말(3)의 접속 허가 신호를 송신할 수 있다.
아울러, 일회용 인증키 저장 모듈(312)은 NFC 태그와 NFC 컨트롤러로서 구비될 수 있다. 예를 들면, NFC 컨트롤러는 관제 서버(2)로부터 수신된 일회용 인증키를 NFC 태그에 기록한다.
또한, 현장 서버(10)는 이와 같은 일회용 인증키를 수신할 수 있도록 NFC 리더기를 추가로 구비할 수 있다.
데이터 수신 제어 모듈(313)은 현장 서버(10)로부터 데이터베이스(10a)에 저장된 데이터 및 실시간 계측 데이터(예를 들면 추적자 시험을 위한 정수지(80)의 불소 농도)를 수신하도록 단말 통신부(320)를 제어하고, 수신된 데이터를 메모리(340)에 저장한다.
앱 구동 모듈(314)은 기술 진단을 위한 항목별 입력과, 연산 결과와, 이를 통한 기술 진단 평가 결과(예를 들면, 양호, 보통, 불합격)를 산출하기 위하여 설정된 각각의 메뉴가 포함된 앱화면을 단말 디스플레이(330)에 출력하고, 선택된 메뉴에 따라 앱화면의 전환 및 메모리(340)에 저장된 데이터의 검색을 수행한다.
소독능 평가 모듈(315)은 앱 구동 모듈(314)과 연계되어 소독능 평가를 위한 기초 데이터를 검색하고, 이를 통하여 설정된 항목별 측정 결과와 평가 결과를 산출한다.
예를 들면, 소독능 평가 모듈(315)은 사용 용량을 산출하기 위하여 현장 서버(10)로부터 수신된 데이터를 확인하여 최저 수위와, 시설 용량을 확인하여 사용 용량과 시간당 최대 통과 유량을 산출하여 소독능 평가 조건을 산출한다.
그리고 소독능 평가 모듈(315)은 현장 서버(10)로부터 요청 및 수신한 설정기간 동안의 수질 데이터(예를 들면, 탁도, 잔류 소독제 농도, 수온, 수소 이온농도)를 확인하고, 정수지(80) 특성값(시설 사용 용량, 시간 당 통과 유량, 장폭비 환산계수, 체류 시간, 소독능 계산값)을 설정된 알고리즘 및 조건에 따라 산출하여 그 결과를 앱 구동 모듈(314)에 출력한다.
이중에서 소독능 평가 모듈(315)은 체류시간과 잔류 소독제 농도와 장폭비 환산계수를 통하여 소독능 계산값을 산출할 수 있고, 체류시간은 시설 사용 용량과 시간당 통과 유량을 통하여 산출되고, 장폭비 환산계수는 추적자 시험 모듈(316)에서 산출된 환산계수를 적용하고, 시설 사용 용량은 최저 수위를 기준으로 너비와 길이 높이 및 사용지수를 이용하여 산출된다.
아울러, 소독능 평가 모듈(315)은 위와 같은 수질 데이터와 특성값을 이용하여 년중 소독능 계산 결과를 산출하고, 해당 기간 중 최악의 수질 조건이 측정된 기간을 가정하여 평가 결과를 산출한다. 즉 소독 평가 모듈은 최악의 수질 조건이 측정된 기간 동안의 소독능 계산값이 설정된 조건(예를 들면, 2006.09.015일자 규정된 '정수 처리에 관한 기준')에 따라 평가 결과를 판정한다.
추적자 시험 모듈(316)은 단말 통신부(320)를 통하여 수신된 해당 여과수 처리 시설(1)의 정수지(80) 시설용량과 생산량을 확인하여 이론적 체류시간과, 평균 체류시간을 산출하고, 정수지(80)에 투입된 불소의 시간당 농도값을 통하여 실제 체류 시간과 환산 계수를 산출한다. 이와 같은 환산계수는 소독능 평가 모듈(315)로 출력된다.
즉, 본 발명은 실제 정수지(80) 현장에서 불소 투입과 동시에 추적자 시험 관련 데이터를 획득하여 환산계수의 산출이 가능하다.
급수량 분석 모듈(319)은 현장 서버(10)로부터 수신된 데이터를 통하여 일/월/년별 급수량과 관제 서버(2)를 통하여 수신되는 인근 지역의 전년도 물 소비량을 통하여 급수량의 적정성 여부를 평가한다.
급수량 분석 모듈(319)은 현장 서버(10)로부터 수신된 설정된 기간의 정수지(80)에서 공급되는 년도별 최대, 최소 및 평균 유량과, 시설 용량 및 일 평균 취수량과 일 최대 취수량의 데이터와, 전년도 최대 급수량을 교차 비교하여 급수 부족 발생 가능성을 판단한다. 즉, 전년도 최대 급수량이 시설 용량 이상이면, 급수량 부족으로 평가 결과를 산출하거나, 그 반대에 다른 평가 결과를 산출할 수 있다.
공정별 적정성 평가 모듈(318)은 여과수 처리 시설(1)내의 각 구성별로 체류시간과 여과속도를 통하여 산출되어 최종적으로 수량 관리의 평가 결과를 산출할 수 있다.
예를 들면, 착수정은 시설의 용량과 최소 체류 시간을 설정하여 최대 처리 수량을 산출한다. 여과지(70)는 여과속도와 최대 처리 가능 수량을 기준으로 판정할 수 있으며, 여과속도와 최대 처리 가능 수량에 대한 데이터는 현장 서버(10)로부터 수신될 수 있다. 정수지(80)는 소독능 만족 여부에 따라 그 평가결과를 산출한다.
즉, 공정별 적정성 평가 모듈(318)은 소독능 평가 모듈(315)과 연계될 수 있다.
아울러, 공정별 적정성 평가 모듈(318)은 위와 같은 각 구성들의 평가 결과에 따라 최종적으로 수량 관리 평가 결과를 산출할 수 있다. 수량 관리 평가 결과는 위에서 설명된 일별/최대 처리 수량을 기준으로 산출되며, 평가기준은 관제 서버(2)로부터 제공되는 기술진단 기준에 의해 결정된다.
수질 관리 평가 모듈(317)은 여과지(70)를 통하여 정수지(80)로 공급되는 물 또는 정수지(80)에서 급수관을 통하여 인근 지역으로 급수되는 물의 수질을 통하여 평가할 수 있다. 즉, 수질 관리 평가 모듈(317)은 현장 서버(10)에서 여과지(70) 및/또는 정수지(80)에서 계측된 수질 계측 데이터를 분석하고, 그 결과를 관제 서버(2)에서 제공된 기술 진단 기준과 비교하여 평가 결과를 산출할 수 있다.
예를 들면, 수질 관리 평가 모듈(317)은 현장 서버(10)에서 제공된 여과지(70)에서 정수지(80)로 공급되는 처리수의 탁도와 수소이온농도, 중금속 농도, 잔류 염소 및 소독부산물 데이터로 설정된 기간의 변화량을 산출한다. 그리고 수질 평가 모듈은 산출된 변화량과 설정된 기준을 비교하여 평가 결과를 산출한다.
상술한 소독능 평가 모듈 내지 급수량 분석 모듈(315~319)은 앱 구동 모듈(314)을 통하여 단말 디스플레이(330)에 출력된 메뉴 선택에 따라서 선택적으로 구동되고, 그 결과를 앱 구동 모듈(314)에 의해 구현되는 앱화면을 통하여 출력될 수 있다.
바람직하게로 앱 구동 모듈(314)은 문서 작성 프로그램과 연계되어 앱 화면에 출력된 데이터 및 그 평가 결과의 화면을 문서 작성 프로그램으로 변환 출력한다. 이는 작업자의 기술 진단용 보고서 작성을 위한 기초 데이터로 활용될 수 있다.
혼화지(40)는 정수처리를 위하여 필요한 약품(예를 들면, 응집제)이 공급되어 원수에 혼합된다. 혼화지(40)는 착수정으로부터 물이 유입되면, 응집제, 알칼리제 및 응집 보조제등이 투입되고, 혼화기나 수류 낙차를 이용하여 혼합시킨다.
침전조(50)는 수중의 현탁물질을 밀도차를 이용하여 침강시키고 고체와 액체를 분리한다. 여기서 침전조(50)는 배출되는 원수를 폭기 공급부(60)를 통하여 여과지(70)로 공급한다.
폭기 공급부(60)는 폭기 방식으로 여과지(70)에 침전조(50)에서 공급된 원수를 공급한다. 예를 들면, 폭기 공급부(60)는 침전조(50)에서 공급된 원수에 공기를 주입하여 수 처리를 위한 생물학적 반응을 촉진 시킨다.
이와 같은 폭기 방식은 일반적으로 폐수 처리 시설에서 오염된 폐수에 산소량을 높이기 위한 방식이나, 본 발명에서는 원수의 생물학적 반응도를 높이도록 하여 망간 제거를 위하여 투입되는 염소량을 감소시킬 수 있고, 여과지(70)에 망간사의 비율을 줄이거나, 모래사로서 이루어진 여재층을 사용할 수 있도록 하고, 염소의 교반율을 높일 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 본 발명은 위와 같은 폭기 공급부(60)의 추가로 인하여 여과지(70)에서 배출된 정수에 후염소가 투입되는 방식이 아닌 여과지(70)의 입력측에서 후염소를 투입한다. 이는 후염소의 과다 투입에 따른 냄새를 방지할 수 있다.
여과지(70)는 모래사 또는 망간사로 이루어진 여재층을 통하여 폭기 공급부(60)에서 공급되는 원수에서 망간 성분을 제거한다. 여기서 여과지(70)와 폭기 공급부(60)는 도 5를 참조하여 후술한다.
배출수지(90)는 여과지(70)의 역세척과정에서 발생된 역세척수를 수집하여 상수원으로 배출한다.
정수지(80)는 상수도에 연결되어 여과지(70)에서 배출된 정수를 공급한다.
아울러, 여과지(70)에서 정수지(80) 사이에는 바이패스 관로(C)가 형성될 수 있다. 예를 들변, 바이패스 관로(C)는 여과지(70)에서 배출된 정수의 수질을 계측하는 수질 계측기(33)와 pH 측정기(35)가 설치되어 물의 수질을 계측하고, 그 결과에 따라 현장 조작반(20)에서 바이패스 관로(C)를 개폐하여 여과지(70)와 정수지(80) 사이의 관로를 차단하고, 폭기 공급부(60)의 입력측으로 바이패스 시킬 수 있다.
이를 위하여 여과지(70)와 정수지(80) 사이의 관로에는 현장 조작반(20)의 제어에 의하여 관로를 개폐할 수 있는 전자식 밸브가 설치된다.
도 5는 본 발명의 여과지(70)를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에서 폭기 공급부(60)는 여과지(70)에서 침전조(50)로부터 공급되는 원수를 폭기식으로 공급하는 폭기 노즐(62)과, 폭기 노즐(62)의 토출 압력을 발생시키는 원수 공급 펌프(61)를 포함한다.
여기서 폭기 노즐(62)은 원수 공급 펌프(61)에 의해 발생된 에너지로서 여과지(70)의 상측에서 침전조(50)에서 공급된 원수를 분무식으로 토출하며, 바람직하게로는 좌우측으로 회전되면서 분사하도록 회전식 노즐이 구비될 수 있다. 회전식 노즐에 대한 기구적 및 전기적 구성은 일반적으로 공지된 장치를 적용한다.
여과지(70)는 폭기 공급부(60)로부터 공급된 원수를 1차 여과시키는 제1여과부(710)와, 제1여과부(710)에서 하향된 단을 이루어 2차 여과시키는 제2여과부(720)와 제1여과부(710)와 제2여과부(720)를 구획하는 구획벽(730)과, 제2여과부(720)에서 여과 처리된 상수를 정수지(80)로 배출시키는 상수 처리부(740)와, 제2여과부(720)의 역세척수를 배출시키는 퇴거로(750)와, 제1여과부(710) 및 제2여과부(720)에서 역세척용 공기를 공급하는 복 수개의 스트레이너(790)와, 스트레이너(790)를 지지하는 복 수개의 집수판(780)을 포함할 수 있다.
제1여과부(710)는 제2여과부(720) 사이에 직립된 구획벽(730)에 의하여 구획되어, 복 수개의 집수판(780)의 상측에서 적층된 제1여재층과, 집수판(780)의 하측에서 제1여재층에 의해 여과된 1차 여과수를 제2여과부(720)로 안내하는 상수로(714)가 형성된다.
여기서 제1여재층은 활성탄으로 이루어져 소정의 두께로서 층을 이룬다. 따라서 제1여재층은 폭기 공급부(60)에서 공급된 원수를 1차 여과시켜 상수로(714)로 배출시킨다.
상수로(714)는 제1여재층의 하측, 즉 집수판(780)의 하측에서 1차 여과수를 제2여과부(720)로 전달하는 통로를 형성한다.
바람직하게로는 상수로는 제1여재층을 지지하는 집수판(780)을 지지할 수 있고, 중앙에 관통구가 형성되는 복 수개의 지지벽을 더 포함할 수 있다. 도면에는 제1여과부(710)에서 지지벽이 생략되었으나 이는 제2여과부(720)의 관통구(741a)가 구비된 지지벽(741)과 동일한 구조를 갖을 수 있다.
또한, 구획벽(730)은 상수로에 연통되어 제2여과부(720)의 상측으로 1차 여과수를 안내하도록 관통된 안내구(731)를 포함한다.
또한, 제1여과부(710)는 스트레이너(790)에 고압의 공기를 분사하도록 공기를 공급하는 제1블로워(771)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제1여과부(710)는 활성탄으로 이루어진 제1여재층의 역세척을 위하여 스트레이너(790)를 통하여 고압의 공기를 분사하기에 빠른 시간 내에 역세척이 진행될 수 있다.
또한, 제1여과부(710)는 보다 빠른 역세척을 위하여 제1여과부(710)의 수면에서 물에 유속을 갖도록 공기 분사 노즐(715)과 공기 분사 노즐(715)에 공기를 공급하는 제2블로워(772)가 추가 될 수 있다. 공기 분사 노즐(772)은 제1여과부(710)의 수면에 고압의 공기를 분사하여 수면에 부유된 부유물을 구획벽(730)으로 넘겨서 제2여과부(720)로 배출시킬 수 있다.
즉, 제1여과부(710)는 제1여재층에 이물질이 형성됨에 따라 제1여과부(710)의 수면이 상승되어 구획벽(730)과 일치되는 수면을 이루면, 제1블로워(771)가 동작되어 스트레이너(790)를 통하여 고압의 공기가 분사됨에 따라 제1여재층의 이물질이 탈리되어 수면위에 부유한다. 그러면, 제2블로워(772)가 동작되어 공기 분사 노즐(715)을 통하여 수면위에 고압의 공기를 분사한다. 따라서 수면에 부유된 부유물은 공기 분사 노즐(715)에 의해 발생된 압력에 의해 물과 함께 제2여과부(720)로 배출된다.
이와 같은 제1블로워(771)와 제2블로워(772)의 작동을 위하여 제1여과부(710)는 수위 감지 센서가 추가될 수 있다.
여기서 제1여과부(710)는 양측 벽면에 각각 형성된다. 즉, 종래에는 침전조(50)를 통하여 공급되는 원수가 위어(Weir)를 통하여 여재층이 형성된 여과지로 공급되었으나, 본 발명에서는 제1여과부(710)가 위어(Weir) 대신 원수를 제2여과지(70)로 공급하되, 제1여재층으로 1차 여과를 진행함에 차이가 있다.
이와 같은 구조는 원수의 여과를 1차와 2차로 진행함에 따라 여과지(70)에서의 생물학적 반응과, 망간 제거 가능성을 보다 향상시킬 수 있도록 하여 고가의 망간사를 이용한 여재층과, 염소 투입량을 절감하기 위한 것이다.
제2여과부(720)는 제1여과부(710)와 하향된 단을 이루며 퇴거로(750)를 사이에 2구역으로 분할되며, 제2여재층(722)을 지지하는 복 수개의 집수판(780)과, 복 수개이 스트레이너(790)를 구비한다.
여기서 제2여과부(720)의 스트레이너(790)는 퇴거로(750)의 하측에서 연결되는 공기 공급 배관(761)을 통하여 공급된 공기를 제2여재층(722)으로 토출한다.
상수 처리부(740)는 제2여재층(722)의 하측, 즉 집수판(780)의 하측에서 정렬되는 복 수개의 지지벽으로서 형성되는 관로를 형성한다. 여기서 상수 처리부(740)는 퇴거로(750)의 하측에서 연장되는 공기 공급 배관(761) 및 역세척수 공급 배관(762)을 통하여 공급된 공기와 역세척수를 집수판(780)을 통하여 제2여재층(722)으로 전달한다.
제2여재층(722)은, 예를 들면, 망간사로 이루어지거나 자갈과 중모래와 사모래가 순차적으로 적층되는 모래사로 이루어질 수 있다.
여기서 본 발명은 제1여재층 및 제2여재층(722)으로 미세 공기 버블을 공급하여 제1여재층 및 제2여재층(722)에 형성된 이물질의 탈리를 보다 가속화시킬 수 있도록 미세 버블의 생성이 가능한 스트레이너(790)를 제공할 수 있다.
이와 같은 스트레이너(790)의 구조는 도 6과 도 7을 참조하여 설명한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 환경 정보를 이용한 여과수 처리 시설(1)에서 여과지(70)에 설치되는 스트레이너(790)는 하측에서 공기를 전달하는 봉형의 노즐 본체(793)과, 노즐 본체(793)의 상단에 탈부착 되어 공기를 토출시키는 상부 노즐(792)과, 상부 노즐(792)의 상단에서 설치되어 상부 노즐(792)에서 토출된 공기 방울을 분리시키는 미세 버블캡(791)을 포함한다.
노즐 본체(793)는 상면이 개방되고 직립된 봉형의 몸체로 이루어져 내측에 공기를 전달하는 중공(793c)이 형성되고, 상단에서 외측으로 확장된 상부단(793a)과, 상부단(793a)의 상면에서 하향된 홈으로 이루어지는 체결홈(793b)과, 하측에서 외면에 복 수개의 하부 통공(793d)을 포함한다.
여기서 상부단(793a)은 노즐 본체(793)의 상단에서 외측으로 확장된 상면을 이루고, 체결홈이 상면에서 내향 형성된다. 여기서 체결홈은 상부 노즐(792)이 체결될 수 있도록 나사선이 형성될 수 있다.
즉, 노즐 본체(793)는 공기 공급 배관(761)을 통하여 공급된 공기를 상부 노즐(792)으로 전달한다.
상부 노즐(792)은 하면이 개방되고 상면이 밀폐된 봉형의 몸체 외면에서 다 수개가 관통 형성된 상부 통공(792a)과, 봉형의 몸체 하측에서 외측으로 확장되는 하부단(792b)과, 하부단(792b)의 하면에서 하향 돌출된 삽입단(792c)과, 몸체의 상단 외면에서 미세 버블캡(791)과 체결되는 체결단(792e)을 포함한다.
상부 통공(792a)은 복 수개가 관통 형성되어 노즐 본체(793)을 통하여 이동되는 공기를 배출시킨다. 여기서 배출된 공기 방울은 미세 버블캡(791)을 통하여 보다 미세 사이즈로 분할된다.
하부단(792b)은 상부 노즐(792)의 하측에서 외측으로 확장되어 노즐 본체(793)의 상부단(793a)에 밀착된다.
삽입단(792c)은 하부단(792b)의 하면에서 하향 돌출되어 상부단(793a)의 상면에 내향된 체결홈(793b)에 삽입된다. 여기서 삽입단(792c)은 외면에서 체결홈(793b)과 결합될 수 있도록 나사산이 형성될 수 있다.
또는 삽입단(792c)과 체결홈(793b)은 억지 끼움식으로 체결될 수 있다. 이는 체결홈(793b)의 내측에 오링과 같은 탄성체를 삽입하여 이루어질 수 잇다.
체결단(792e)은 상부 노즐(792)의 상단 외면에 형성되어 미세 버블캡(791)이 체결될 수 있다. 이를 위하여 체결단(792e)은 외면에서 복 수개의 나사산이 형성되어 미세 버블캡(791)의 내면에서 형성된 나사산과 일치되는 구조로 이루어진다.
미세 버블캡(791)은 상면에서 하향 연장되어 상부 노즐(792)의 외면에 체결되는 체결관(791c)과, 상면에서 외측으로 경사지도록 연장되는 경사판(791a)과, 경사판(791a)에서 관통 형성된 다 수개의 미세 통공(791b)을 포함할 수 있다.
체결관(791c)은 상면에서 하향 연장되어 상부 노즐(792)의 상단 외측에 체결된다. 이를 위하여 체결관(791c)은 내면에서 상부단(793a)의 체결단(792e)에 형성된 나사산과 일치되는 나사산을 구비할 수 있다.
또는 체결관(791c)은 체결단(792e)의 외면에 억지 끼움식으로 체결될 수 있으며, 이를 위하여 체결단(792e)의 외면에 탄성판이 추가될 수 있다.
경사판(791a)은 상면에서 외측으로 하향 경사지도록 연장된다. 여기서 미세 통공(791b)은 경사판(791a)에 형성됨에 따라 상부 노즐(792)의 상부 통공(792a)에 비하여 작은 직경으로 형성된다. 미세 통공(791b)은 상부 통공(792a)을 통하여 배출된 공기 방울을 보다 작은 사이즈의 공기 방울로 분할시킬 수 있다. 즉, 미세 버블캡(791)은 미세 공기 방울을 생성하여 제1여재층 및 제2여재층(722)에 공급된다.
아울러 경사판(791a)의 끝단은 상부 노즐(792)의 하부단(792b)과 일치되는 높이까지 하향 연장됨이 바람직하다.
본 발명에 따른 환경 정보를 이용한 여과수 처리 시설(1)과, 그 여과수 처리 시설(1)의 기술 진단이 가능한 모바일 단말을 구비한 기술 진단 시스템의 상세 구성을 상술한 바와 같다.
이하에서는 위 구성들에 의해 달성되는 환경 정보를 이용한 여과수 처리 시설(1)의 기술 진단이 가능한 모바일 단말을 구비한 기술 진단 시스템의 기술 진단 방법을 설명한다.
도 8은 본 발명의 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 방법을 도시한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명은 관제 서버(2)의 구동단계와, 기술 진단용 단말(3)의 구동 단계와 현장 서버(10)의 구동 단계를 포함한다.
이중 관제 서버(2)의 구동 단계는 기술 진단용 단말(3)을 등록하는 S11 단계와, 일회용 인증키를 송신하는 S12 단계와, 접속 코드의 생성을 요청하는 S13 단계와, 접속 코드를 기술 진단용 단말(3)에 송신하는 S14 단계와, 현장 서버(10)로 부터 기술 진단용 단말(3)의 일회용 인증키 확인 요청을 수신하는 S15 단계와, 일회용 인증키 확인 정보를 송신하는 S16 단계를 포함한다.
S11 단계는 기술 진단용 단말(3)에서 관제 서버(2)에 등록 요청 신호가 접수되면, 해당 기술 진단용 단말(3)의 정보를 등록하는 단계이다. 여기서 관제 서버(2)는 기술 진단용 단말(3)이 속한 업체 정보와 계약 정보를 저장하고, 해당 기술 진단용 단말(3)의 기술 진단 대상이 되는 여과수 처리 시설(1)의 정보와 기술진단 기준 정보를 제공할 수 있다.
S12 단계는 관제 서버(2)에서 일회용 인증키를 생성 후 기술 진단용 단말(3)에 송신하는 단계이다. 일회용 인증키는 설정된 조건에 따라 자동삭제되며, 기술 진단용 단말(3)의 식별 정보와 데이터 수신 범위가 설정된 자격을 포함한다. 아울러 관제 서버(2)는 일회용 인증키에 발행 정보를 저장하고, 이후 현장 서버(10)로부터 일회용 인증키에 대한 확인 요청이 수신되면 이에 응답한다.
S13 단계는 기술 진단용 단말(3)의 등록이 완료되면, 해당 기술 진단용 단말(3)의 계약 정보에 포함된 여과수 처리 시설(1)의 현장 서버(10)에 접속 코드의 발행을 요청하는 단계이다. 여기서 기술 진단용 단말(3)은 대상 시설물의 기술 진단시마다 해당 시설물의 여과수 처리 시설(1)에서 생성된 데이터를 요청 및 수신할 수 있도록 접속 코드를 발행 요청할 수 있다.
또한, 기술 진단용 단말(3)은 하나의 시설물에서 복 수개가 신청 및 등록될 수 있고, 각각 수신 데이터의 범위가 다르게 설정될 수 있기에 접속 코드가 기술 진단용 단말(3)별로 발행됨이 바람직하다. 이와 같은 접속 코드의 발행 숫자는 기술 진단용 업체에서 등록시에 설정될 수 있다.
S14 단계는 관제 서버(2)에서 현장 서버(10)로부터 발행된 접속 코드를 기술 진단용 단말(3)에 송신하는 단계이다.
S15 단계는 현장 서버(10)로부터 일회용 인증키의 확인 요청을 접수받는 단계이다. 따라서 관제 서버(2)는 현장 서버(10)로부터 수신된 일회용 인증키의 확인 요청에 대하여 해당 일회용 인증키의 유효성과, 데이터 수신 가능한 자격과 범위 정보를 확인하여 현장 서버(10)로 송신한다.
기술 진단용 단말(3)의 구동 단계는 관제 서버(2)에 계약 정보와 함께 등록 요청하는 S21 단계와, 일회용 인증키를 수신 및 저장하는 S22 단계와, 관제 서버(2)로부터 수신된 접속 코드를 출력하여 현장 서버(10)에 데이터를 요청하는 S23 단계와, 에러가 발생되었다면 일회용 인증키를 송신하는 S24 단계와, 관제 서버에 일회용 인증키 사용 정보를 송신하는 S25 단계와, 현장 서버(10)로부터 데이터를 수신하여 기술진단 평가를 진행하는 S26 단계를 포함한다.
S21 단계는 기술 진단용 단말(3)의 등록을 관제 서버(2)에 요청하는 단계이다. 여기서 기술 진단용 단말(3)은 계약 정보와, 계약 정보에 포함된 시설물의 기술 진단을 위하여 사용되는 기술 진단용 단말(3)의 숫자와 정보(사용자, 이메일, 연락처, 아이디와 패스워드)를 모두 등록한다.
S22 단계는 기술 진단용 단말(3)에서 일회용 인증키를 수신 및 저장하는 단계이다. 일회용 인증키는 암호화된 코드로 생성된다. 아울러 일회용 인증키는 일회용 인증키 저장 모듈(312)에 저장되며, 바람직하게로 일회용 인증키는 NFC 태그에 기록될 수 있다.
S23 단계는 기술 진단용 단말(3)에서 관제 서버(2)를 통하여 접속 코드를 수신하고, 이를 통하여 현장 서버(10)에 데이터를 요청하는 단계이다. 여기서 기술 진단용 단말(3)은 단말 디스플레이(330)를 통하여 접속 코드를 출력한다. 따라서 현장 서버(10)는 S23 단계에서 코드 감지부(14)를 통하여 기술 진단용 단말(3)의 접속 코드를 수신하여 유효 여부를 판단한다.
S24 단계는 기술 진단용 단말(3)에서 접속 코드에 오류가 발생되었을 경우에 일회용 인증키를 송신하는 단계이다. 예를 들면, 접속 코드는 네트워크 환경에 따라 관제 서버(2)와 기술 진단용 단말(3)간의 통신 오류 또는 기술 진단용 단말(3)의 에러로 인하여 손상, 삭제, 미수신되는 상황이 발생될 수 있다.
따라서 현장 서버(10)는 S32 단계를 통하여 접속 코드가 인식되지 못하거나, 기술 진단용 단말(3)에서 오류가 발생되면, 작업자는 NFC 태그를 현장 서버(10)의 NFC 리더기에 태깅하여 일회용 인증키를 현장 서버(10)로 송신한다.
그러면, 현장 서버(10)는 관제 서버(2)에 일회용 인증키의 확인을 요청하고, 관제 서버(2)는 S15 단계를 통하여 일회용 인증키의 유효성을 판단하여 그 결과를 현장 서버(10)로 출력한다. 따라서 현장 서버(10)는 기술 진단용 단말(3)에 데이터를 제공한다.
S26 단계는 기술 진단용 단말(3)에서 현장 서버(10)로부터 수신된 데이터와 관제 서버(2)에서 제공되는 지역 정보(예를 들면, 년간 물 소비량, 가구수)와 기술 진단 기준(예를 들면, 소독능 평가 기준, 공정별 적정성 평가 기준, 급수량 평가 기준, 수질 관리 평가 기준)를 통하여 기술 진단 평가를 수행하는 단계이다.
예를 들면, 작업자는 현장 서버(10)와 기술 진단용 단말(3)을 유선 연결한 뒤에 단말 디스플레이(330)에 출력된 앱화면을 통하여 자신이 수행 및/또는 요청하고자 하는 평가 항목 및/또는 데이터를 선택한다.
그러면 현장 서버(10)는 데이터베이스(10a)에 저장된 데이터 및/또는 실시간으로 측정되는 데이터를 기술 진단용 단말(3)에 제공한다. 이때, 현장 서버(10)는 해당 기술 진단용 단말(3)에 부여된 데이터 수신 가능 범위에 속한 데이터만을 송신한다.
그러므로 기술 진단용 단말(3)은 여과수 처리 시설(1)의 누적된 데이터를 분석 및 연산하여 기술 진단으로 설정된 항목별 평가 결과를 산출한다. 이와 같은 기술진단 평가 결과는 단말 디스플레이(330)를 통하여 출력되며, 바람직하게로는 기술 진단용 단말(3)의 앱 구동 모듈(314)은 기록 생성 모듈(113)과 연계되어 수신된 데이터를 문서 프로그램을 통하여 출력할 수 있도록 하여 기술 진단 보고서 작성을 가능하게 할 수 있다.
기술 진단용 단말(3)의 기술 진단은 추적자 시험에 의한 수질 관리 평가와, 기초 능력 평가를 통하여 진행될 수 있다. 이중 추적자 시험에 따른 수질 관리 평가는 도 9의 S210 단계와 도 10의 S220 단계를 참조하여 설명하고, 기초 능력 평가는 도 11의 S230 단계를 참조하여 설명한다.
도 9는 S210 단계를 도시한 순서도이다.
도 9를 참조하면, S210 단계는 추적자 시험 단계이다. 추적자 시험은 앱 구동 모듈(314)을 통하여 추적자 시험 메뉴가 선택되는 S211 단계와, 추적자 시험을 위한 수질 계측기(33)를 선택하는 S212 단계와, 시간대별 농도 측정 데이터 수신 및 분석하는 S213 단계와, 체류 시간 및 환산 계수를 산출하는 S214 단계와, 결과값을 저장하는 S215 단계를 포함한다.
S211 단계는 기술 진단용 단말(3)에서 추적자 시험 선택 명령이 입력되는 단계이다. 작업자는 단말 디스플레이(330)에 출력된 앱 화면을 통하여 추적자 시험 메뉴를 선택한다. 따라서 앱 구동 모듈(314)은 이에 따라 추적자 시험 모듈(316)이 연동되는 앱 화면을 출력한다.
S212 단계는 앱 구동 모듈(314)에서 시설 정보를 요청하고, 불소 투입 후 농도 계측이 가능한 수질 계측기(33) 리스트를 출력하는 단계이다. 여기서 앱 구동 모듈(314)은 현장 서버(10)의 시설 정보를 출력하고, 정수지(80)의 수질을 계측할 수 있는 수질 계측기(33) 리스트를 출력한다. 이와 같은 수질 계측기(33) 및 시설정보는 현장 서버(10)로부터 요청될 수 있다.
따라서 작업자는 추적자 시험에 필요한 데이터의 실시간 출력이 가능한 수질 계측기(33) 및 기타 장비를 선택할 수 있다.
그러면 앱 구동 모듈(314)은 선택신호를 현장 서버(10)로 요청하고, 현장 서버(10)는 선택된 계측 장비에서 발생된 데이터를 실시간으로 출력하도록 연계 설정한다.
S1213 단계는 기술 진단용 단말(3)에서 추적자 시험 모듈(316)이 활성화되어 현장 서버(10)로부터 수신되는 불소의 시간대별 농도를 분석하는 단계이다.
예를 들면, 작업자는 정수지(80)의 설정된 위치에서 불소를 주입하고, 기술 진단용 단말(3)을 통하여 현장 서버(10)에 정수지(80)의 수질 계측 정보를 요청한다. 따라서 현장 서버(10)는 정수지(80)에 설치된 수질 계측기(33)에서 감지된 불소의 농도 및 기타 수질 감지신호를 기술 진단용 단말(3)로 실시간 출력한다.
여기서 데이터 수신 제어 모듈(313)은 연계 설정된 수질 계측기(33)의 데이터를 메모리(340)에 저장하고, 추적자 시험 모듈(316)은 메모리(340)에 저장된 데이터를 실시간으로 분석한다. 아울러 추적자 시험 모듈(316)은 위와 같이 실시간으로 수신되는 시간대별 농도 변화를 그래프 또는 설정된 표시 도구로 변환하여 단말 디스플레이(330)에 출력할 수 있다.
S214 단계는 추적자 시험 모듈(316)에서 시간대별 농도 변화와, 시설정보(예를 들면,시설 용량, 평균 생산량)를 통하여 이론 체류 시간과, 평균 체류시간, 실제 체류시간을 통하여 환산 계수를 산출하는 단계이다.
여기서 이론 체류시간 및 평균 체류시간은 현장 서버(10)로부터 누적 및 수신된 데이터이고, 시간대별 농도 변화는 불소 투입 후 실시간으로 수신된 데이터이다. 즉, 추적자 시험 모듈(316)은 현장 서버(10)의 누적 데이터와, 관제 서버(2) 및/또는 현장 서버(10)의 시설정보와, 실시간 수신 데이터를 이용하여 환산 계수를 현장에서 즉시 산출할 수 있다.
S215 단계는 추적자 시험 모듈(316)의 산출 결과를 저장하는 단계이다. 추적자 시험 모듈(316)은 산출된 환산계수 및 체류 시간을 메모리(340)에 저장하고, 그 결과는 후술되는 S220 단계의 소독능 평가 과정에서 활용된다.
도 10은 S220 단계를 도시한 순서도이다.
도 10을 참조하면, S220 단계는 수질 데이터를 수신하는 S221 단계와, 정수지(80) 특성값을 산출하는 S222 단계와, 년중 소독능 계산값을 산출하는 S223 단계와, 최악의 수질 조건을 가정한 소독능 계산값을 설정하는 S224 단계와, 최악의 수질 조건에서 산출된 소독능 계산값이 기술진단 기준에 부합되는 지를 판단하여 평가 결과를 산출하는 S225 단계와, 결과값을 저장 및 출력하는 S226 단계를 포함한다.
S221 단계는 소독능 평가 모듈(315)에서 앱 구동 모듈(314)과 연계되어 소독능 평가를 위한 수질 데이터를 요청 및 수신하는 단계이다. 앱 구동 모듈(314)은 선택된 메뉴 및 입력된 명령에 따라 현장 서버(10)를 통하여 소독능 평가를 위한 수질 데이터를 요청할 수 있다.
여기서 수질 데이터는 정수지(80)의 수질 계측기(33)에서 계측된 데이터(예를 들면, 탁도, 잔류 소독제 농도, 수온, 수소 이온 농도(pH))로서 다년 및/또는 수개월간 누적된 데이터이다.
S222 단계는 소독능 평가 모듈(315)에서 현장 서버(10)로부터 수신된 시설정보를 요청 및 ㅅ쉰하고, 이를 통하여 정수지(80) 특성값을 산출하는 단계이다. 소독능 평가 모듈(315)은 현장 서버(10)로부터 수신된 시설정보(정수지(80)의 너비, 길이 높이와 사용지수, 시설용량)를 이용하여 정수지(80) 특성값(시설 사용 용량, 시간 당 통과 유량, 장폭비 환산계수, 체류 시간, 소독능 계산값)을 설정된 알고리즘 및 조건에 따라 산출하여 그 결과를 앱 구동모듈에 출력한다.
이중에서 소독능 평가 모듈(315)은 체류시간과 잔류 소독제 농도와 장폭비 환산계수를 통하여 소독능 계산값을 산출할 수 있고, 체류시간은 시설 사용 용량과 시간당 통과 유량을 통하여 산출되고, 장폭비 환산계수는 추적자 시험 모듈(316)에서 산출된 환산계수를 적용하고, 시설 사용 용량은 최저 수위를 기준으로 너비와 길이 높이 및 사용지수를 이용하여 산출된다.
S223 단계는 소독능 평가 모듈(315)에서 설정된 기간(예를 들면, 년/Year)중 소독능 계산값을 산출하는 단계이다. 소독능 평가 모듈(315)은 수질 데이터와 정수지(80) 특성값을 이용하여 년중 소독능 계산 결과를 산출한다.
즉, 소독능 평가 모듈(315)은 현장 서버(10)에 누적 저장된 데이터를 이용하여 설정된 기간 동안의 년중 소독능 계산값을 산출할 수 있다. 년중 소독능 계산값은 월별 및 일별 소독능 계산값을 포함할 수 있다.
S224 단계는 소독능 평가 모듈(315)에서 산출된 설정된 기간중에서 최악의 수질이 감지된 기간의 소독능 계산값을 선택하는 단계이다.
S225 단계는 소독능 평가 모듈(315)에서 최악의 수질 조건을 갖는 기간 동안의 소독능 계산값과 기술진단 안전 기준의 소독능 계산값을 비교하여 그 평가 결과를 산출하는 단계이다. 즉, 소독능 평가 모듈(315)은 설정된 기간중에서 최악의 수질 조건이 감지된 기간동의 소독능 계산값을 통하여 해당 여과수 처리 시설(1)의 소녹능을 평가하고 그 결과를 출력 및 저장한다.
S226 단계는 소독능 평가 모듈(315)에서 산출된 소독능 평가 결과를 저장하고, 앱 구동 모듈(314)에 의해 앱화면에 출력하는 단계이다.
즉, 본 발명은 기술 진단 업체의 작업자가 데이터의 분석과 이를 통한 연산 과정이 모두 기술 진단용 단말(3)으로 통하여 진행됨에 따라 소독능 평가를 위한 작업 시간이 단축될 수 있고, 현장 실사 과정중에 소독능 평가 결과를 산출할 수 있어 매우 신속한 것을 특징으로 한다.
도 11은 S230 단계를 도시한 순서도이다.
도 11을 참조하면, S230 단계는 급수량 분석을 진행하는 S231 단계와, 공정별 적정성을 평가하는 S232 단계와, 수질 관리 평가를 진행하는 S233 단계와, 급수량 분석 내지 수질 관리 평가 결과를 종합하여 기초 능력 평가 결과를 산출하는 S234 단계와, 평가 결과를 저장 및 출력하는 S235 단계를 포함한다.
S231 단계는 급수량 분석 모듈(319)에서 현장 서버(10)로부터 수신된 데이터를 통하여 일/월/년별 급수량과 관제 서버(2)를 통하여 수신되는 인근 지역의 전년도 물 소비량을 통하여 급수량의 적정성 여부를 평가하는 단계이다.
여기서 기술 진단용 단말(3)은 단말 디스플레이(330)를 통하여 입력된 명령에 따라 급수량 분석 모듈(319)이 활성화된다. 급수량 분석 모듈(319)은 현장 서버(10)로부터 수신된 설정된 기간의 정수지(80)에서 공급되는 년도 별 최대, 최소 및 평균 유량과, 시설 용량 및 일 평균 취수량과 일 최대 취수량의 데이터와, 전년도 최대 급수량을 교차 비교하여 급수 부족 발생 가능성을 판단한다.
예를 들면, 급수량 분석 모듈(319)은 전년도 최대 급수량이 시설 용량 이상이면, 급수량 부족으로 평가 결과를 산출하거나, 그 반대에 다른 평가 결과를 산출할 수 있다.
S232 단계는 공정별 적정성 평가 모듈(318)에서 여과수 처리 시설(1) 내의 각 구성별(착수정, 침전조(50), 여과지(70))로 체류시간과 여과속도를 통하여 산출되어 최종적으로 수량 관리의 평가 결과를 산출하는 단계이다.
예를 들면, 공정별 적정성 평가 모듈(318)은 착수정 시설의 용량과 최소 체류 시간을 설정하여 최대 처리 수량을 산출한다. 또한, 공정별 적정성 평가 모듈(318)은 여과지(70)의 여과속도와 최대 처리 가능 수량을 기준으로 판정할 수 있다. 여기서 여과속도와 최대 처리 가능 수량에 대한 데이터는 현장 서버(10)로부터 수신될 수 있다.
또한, 공정별 적정성 평가 모듈(318)은 소독능 평가 모듈(315)의 평가 결과를 확인하여 소독능 만족 여부를 반영할 수 있다.
아울러, 공정별 적정성 평가 모듈(318)은 위와 같은 각 구성들의 평가 결과에 따라 최종적으로 수량 관리 평가 결과를 산출한다. 수량 관리 평가 결과는 위에서 설명된 일별/최대 처리 수량을 기준으로 산출되며, 평가기준은 관제 서버(2)로부터 제공되는 기술진단 기준에 의해 결정된다.
S233 단계는 수질 관리 평가 모듈(317)에서 여과지(70)를 통하여 정수지(80)로 공급되는 물 또는 정수지(80)에서 급수관을 통하여 인근 지역으로 급수되는 물의 수질을 확인하여 평가 결과를 산출하는 단계이다.
수질 관리 평가 모듈(317)은 현장 서버(10)에서 제공된 여과지(70)에서 정수지(80)로 공급되는 처리수의 탁도와 수소이온농도, 중금속 농도, 잔류 염소 및 소독부산물 데이터로 설정된 기간의 변화량을 산출한다. 그리고 수질 관리 평가 모듈(317)은 산출된 변화량과 설정된 기준을 비교하여 평가 결과를 산출한다.
S234 단계는 앱 구동 모듈(314)에서 급수량과 수량 및 수질 관리 평가 결과를 모두 종합하여 기초 능력 관리 평가 결과를 출력하는 단계이다. 앱 구동 모듈(314)은 급수량 분석 모듈(319)과, 공정별 적정성 평가 모듈(318)가 수질 관리 평가 모듈(317)에서 산출된 평가 결과를 확인하여 설정된 기준에 따라서 종합적으로 기초 능력 평가 결과를 출력할 수 있다.
S235 단계는 기초 능력 관리 평가 결과를 메모리(340)에 저장하는 단계이다. 여기서 S210 단계 내지 S230 단계는 관제 서버(2)로 송신 및 저장될 수 있고, 이는 클라우드 방식으로 기술 진단용 단말(3) 외의 기술진단 업체의 등록 단말(예를 들면, 데스크탑)에서 관련 자료의 검색 및 다운로드 하도록 설정할 수 있다.
즉, 본 발명은 현장 서버(10)와 직접 통신이 가능한 기술 진단용 단말(3)과, 관제 서버(2)에 저장된 기술진단 평가 및 관련 데이터를 다운로드 할 수 있는 기술 진단 업체의 단말을 별도로 지정하여 보안성 및 작업자의 편의를 모두 도모할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 여과수 처리 시설(1)에서 종래와 달리 현재의 수질 계측 결과에 의한 망간 제거용 염소 투입을 제어하는 것이 아닌, 환경 정보를 이용하여 염소 투입량을 제어할 수 있다. 이는 여과수 처리 시설(1) 구동 단계에서 S35 단계를 통하여 진행될 수 있다. S35 단계는 도 12를 참조하여 설명한다.
도 12는 S35 단계를 도시한 순서도이다.
도 12를 참조하면, S35 단계는 서버 제어부(11)가 수온 감지 신호를 수신하는 S311 단계와, 수심 감지신호를 수신하는 S312 단계와, 설정된 수온 및 수심과 감지된 수온 및 수심을 비교하는 S313 단계와, 감지된 수온 및 수심이 설정 기준에 벗어나면 전염소를 투입하는 S314 단계와, 침전조(50)의 출력측에서 수질을 측정하여 분석하는 S315 단계와, 측정된 망간양에 따른 설정된 후염소량을 검색 및/또는 산출하는 S316 단계와, 산출된 양의 후염소를 여과지(70) 입력측에서 투입하는 S317 단계와, 여과지(70)에서 배출되는 정수의 pH 농도를 확인하여 수산화나트륨을 투입하는 S318 단계와, 수온 및 수심 대비 측정된 철과 망간과 전염소 및/또는 후염소의 투입량에 따른 망간의 농도 변화량을 기록하는 S319 단계를 포함한다.
S311 단계는 서버 제어부(11)가 수온 감지 센서(31)의 감지신호를 수신하여 현재 수온을 확인하는 단계이다.
S312 단계는 서버 제어부(11)가 수심 측정기(32)에서 측정된 수심 측정 신호로서 수심 변화량을 확인하는 단계이다.
S313 단계는 서버 제어부(11)가 수온 및 수심 측정 신호를 설정된 수온 및 수심 기준과 비교하여 철과 망간의 농도를 예측하는 단계이다. 여기서 서버 제어부(11)는 실시간으로 수온 및 수심 감지신호를 데이터베이스(10a)에 저장하고, 전년도 및/또는 이전 기간에서 수온 및 수심 대비 망간 농도 변화량을 포함하는 데이터를 데이터베이스(10a)에 저장할 수 있다.
따라서 서버 제어부(11)에서 연산 모듈(115)은 수온 감지 센서(31) 및 수심 측정기(32)에서 수신된 실시간 온도 및 수심 변화량을 확인하고, 데이터베이스(10a)에 저장된 수온 및 수심 변화량에 따른 망간 농도 변화량과 비교하여 염소 투입 시기와, 투입량을 결정한다.
S314 단계는 서버 제어부(11)가 전염소 투입부(22)를 제어하여 침전조(50)의 출력측에 전염소 및 수산화나트륨(NaOH)을 투입하는 단계이다. 여기서 전염소 투입부(22)는 투입되는 염소량과, 염소 저장 탱크의 수위 또는 잔여량의 정보를 생성하여 서버 제어부(11)에 출력한다.
S315 단계는 전염소 투입후 수질을 측정하는 단계이다.
여기서 전염소 투입량은 데이터베이스(10a)에 누적 저장된 망간 농도별로 투입된 전염소의 투입량에 따른 망간 농도 변화량을 기준으로 하여 산출된다. 마찬가지로 여과수 처리 시설(1)은 침전조(50)에서 폭기 공급부(60)로 연장되는 관로에 전염소를 투입하고, 폭기 공급부(60)의 출력 후 여과지(70)에 철과 망간 및 이온 농도를 계측한다.
따라서 본 발명은 전염소 투입 이후에 망간 농도 변화를 즉시 확인할 수 있어 망간 농도별로 적정한 전염소 투입량을 결정할 수 있고, 전염소 투입 이후 후염소의 투입 여부 및 그 량을 결정할 수 있다.
S316 단계는 서버 제어부(11)에서 전염소 투입 이후에 측정된 철과 망간 농도에 따라서 후염소의 투입 여부 및 투입량을 산출하는 단계이다. 연산 모듈(115)은 데이터베이스(10a)에 저장된 망간 농도별 필요 염소량을 확인 및 산출한다.
S317 단계는 서버 제어부(11)가 측정된 망간농도에 따라 여과지(70)에 후염소를 투입하는 단계이다,
S318 단계는 후염소 투입 이후에 수질을 재측정하여 수소 이온 농도(pH)를 확인하여 수산화나트륨 투입 여부 및 투입량을 결정하여 투입하는 단계이다. 서버 제어부(11)는 후염소 투입부(23)의 제어 이후에 해당 여과지(70)의 수질 계측 결과에서 수소이온 농도를 확인하여 수산화나트륨 투입 여부를 결정하고, 투입량을 산출하여 pH 조절기를 제어하는 단계이다.
S319 단계는 서버 제어부(11)가 전염소 투입부(22), 후염소 투입부(23), pH 조절기에서 획득된 데이터와, 수질 계측 데이터와, 수온 및 수심 측정 데이터가 상호 연계된 기록을 생성 및 저장하는 단계이다. 이와 같은 기록은 향후 철과 망간의 농도 변화를 예측하고, 적정량의 전염소 및 후염소, 수산화나트륨의 투입 여부와 투입량을 결정하기 위한 기초 데이터로서 활용될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 여과수 처리 시설(1)은 환경 정보에 따른 수질 변화와, 약제 투입량에 따른 수질 변화 데이터를 다년간 누적하여 빅데이터화함에 따라 철과 망간의 농도 변화를 예측할 수 있고, 이를 제거하기 위한 약제의 투입 여부 및 투입량이 실제 수질 변화가 발생되기 이전에 결정될 수 있다.
이와 같은 수질 변화의 예측은 수질 관리에 용이하고, 과도한 약제 투입을 방지할 수 있을 것이다.
아울러 본 발명은 상기와 같은 여과수 처리 시설(1)에서 누적된 데이터를 통하여 기술 진단 작업의 시간과 인력을 감소시킬 수 있고, 시설 특성에 따른 오차나 개인 능력 편차에 따른 기술진단 평가의 오차범위를 줄일 수 있는 기술 진단 시스템과 이를 이용한 기술 진단 방법을 제안하고 있다.
이와 같은 여과수 처리 시설(1)의 기술 진단은 휴대가 간편한 모바일 단말을 이용하여 현장 실사중에 현장 서버(10)와 연계되어 즉석에서 평가 결과를 산출할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 여과수 처리 시설 2 : 관제 서버
3 : 기술 진단용 단말 10 : 현장 서버
310 : 단말 제어부 311 : 코드 출력 모듈
312 : 일회용 인증키 저장 모듈 313 : 데이터 수신 제어 모듈
314 : 앱 구동 모듈 315 : 소독능 평가 모듈
316 : 추적자 시험 모듈 317 : 수질 관리 평가 모듈
318 : 공정별 적정성 평가 모듈 319 : 급수량 분석 모듈
320 : 단말 통신부 330 : 단말 디스플레이
340 : 메모리 710 : 제1여과부
720 : 제2여과부 730 : 구획벽
740 : 상수 처리부 750 : 퇴거로
761 : 공기 공급 배관 762 : 세척수 공급 배관
771, 772 : 블로워 780 : 집수판
790 : 스트레이너 791 : 미세 버블캡
791a : 경사판 791b : 미세 통공
791c : 체결관 792 : 상부 노즐
792a : 상부 통공 792b : 하부단
792c : 삽입홈 793 : 노즐 본체(793)
793a : 상부단(793a) 793b : 체결홈
793c : 중공 793d : 하부 통공

Claims (7)

  1. 착수정과 침전조(50)와 여과지(70) 및 정수지(80)를 통하여 강변 여과수를 처리하는 여과수 처리 시설(1)의 시설 정보와 여과수 처리 과정에서 발생된 데이터를 누적 저장하는 현장 서버(10);
    현장 서버(10)에 저장된 데이터를 수신하여 여과수 처리 시설(1)의 소독능 평가, 급수량과 수질 관리 및 수량 관리를 포함하는 기초 능력 평가를 산출하는 기술 진단용 단말(3); 및
    등록된 기술 진단용 단말(3)에 기술 진단 평가용 앱을 제공하는 관제 서버(2);를 포함하고,
    기술 진단용 단말(3)은
    관제 서버(2)로부터 수신된 앱을 실행시켜 기술 진단 항목별 입력 및 선택메뉴와, 평가 결과를 앱화면을 통하여 출력하는 앱 구동 모듈(314);
    현장 서버(10)로부터 수신된 설정기간 동안의 탁도, 잔류 소독제 농도, 수온, 수소 이온농도 중 적어도 하나의 측정 데이터를 확인하고,
    정수지(80)의 시설 사용 용량, 시간당 통과 유량, 장폭비 환산계수, 체류 시간, 소독능 계산값 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정수지(80) 특성값을 산출하여 소독능 평가 결과를 산출하는 소독능 평가 모듈(315);
    정수지(80) 시설용량과 생산량을 확인하여 이론적 체류시간과, 평균 체류시간을 산출하고, 정수지(80)에 투입된 불소의 시간당 농도값을 통하여 실제 체류 시간과 환산 계수를 산출하는 추적자 시험 모듈(316);
    현장 서버(10)로부터 수신된 정수지(80)에서 설정 기간에 공급된 년 도별 최대, 최소 및 평균 유량과, 시설 용량 및 일 평균 취수량과 일 최대 취수량의 데이터와, 전년도 최대 급수량을 교차 비교하여 급수 부족 발생 가능성을 판단하여 급수량 분석 평가 결과를 산출하는 급수량 분석 모듈(319);
    여과수 처리 시설(1) 내의 혼화지(40), 침전조(50), 정수지(80), 별로 체류시간과 여과속도로 일별 최대 처리 가능한 수량을 산출하여 설정된 기준값과 비교하여 수량 관리의 평가 결과를 산출하는 공정별 적정성 평가모듈; 및
    현장 서버(10)로부터 수신된 여과지(70)를 통하여 정수지(80)로 공급되는 물 또는 정수지(80)에서 급수관을 통하여 인근 지역으로 급수되는 물의 수질 측정 데이터를 수신 및 분석하여 설정된 기간 동안의 변화량을 산출하여 설정된 기준과 비교하여 수질 관리 평가 결과를 산출하는 수질 관리 평가 모듈(317);을
    포함하는 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 소독능 평가 모듈(315)은
    수질 데이터와 특성값을 이용하여 년중 소독능 계산 결과를 산출하고, 해당 기간 중 최악의 수질 조건이 측정된 기간의 소독능 계산 결과와 설정된 기준을 비교하여 수질 관리 평가 결과를 산출하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 기술 진단용 단말(3)은 현장 서버(10)의 데이터 수신 자격을 위한 식별정보를 포함하는 접속 코드를 저장하여 현장 서버(10)에 송신하고,
    현장 서버(10)는 접속 코드를 수신 및 확인하여 데이터베이스(10a)에 저장된 데이터를 기술 진단용 단말(3)에 출력하고,
    접속 코드는 QR 코드인 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 여과수 처리 시설(1)은
    원수 공급 펌프(61)의 작동에 의하여 침전조(50)에서 공급된 원수를 폭기식으로 여과지(70)에 공급하는 폭기 노즐(62)이 구비된 폭기 공급부(60)를 더 포함하고,
    여과지(70)는
    폭기 노즐(62)의 하측에서 집수판(780)이 상면에 적층된 제1여재층을 구비하여 폭기 노즐(62)로부터 공급된 원수를 1차 여과시키는 제1여과부(710);
    퇴거로(750)를 사이에 두고 양측에서 1차 여과수를 수용할 수 있는 공간을 이루고, 제1여과부(710)에서 여과된 1차 여과수를 집수판(780)에 적층된 제2여재층(722)으로 2차 여과시켜 정수지(80)로 공급하는 제2여과부(720); 및
    제1여과부(710)와 제2여과부(720) 사이에서 직립된 벽을 이루고, 제1여과부(710)에서 여과된 1차 여과수를 제2여과부(720)로 안내하도록 관통 형성된 안내구가 형성된 구획벽(730);을 포함하고,
    제1여과부(710)는 제2여과부(720)에 비하여 상향된 단을 이루는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 제1여과부(710) 및 제2여과부(720)는
    집수판(780)에서 고정 설치되어 제1여재층 또는 제2여재층(722)의 역세척을 위하여 공기를 공급하는 복 수개의 스트레이너(790)를 구비하고,
    스트레이너(790)는
    블로워 또는 공기 공급 배관(761)으로부터 공급된 공기를 안내하도록 내측에 중공이 형성되고 상면이 개방된 노즐 본체(793);
    노즐 본체(793)의 상면에서 체결되고, 외면에서 복 수개의 상부 통공(792a)이 형성되어 공기방울을 배출시키는 상부 노즐(792); 및
    상부 노즐(792)의 상측 외면에서 체결되는 체결관(791c)과, 체결관(791c)의 상면에서 외측으로 하향 경사지도록 연장되는 경사판(791a)에 상부 통공(792a) 보다 작은 직경의 미세 통공(791b)들이 구비되어 상부 노즐(792)의 상부 통공(792a)에서 배출된 공기 방울을 분할시키는 경사판(791a)을 구비한 미세 버블캡(791);을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 여과수 처리 시설(1)은
    착수정 내지 정수지(80)에서 수질을 계측하여 현장 서버(10)로 송신하는 복 수개의 수질 계측기(33);
    상수원의 수온을 감지하여 현장 서버(10)로 출력하는 수온 감지 센서(31),
    상수원의 수심을 측정하여 현장 서버(10)로 출력하는 수심 측정기(32);
    물의 pH 농도를 측정하여 현장 서버(10)로 출력하는 pH 측정기(35);
    물의 탁도를 측정하여 현장 서버(10)로 출력하는 탁도계(34); 중 적어도 하나 이상을 포함하고,
    현장 서버(10)는 수온 감지 센서(31)와 수심 측정기(32)를 통하여 측정된 철과 망간의 농도에 비례되는 수온 및 수심 기준과 측정 결과를 비교하여 침전조(50)의 출력측에서 전염소의 투입 시기 및 투입량을 결정하여 현장 조작반(20)을 제어하고,
    전염소의 투입 이후 측정된 수질 계측 데이터를 이용하여 후염소의 투입 여부 및 투입량을 결정하여 현장 조작반(20)을 제어하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용하여 실시간 기술 진단 평가가 가능한 여과수 처리 시설의 기술 진단 시스템.
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