[OL_WaterLogics] 상수도관망최적유지관리시스템 개발 중간발표

[공공칠빵]

[OL_WaterLogics] 상수도관망최적유지관리시스템 개발 중간발표

* 데모:   OL-WaterLogics Version 2020" (IE에서는 느립니다. Chrome 사용권장)

기존 Flash기반의 "[상수도관망최적관리시스템 2020] 통합모니터링시스템 WaterLogics"을

HTML5/OpenLayers 6.X /JavaScript/css로 "[OL_WaterLogics] 상수도관망최적유지관리시스템"

개발중에 있습니다. 1차 완료로 중간발표로 평가중에 있습니다.

크게 7가지 기능으로 요약하였습니다.

도입이나 협업, 소스구매 등을 문의하시는데요. 일단 데모놔 직접 사용해보시구요. 기능마사 상세 내용의 링크글을

먼저 보시고 문의해주셨으면 합니다.

본 시스템은 보시는 클라이언트 프로그램보다는 서버(GeoServer, MS SQL)와 수압/유량 이상징후 미들웨어와 php등 시스템이 조합되어 운영하는 시스템입니다.

1. 계측기: 수압/유량(적산유량)/수질 등 센서 모니터링 : https://cafe.naver.com/gisapplication/1070   

   - 실시간 센서의 계측값(수압/유량(적산유량)/수질 등) 표시. 계측값의 수신상태표시(적/황/청 신호등)

   - 각 계측기 클릭으로 시간/주간/원간/년간 시계열 분석, 이상징후 분석 등으로 분기한다. 

   * 참조URL에서 계측기 시각화 및 시계열분석 방법을 참조하세요

 

2. 공사지점 : 단수 지역 예측 : https://cafe.naver.com/gisapplication/1071  

   - 누수사고나 공사중 단수/차단 지역 분석으로 공사관로와 연결관로, 급수관로, 차단밸브, 단수 계량기가 표시

   - 상수관로상의 누수 및 공사로 인한 사고 위치점을 표시하고 단수 예상 관로(상수관/급수관)와 단말기(벨브,

     급수전 계량기) 정보를 표출한다. 급수전계량기 등록번호로 수용가 정보 추출. 

* 참조URL에서 분석 알고리즘을 참조하세요

 

3. 관망노후도 평가 : https://cafe.naver.com/gisapplication/1073  

상수도의 GIS기반의 시설, 누수, 공사, 민원 및 시뮬레이션 데이터를 이용하여 시설물에 대한 직/간접평가를 통해

시설물의 현재상태를 예측하는 평가시스템입니다.

이번에는 실상황에 적용이 용이하도록 상수관로의 직/간접평가중 GIS데이터만을 활용한 분석을 설명드립니다.

본 시스템의 본체 개발시 환경부의 평가기준에서 직접평가항목을 위주로 지자체 상황에 따라 간접평가부분을 일부

평균 가중치로 평가하는 등 현황에 맞춰 프로젝트 연구원 재 분류하여 사용하였습니다.

프로그램 설계시 산출물의 일부 요약 및 인용된 표입니다.

- 블록내 상수관로의 속성으로 노후도평가 가중치 부여합니다

  아래 관망노후도  개량 평가 기준 분석 방안을 기준으로하였습니다

  아래 관망노후도 평가 기준표(상수도 관망진단 매뉴얼, 2007, 환경부)를 참조하세요

- 노후도평가의 항목중 중간 계산값들로 간접평가 지수 부여할 수 있습니다

  아래 관망노후도  개량 평가 기준으로 GIS상수관로에 의한 평가 항목값 간접평가 지수 부여을 참조하세요

* 참조URL에서 노후도 평가표를 참조하세요 

 

4. 상수시설물관리 : 상수시설물 지도 중첩 : https://cafe.naver.com/gisapplication/1069  

   - 상수도 시설물 도식에 여러 GIS기법을 적용하였습니다. 참조 URL

 

5. 온라인관망해석 : Web Epanet 미들웨어 https://cafe.naver.com/gisapplication/1077  

상수관망을 노드/링크별로 수리분석한 결과를 주제도로 표현합니다. 표준 노드에 계측기를 달면 실시간 분석과 누수감지도 가능합니다. 물론 센서의 성능과 용도에 따라 다르지만요.

아래와 같은 절차와 기능을 구현하였습니다.

1) 온라인 관망해석 데이터 흐름 (유입지점 유량/수압 분석)
INP, 수도검침(노드 인덱스) 데이터 등록
서버의 Epanet모듈에서 일정 시간 간격으로 계측기의 측량값 타임패턴과 노드별 사용량 대입으로 Link(Flow, Velocity, Headloss)와 Node(Demand, Head, Pressure)을 결과를 DB서버에 저장.
DB서버의  Link와 Node을 읽어와 지도상에 주제도와 범례창 표시

상수도관로에 분석한 유량의 흐름을 +,-값에 따라 화살표로 애니메이션 효과.

2) Web Epanet 미들웨어 - 온라인관망해석 흐름도

관망해석모듈(Epanet .dll)을 웹서비스(WebBroker 이용) 기반으로 시스템 구축(Delphi)
기존 수리해석용 Epanet.dll모듈의 함수를 사용하여 웹서버(미들웨어)를 구축한다
구축된 미들웨어는 WebBroker를 이용하여 웹서비스를 하고 기 개발된 웹클라이언트에 입력과 출력을 통신한다
서버군에서는 일반 C/S처럼 자원과 기능을 구축하고, 각종 모듈을 재 사용한다 

* 참조URL에서 Epanet미들웨어 구성을 참조하세요

 

6. 유수율,누수율분석 : https://cafe.naver.com/gisapplication/1075  

유수율 이란 생산되어 공급된 수돗물 가운데 요금 수입이 발생한 수돗물의 양적비율이다
그림 유수율이 높다는 것은 누수를 포함한 수돗물 손실이 최소화되었다는 것을 의미합니다.

가장 쉽게

유수율(%) = (유수수량 ÷ 생산량) × 100 (%)
무수율(%) = 100 – 유수율 (%)
누수율(%) = (누수량 ÷ 생산량) × 100 (%)

이러한 유수량과 누수량을 정확히 알수도 없고, 환경/노후도 등 자연손실량도 알 수 없습니다.

따라서, 이러한 분석을 하기위해 환경부 평가 기준을 맞춰서 평가하게됩니다.

- 블록내 상수관로의 속성과 입력(수용가 사용량, 누수빈도 등)의 가중치가 부여합니다

  블록내 상수관/급수관의 길이와 접합개수 등을 월별 변동량을 분석합니다. (등록시 자동입력)

  블록내 평균유량 과 공급량을 분석합니다. (등록시 자동입력)

  블록내 누수건, 수용가 소비합산 등은 입력 합니다. (등록시 수동입력)

* 여러 파라메터들은 아래 평가표와 계산 챠트의 항목을 보시면 됩니다.

* 본데모는 소블록에 대한 분석을합니다. 각 블록이 완료되면, 대중소 및 전체 유수율,누수율분석이

  가능합니다.  그러나, 블록 정비중인 지자체에서는 합산으로 인한 착오를 주지 않기 위해 종합분석을 지양토록

  권장 합니다. 

* 참조URL에서 유수율/누수율 평가표를 참조하세요

7. 빅데이터 기반의 물 사용량 평가 : https://cafe.naver.com/gisapplication/1078  

유수율제고를 위한 운영시스템이 도입되었거나 이미 고도화 및 지방현대화 사업을 진행중이거나 완료된 지자체 및 광역시 이상의 지자체에서는 한번더 고려해봐야하는 과제(?)중에 하나입니다. 물론 상수도자재관리 등의 전산화도 향후 고도화 과제이지요. 여기서는 상하수도사업 정책수립을 위한 융∙복합적 데이터 기반의 해석 필요성을 제시하고 분석방안과 사용한 방법 등의 정의를 제시하고 시스템의 기능 구성을 설명하고자합니다.

사용한 통계분석으로는

  - 밀도분석시 지역별로 상권/기업/주거 등 특색으로 수요량의 격차가 심할경우에는 등간격의 단계로

    분석하면 가독성이 떨어진다. 따라서 분위수/표준편차 등으로 단계를 구분하여 분석한다.

  - RadarChart(그물망/방사 챠트)로 분석은 여러 지역과 카타고리일 경우 비교분석에 용이합니다.

   물사용량과 인문통계 센서스정보와 여러 정보를 평균과 지역(블록)을 중첩하여 볼 수 있습니다.

   블록이나 행정경계별 물 소비 패턴을 분석할 수 있습니다.

  - 플롯챠트로 통계분석시 상관 관계 및 회귀 (Correlation and Regression PlotChart)상수도 물소비량

   과 인구(가구, 사업체 등 카타고리와 연계)수와의 관계를 표와 지도(밀도, 주제도, 챠트 등)로도 표현

   하였습니다. 또 상관관계를 표시하기 위해 PlotChart 로 물소비량(적색)과 인구(청색)의 평균 라인과

   상관관계라인(녹색)을 표시하였습니다. 이 분석으로 각 블록의 요소별 차이점을 분석합니다.

   아래 예는 총인구(주/야간) 챠트만 예시하였습니다.

 

* 상하수도사업 정책수립을 위한 융∙복합적 데이터 기반의 해석 필요성
 - 상수도 설계단계에서의 문제점 발생(설계사)
   지역특성에 따른 장기간 상수사용량 변화 및 시간별 패턴 분석이 부족한 상황
   상수수요량 예측 : (국내)원단위 기준 (선진국 OECD)원단위 + 사회여건 고려
   행정동 단위의 인구통계 정보를 활용한 소블록별 인구추정 (면적점유율) → ℓpcd 편차발생
 - 지역별 특성을 고려한 분석자료 부족(지자체)
   사업 발주 및 관리에 필요한 분석 자료 부족 → 사업비삭감에 따른 설계 변경시 적정한 대처능력 저하
   설계의 적정성 및 사업비 적정성에 대한 담당공무원의 판단자료 부족
   과다설계 및 미진설계로 인한 투자대비 비효율적 사업 결과 초래 → 추가 유지보수비용 증가
  - 정책 의사결정지원을 위한 자료 미비
   장/단기 상수도 정책 수립 시 정량적 데이터 해석 기반의 접근방식만으로는 의사결정에 한계
   하수도 정책수립 및 설계에 필요한 주요인자(원단위, 오수전환율 등)의 적정치 제시 필요

* 상수도통계의 합리적 개선방안을 위한 수전 불이치 분석
  - 전체 수도계량기에 대해 요금관리시스템 수전정보와 비교한 결과 수용가번호불일치 건수와 기준 좌표

    획득불가로 분석에서 제외된 건수 분석
  - 이격거리 분석결과는 일반적인 건물중심에서 반경을 계산한 것으로 현장여건을 고려하여 적정범위내의

    이격거리(m)를 기준으로 계량기의 위치의 적정성을 판단하는 자료로 활용
* 상수관련 Big Data 분석<Big Data와 지리정보의 결합>
 - 지역특성에 따른 장기간 상수사용량 변화 및 시간별 패턴 분석이 부족한 상황
 - 상수수요량 예측 : (국내)원단위 기준 (선진국 OECD)원단위 + 사회여건 고려
 - 행정동 단위의 인구통계 정보를 활용한 소블록별 인구추정 (면적점유율) → ℓpcd 편차발생

* 상수도 사용패턴 및 상수도 소비의 적정성 평가
 - 상수사용량과 환경인자의 상관 관계 및 회귀 (Correlation and Regression PlotChart / RadarChart )분석  
   : 물사용량과 water demand per capita per day(LPCD), 인구수, 평균연령, 사업체수, 가구수 등

* 물 소비패턴 분석:: 수요예측
 - 블록별 또는 행정구역별 소비패턴 분석 : 인구, 직장인수, 민원, 노령화, 평균나이, 가구수 등 빅데이터 활용
 - 블록별 또는 행정구역별 월간 수요량 및 예측 비교
 - 각 인자별 상관계수 도출하여 블록별 또는 행정구역별 비교분석

1. 초기 데이터 보정 : GIS의 급수전계량기, 수용가의 주소.사용량, 인문사회 빅데이터

2. 수용가의 주소로 지오코딩하여 급수전계량기와 비교 검토 후 유효 데이터 추출