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USN 기반 수직형 정수처리시설 데이터 최적관리 및 신뢰성 검증연구
장상복,신강욱,홍성택,이안규,박혜미,전명근,Jang, Sang-Bok,Shin, Gang-Wook,Hong, Sung-Taek,Lee, An-Kyu,Park, Hye-Mi,Chun, Myung-Geun 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.11
본 논문은 수직형 정수처리시설 내의 유량, 압력, 수위 및 수온 등의 데이터 취득과 무선 환경에서의 실시간 모니터링을 통해 스마트 정수장 구현의 기반을 마련하고자 한다. 현장 적용 전 2.45GHz 대역의 Zigbee 기반 센서노드 및 게이트웨이를 제작하여 검증하였다. 센서로부터 취득된 데이터는 데이터 처리장치로 전송되고, 처리된 데이터는 운영관리용 PC 뿐만 아니라 모바일에서도 모니터링 가능하도록 구현하였다. 또한, 전파환경 분석과 송수신 속도 분석 등의 적용성을 분석하였으며, 이를 통해 통신망 성능분석 및 모바일 기기를 활용한 원격 모니터링 감시체계를 구현함으로서 저비용, 고효율의 USN 기반 분산형 용수공급시스템을 구축하고자 한다. In this paper, we present a Smart Water Treatment Plant using Zigbee USN devices and a real-time monitoring system in K-water Flow Meter Calibration Center Building. For verification, the data of vertical type WTP such as flow rate, pressure, water level and water temperature are obtained by the Zigbee USN devices, operating in 2.45 GHz band, and be wirelessly surveilled by the real-time monitoring system. The received data from the sensor is transmitted to the data processing device, and then the processed data can be monitored on a smart phone. Consequently, the pilot plant based on the low-cost and high-efficiency USN has been developed with the performance analysis for the communication network and remote monitoring system on mobile devices.
정수장에서 배출수 공정 자동화를 위한 초음파 다중빔 슬러지 농도계 개발
장상복,홍성택,전명근,Jang, Sang-Bok,Hong, Sung-Taek,Chun, Myung-Geun 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.9
정수장, 하수처리장, 폐수처리장의 배출수 처리공정에서 고 농도의 슬러지 선별, 이송 및 약품 투입량 조절을 위한 기준으로 슬러지 농도계가 사용되고 있다. 본 논문은 슬러지 농도계의 정도 향상과 문제점 개선을 통해 배출수 처리공정의 운영 효율화와 자동화 기반을 마련하고자 한다. 센서를 다중빔으로 설계 및 최소편차 선형평균 필터링을 적용하여 농도계의 정도 향상과 안정성을 실현하였으며, 부단수 방식의 센서 착탈 설계로 배출수 시설 운영중에도 유지관리가 가능토록 하였다. 이렇게 구현된 다중빔 방식 슬러지 농도계의 성능을 Pilot Plant를 통하여 다양하게 검증하였다. A concentration meter is widely used at purification plants, sewage treatment plants and waste water treatment plants to sort and transfer high concentration sludge and to control the amount of chemical input. This study has been prepared for improving efficiency of operation on sludge processes and to establish a basic for factory automation by accuracy improvement and problem solution of sludge concentration meter. The concentration meter's accuracy and stability is improved by applying multi-beam sensors and minimum deviation linear average filtering. Furthermore maintenance without cut-off of water in sludge operation is possible by detachable sensors. The performance of multi-beam concentration meter has been variously verified by the pilot plant experiment.
뉴로-퍼지 알고리즘을 이용한 슬러지 농도 추정 기법 개발
장상복(Sang-Bok Jang),이호현(Ho-Hyun Lee),이대종(Dae-Jong Lee),권진희(Jin-Hee Kweon),전명근(Myung-Geun Chun) 한국지능시스템학회 2015 한국지능시스템학회논문지 Vol.25 No.2
정수장, 하수처리장, 폐수처리장의 배출수 처리공정에서 고 농도의 슬러지 선별, 이송 및 약품 투입량 조절을 위한 기준으로 슬러지 농도계가 사용되고 있다. 그러나 슬러지에 함유된 이물질이 혼입될 경우 감쇄량이 증가하거나 초음파가 수신부에 전달되지 않아 실제 농도값 보다 높은 값을 출력하거나 헌팅현상이 발생한다. 또한 단일 센서에 슬러지 포착 또는 고장 등의 문제로 배출수 공정 자동화에 어려움이 많았다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 초음파 다중빔 농도계를 개발하여 사용하고 있으나 특정 초음파 빔의 농도 측정값에 오류가 발생할 경우 전체 농도시스템의 성능이 떨어지는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 초음파 다중빔 농도계 간의 신뢰성을 판단하고, 신뢰성이 높은 다중빔 농도계만을 사용하여 슬러지 농도 예측값의 성능 향상방안을 제시하였다. 예측 알고리즘으로는 뉴로-퍼지모델을 적용하였으며 다양한 실험을 통하여 제안된 방법의 타당성을 검증하였다. A concentration meter is widely used at purification plants, sewage treatment plants and waste water treatment plants to sort and transfer high concentration sludge and to control the amount of chemical dosage. When the strange substance is contained in the sludge, however, the attenuation of ultrasonic wave could be increased or not be transmitted to the receiver. At that case, the value of concentration meter is higher than the actual density value or vibrated up and down. It has also been difficult to automate the residuals treatment process according to the problems as sludge attachment or damage of a sensor. Multi-beam ultrasonic concentration meter has been developed to solve these problems, but the failure of the ultrasonic beam of a specific concentration measurement value degrade the performance of the entire system. This paper proposes the method to improve the accuracy of sludge concentration rate by choosing reliable sensor values and learning them by proposed algorithm. The prediction algorithm is chosen as neuro-fuzzy model, which is tested by the various experiments.
상하수도 원격감시제어 시스템 구현을 위한 스마트 RTU의 개발 및 적용
장상복(Sang-Bok Jang),이호현(Ho-Hyun Lee),홍성택(Sung-Taek Hong),전명근(Myung-Geun Chun) 한국조명·전기설비학회 2014 조명·전기설비학회논문지 Vol.28 No.2
In this paper, a new remote terminal unit(hereafter RTU) is proposed to manage a wide range of applications and a variety of sensors (eg, , pressure, water quality, temperature and humidity sensors, the amount of pollutants, CO₂ , etc.) to monitor and control the facility such as water treatment plant, intake and effluent pumping station, water tank and distribution network. Fault status of local sensor devices and network are alerted by using the embedded fault handling capabilities of the RTU in the system and also sent to the fault handling server, by which fault can be easily monitored to users. The developed system was applied to one of K-water branch offices in Geoje city and improved its reliability and stability for controlling and monitoring water facility.
이호현(Ho-Hyun Lee),장상복(Sang-Bok Jang),홍성택(Sung-Taek Hong),전명근(Myung-Geun Chun) 한국지능시스템학회 2014 한국지능시스템학회논문지 Vol.24 No.2
본 논문에서는 발암물질 저감을 위하여 정수장 염소투입공정 중 전염소 주입에 따른 침전지의 염소 증발량이 주야간, 계절별 현격한 차이가 발생함에 따라 시간대별/계절별/날씨별 유입목표 잔류염소를 변경하고자 운영자의 경험에 기반한 퍼지 모델링 기법을 도입하였다. 퍼지에 의해 설정된 목표 잔류염소농도를 유지하기 위하여 침전지 유입부에 잔류염소 계측기를 추가 설치하여 피드백 Loop 시간을 최소화하였고 지연시간이 긴 시스템에 적용되는 이중 피드백 제어시스템인 캐스 케이드 제어를 병행 실시하였다. 이를 통해 소독공정의 고유특성인 시간지연에 대한 선제적 대응 및 침전지 잔류염소농도 변화폭을 7.3배가량 안정화를 시키고 염소소모량을 저감하여 안정적이고 경제적인 물 공급이 가능하도록 하였다. In this study, chlorine modeling technique based on fuzzy system is proposed to reduce the carcinogenic substance and decide the optimal chlorine injection rate, which is affected by chlorine evaporation rate in sedimentation basin according to detention time, weather and water quality. The additional chlorine meter is installed in the inlet part of sedimentation to reduce the feedback time and implement cascade control, which leads to maintaining the residual chlorine concentration decided by fuzzy rule. It helps to take a preemptive action about long time delay, the characteristics of the disinfection process, and reduce the variation of residual chlorine rate by 7.3 times and the chlorine consumption by 40,000 dollars. It made a significant contribution to supply hygienically safe drinking water.