본 논문에서는 우수토실에서 강우시의 시간 당 우수량이 일정량에 도달할 경우, 그 이상의 우수를 하수 처리장으로 송수하지 않고 하천으로 직접 방류하도록 설계된 장치인 우수토실 일체형 하수유량조절장치를, LoRa 네트워크를 이용하여 원격지에서 모니터링하는 시스템의 개발을 제안한다. 본 시스템은 우수토실 일체형 하수유량조절장치가 LoRa 네트워크에 등록된 이후, 센서에서 생산된 정보를 LoRa 네트워크 서버로 전송하여 갱신되었을 때, 이를 어플리케이션 서버에서 자동으로 수신할 수 있도록 어플리케이션 서버의 통신 인터페이스를 구현하며, 우수토실 장치 관리 및 구독 정보 관리를 수행한다. 또한 각 우수토실 장치의 유량과 개폐 정보를 수집하고, 수집된 데이터를 이용하여 통계 정보를 제공하는 기능을 수행한다. 안드로이드 어플리케이션에서는 우수토실 장치의 오작동 여부를 사용자에게 즉시 전달하도록 파이어베이스(Firebase) 기반의 알림 기능을 수행한다.
본 논문에서는 우수토실에서 강우시의 시간 당 우수량이 일정량에 도달할 경우, 그 이상의 우수를 하수 처리장으로 송수하지 않고 하천으로 직접 방류하도록 설계된 장치인 우수토실 일체형 하수유량조절장치를, LoRa 네트워크를 이용하여 원격지에서 모니터링하는 시스템의 개발을 제안한다. 본 시스템은 우수토실 일체형 하수유량조절장치가 LoRa 네트워크에 등록된 이후, 센서에서 생산된 정보를 LoRa 네트워크 서버로 전송하여 갱신되었을 때, 이를 어플리케이션 서버에서 자동으로 수신할 수 있도록 어플리케이션 서버의 통신 인터페이스를 구현하며, 우수토실 장치 관리 및 구독 정보 관리를 수행한다. 또한 각 우수토실 장치의 유량과 개폐 정보를 수집하고, 수집된 데이터를 이용하여 통계 정보를 제공하는 기능을 수행한다. 안드로이드 어플리케이션에서는 우수토실 장치의 오작동 여부를 사용자에게 즉시 전달하도록 파이어베이스(Firebase) 기반의 알림 기능을 수행한다.
This paper propose the remote monitoring system using LoRa networks about storm overflow chamber, which is a device designed to discharge rainwater directly to a sewage treatment plant when it reaches a certain amount of rainfall during precipitation. In this system, when the information produced by...
This paper propose the remote monitoring system using LoRa networks about storm overflow chamber, which is a device designed to discharge rainwater directly to a sewage treatment plant when it reaches a certain amount of rainfall during precipitation. In this system, when the information produced by the sensor is transmitted to the LoRa network server and updated, the application server can automatically receive data through the implemented communication interface. The application server carries out management functions of storm overflow chamber devices and subscription information, collects measured flow rate and opening-closing information, and provides statistical information using the collected data. The android app performs a firebase-based notification function to prompt the user of malfunctioning of the storm overflow chamber device.
This paper propose the remote monitoring system using LoRa networks about storm overflow chamber, which is a device designed to discharge rainwater directly to a sewage treatment plant when it reaches a certain amount of rainfall during precipitation. In this system, when the information produced by the sensor is transmitted to the LoRa network server and updated, the application server can automatically receive data through the implemented communication interface. The application server carries out management functions of storm overflow chamber devices and subscription information, collects measured flow rate and opening-closing information, and provides statistical information using the collected data. The android app performs a firebase-based notification function to prompt the user of malfunctioning of the storm overflow chamber device.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 관리자가 우수토실 장치가 설치된 현장에 직접 방문하지 않고도, 우수토실 장치의 동작 상태와 유량을 모니터링 할 수 있는 우수토실 일체형 하수유량조절장치 원격관리시스템을 개발하여 하수도 유지관리 분야의 정보화를 실현하여 각 지역에 설치된 우수토실 장치의 정보를 종합적으로 관리할 수 있는 시스템을 구현하고자 하였다. 특히 최근 정보화 기술에서 주목받고 있는 사물인터넷[3,4] 기술을 도입하여, LoRa 네트워크 통신 기술을 통해 데이터를 송수신할 수 있는 시스템을 구현하였다.
따라서 본 논문에서는 하수의 위치 정보와 연계하여 체계적으로 관리하고 축적된 데이터를 통해 효율적인 도시환경 정비를 수행하기 위해, 우수토실 일체형 하수유량조절장치에 대한 원격관리시스템을 구현하였으며, LoRa기술을 활용하여 저전력·장거리 통신으로 우수토실 데이터를 수신하여 개폐 및 유량 정보를 표시하고 종합적인 관리를 수행할 수 있도록 하였다.
제안 방법
본 논문의 2장 관련 연구에서는 우수토실 일체형 하수유량조절장치의 기계적 구조와 동작 원리를 확인하고, IoT 기술에서 주목받고 있는 LoRa 통신의 특성과 네트워크 구성 형태를 조사한다. 3장 시스템 구조에서는 소개하고자 하는 우수토실 일체형 하수유량조절장치 원격관리시스템의 세부적인 구조와 통신 기법을 설명하고, 어플리테이션 서버에서 구현된 기능들을 나열한다.
우수토실 어플리케이션 서버에서는 다음과 같은 기능을 구현하였다. 사용자 로그인, 회원 관리, 우수토실 운영현황, 우수토실 장비 상세 정보, 우수토실 장비 등록/수정/삭제, 우수토실 장비 및 유량 통계, 센서 측정 정보 수신, 오작동 진단, 안드로이드 앱으로 알림 전달 등을 구현하여 우수토실 원격 모니터링 서비스를 수행한다.
유량 센서는 공기 주머니와 수평 센서로 구성되어, 하수가 없을 때에는 수평이 아닌 상태로 존재하다가, 수위가 높아지면 공기 주머니가 물에 잠기면서 공기가 위로 상승하려는 힘에 의해 최대 상승 각도인 수평을 발생시켜 센싱이 이루어지게 된다. 유량 측정시작 센서가 동작한 후, 수위가 계속 상승하여 하우징 상단에 존재하는 유량 측정 종료 센서가 동작할 때까지 요소된 시간을 측정한다.
따라서 본 논문에서는 관리자가 우수토실 장치가 설치된 현장에 직접 방문하지 않고도, 우수토실 장치의 동작 상태와 유량을 모니터링 할 수 있는 우수토실 일체형 하수유량조절장치 원격관리시스템을 개발하여 하수도 유지관리 분야의 정보화를 실현하여 각 지역에 설치된 우수토실 장치의 정보를 종합적으로 관리할 수 있는 시스템을 구현하고자 하였다. 특히 최근 정보화 기술에서 주목받고 있는 사물인터넷[3,4] 기술을 도입하여, LoRa 네트워크 통신 기술을 통해 데이터를 송수신할 수 있는 시스템을 구현하였다.
대상 데이터
본 시스템에서는 우수토실 원격 모니터링 서비스를 보다 안정적이고 신뢰성 있게 구축하기 위하여 네트워크 사업자가 참여하는 상용 LoRa 네트워크를 구성하였고, 사업자로는 SK텔레콤을 선택하였다. SK텔레콤의 ThingPlug[13] 플랫폼의 경우, LoRa 네트워크 서버의 역할을 ThingPlug 서버에서 담당하게 되므로 Fig.
후속연구
본 시스템을 더욱 개선하기 위하여, 중앙 통제실에서 원격 모니터링 결과에 따라 장치의 동작 상태를 직접 제어하는 액츄에이터 기능을 강화할 경우, 이물질을 제거하거나, 장비 자체 점검을 수행하는 등 보다 효율적인 관리를 수행할 수 있으므로 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
따라서 본 논문에서는 하수의 위치 정보와 연계하여 체계적으로 관리하고 축적된 데이터를 통해 효율적인 도시환경 정비를 수행하기 위해, 우수토실 일체형 하수유량조절장치에 대한 원격관리시스템을 구현하였으며, LoRa기술을 활용하여 저전력·장거리 통신으로 우수토실 데이터를 수신하여 개폐 및 유량 정보를 표시하고 종합적인 관리를 수행할 수 있도록 하였다. 우수토실 관리자가 현장을 직접 방문하지 않고, 하수 관리를 수행할 수 있는 본 시스템은 국내에는 아직 개발되지 않은 기술인 만큼, 하수도 유지 관리 분야의 정보화에 기여할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
LoRa 네트워크 통신이 각광 받는 이유는?
사물인터넷의 사용 영역이 급속도로 확장됨에 따라, 사물인터넷의 통신에서도 더 낮은 전력으로 더 먼 거리를 통신할 수 있는 새로운 기술에 대한 요구가 증가하였는데 이러한 통신 기술을 LPWA(Low Power Wide Area)라 한다[6]. LoRa 네트워크 통신은 이러한 LPWA조건을 만족할 수 있는 기술 중의 하나로, 향후 기존 셀룰러 통신 사용량을 추월할 기술로 각광받고 있다. 다만 전송률은 높지 않기 때문에 Wi-Fi, Cellular, Bluetooth Low Energy(BLE), LoRa 기술은 전력 사용량, 통신 커버리지, 전송률에 따른 각각의 장단점으로 인해 사용 분야가 확연히 구별되어 있다[6-8].
하우징 내부는 어떤 역할을 하는가?
하우징 내부에는 하수 처리장으로 하수를 수송하는 수로가 연결되어 있어, 장치 내부에 들어온 하수가 나갈 수 있는 배출구 역할을 수행한다. 이 배출구 통로의 끝에는 하수의 흐름을 막을 수 있는 고무 재질의 구체가 존재하여 유량 측정 시에 사용하며, 유량 측정 벨브에 의해 동작한다.
합류식 하수관거에서 우수토실은 어떻게 기능하는가?
강우량에 따른 하수의 관리는 두 가지 경우로 나누어지는데, 비가 오지 않거나 적은 양의 강우가 있을 때에는 하수관에 흐르는 하수 역시 감소하여 상대적으로 더 오염되므로 이를 하수 처리장으로 보낼 필요가 있다. 반면에 비가 많이 오는 경우에는 하수의 오염도가 낮고 하수 처리장에서 처리 할 수 있는 수량 한계가 있기 때문에, 하수 처리장으로 보내지 않고 하천으로 직접 방류하여 도심의 침수를 막는 것이 더욱 중요하다. 이를 수행하기 위해 존재하는 것이 우수토실(Storm Overflow Chamber)[1]로 합류식 하수관거(Sewer pipes)에서 널리 사용되고 있다.
참고문헌 (15)
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