KR20200055822A - 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서 및 이를 이용한 상수도정보 제공시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수돗물의 수질을 측정하기 위한 수질센서 및 이를 이용한 상수도정보 제공시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 수질측정 장치의 설치에 제약이 많음으로 인해 일부 중간기점들에서만 수질측정이 수행되고 최종 사용자(End-user)인 수용가(가정)에 대하여는 수질 모니터링 서비스가 제공되지 못하였던 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 일반 가정의 상수도 관로나 수도꼭지에도 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하여 수돗물의 잔류염소, 전기전도도, 수온 등의 수질정보를 측정하고 측정결과를 실시간으로 확인할 수 있는 동시에, 예들 들면, 협대역 사물인터넷(Narrow Band Internet of Things ; NB-IoT) 기술과 연계하여, 측정된 수질정보를 통해 수돗물 공급관로의 수질을 모니터링하고, 수질 및 물사용에 관한 빅데이터를 구축하며, 딥러닝과 같은 분석기법을 적용하여 빅데이터에 저장된 정보를 분석하는 것에 의해 사용자의 요구에 따른 상수도 정보를 제공할 수 있도록 구성되는 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서 및 이를 이용한 상수도정보 제공시스템이 제공된다.

Description

사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서 및 이를 이용한 상수도정보 제공시스템{Water pipe attachment type water quality sensor having IoT function and tap water information service system using it}

본 발명은 수돗물의 수질을 측정하기 위한 수질센서에 관한 것으로, 더 상세하게는, 상수도 관로에 부착식으로 설치되어 수도관 내에 흐르는 수돗물의 수질을 간단한 구성으로 용이하게 측정 가능한 동시에, 사물인터넷(Internet of Things ; IoT) 기능을 이용하여, 측정된 정보를 외부로 전송하고 데이터 분석 등에 적용할 수 있도록 수 있도록 구성되는 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 구성되는 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서를 이용하여, 수도관 내에 흐르는 수돗물의 수질 및 유량 등과 같은 각종 측정정보를 수집하고 수질 및 물사용 정보에 관한 빅데이터를 구축함으로써, 빅데이터에 저장된 정보를 이용하여 수돗물의 수질 및 물사용에 관한 각종 정보를 사용자의 요구에 따라 맞춤형으로 제공할 수 있도록 구성되는 상수도정보 제공시스템에 관한 것이다.

최근, 환경에 대한 관심이 높아지면서 각종 환경오염이 사회적인 문제로 대두되고 있으며, 그 중, 수질오염 문제는 인간의 생존에 필수적인 먹는 물에 대한 오염으로 이어짐으로 인해 더욱 심각한 문제가 되고 있다.

즉, 종래에는 대부분의 가정에서 먹는 물로 수돗물을 이용하였으나, 최근에는 수질오염에 대한 문제가 대두되면서 수돗물에 대한 불신이 높아짐으로 인해 먹는 물로 수돗물 대신 시판되는 생수와 같은 먹는 샘물을 선택하거나 정수기를 사용하는 경우가 증가하고 있다.

그러나 수돗물 대신 정수기나 생수 등을 이용하더라도, 일반 가정이나 소비자의 입장에서는 정수기로 정수된 물 또는 시판되고 있는 먹는 샘물의 수질을 직접확인할 수 없으므로 먹는 물에 대한 불신을 완전히 해소할 수 없는 한계가 있었다.

이에, 먹는 물에 대한 불신을 해소하고 수돗물을 안심하고 마실 수 있도록 하기 위하여는, 수질센서를 설치하여 상수도 관로 내에 흐르는 수돗물의 수질을 정확히 측정하고 측정결과를 일반 사용자들이 쉽게 알 수 있도록 하여 자신의 가정에 공급되고 있는 수돗물이 먹는 물 기준에 적합한 상태임을 확인할 수 있도록 하는 것이 요구된다.

여기서, 상기한 바와 같이 수질을 측정하기 위한 수질센서에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1621737호에 따르면, 일정한 내부공간을 구비한 배면케이스 및 배면케이스의 전면에 체결되는 전면케이스로 이루어지는 케이스부와; 배면케이스의 저부면에 안착되는 회로모듈과; 회로모듈과 전기적으로 연결되어 물의 수질을 측정하며 일정 높이를 갖도록 형성된 제1저장소, 제2저장소와 외면 일측에 구비된 유입공과 연결된 수용공간 및 제1저장소와 제2저장소 및 수용공간을 상호 연통시키는 복수의 유로가 형성된 하우징, 수용공간에 수용되며 상기 유입공과 연통되는 분할된 복수의 공간이 구비된 챔버, 제1저장소, 제2저장소 및 분할된 복수의 공간으로 유입된 물의 각각 다른 인자를 측정하도록 제1저장소, 제2저장소 및 분할된 복수의 공간에 구비되는 복수의 센서로 이루어지는 센싱모듈을 포함하여, 분할된 공간에서 각각 상수도의 수질을 형성하는 질소농도, 염소농도, 수소농도, 전기전도도 등의 항목이 측정되도록 함으로써 다항목 측정의 신뢰도를 높일 수 있도록 구성되는 상수도 수질 측정장치가 제시된 바 있다.

또한, 상기한 바와 같이 수질을 측정하기 위한 수질센서에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1221646호에 따르면, 소하천의 바닥면에 고정 설치되는 베이스 플레이트; 베이스 플레이트의 편심된 위치에 고정되며 물이 유입되는 입구의 단면적이 물이 배출되는 출구의 단면적보다 넓은 센서 하우징; 센서 하우징의 일측 벽면에 삽입 설치되어 센서 하우징을 통과하는 물의 수질을 감지하는 수질센서; 및 베이스 플레이트의 둘레에 고정되어 수질센서의 전후좌우 및 상측면을 통해 물 이외의 이물질의 유입을 차단하는 스크린 유닛을 포함하여, 소하천과 같이 수심이 낮은 장소에 설치하여 수질을 모니터링 하는 것이 가능하며, 스크린 유닛과 센서 하우징을 이용하여 2중으로 수질센서를 보호하므로 수질 모니터링 장치의 안전성과 내구성을 향상시킬 수 있도록 구성되는 소하천용 수질 모니터링 장치가 제시된 바 있다.

상기한 바와 같이, 종래, 수질센서에 관한 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 수질센서들은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.

즉, 상기한 바와 같이, 수돗물의 수질에 대한 불신을 해소하기 위하여는 가정의 수도관이나 수도꼭지 등에 수질센서를 설치하여 일반 가정에서도 용이하게 수질을 측정할 수 있도록 하는 것이 바람직하나, 상기한 바와 같은 종래기술의 수질센서들은 그 크기나 구조, 설치비용, 설치방법 및 절차 등의 여러 가지 제반 여건에 제약이 많으므로 각 가정마다 수질센서를 설치하기에는 어려운 문제가 있다.

이에, 상기한 바와 같이 여러 가지 여건으로 인해 현재 최종 사용자(End-user)인 수용가(가정)에 대한 수질 모니터링 서비스는 제공되지 못하고 있는 실정이며, 상수도 공급과정 중 일부 중간기점들에만 수질분석 장비로서 다항목 수질측정 설비가 설치되어 수질측정 및 분석을 수행하고 있는 실정이다.

그러나 상기한 다항목 수질측정 설비는, 고가의 해외제품인 관계로 설치시 대략 2,000 ~ 3,000만원대의 고비용이 요구되어 대량공급에 한계가 있고, 설치를 위한 별도의 공사비용도 요구되며, 모니터링 장비의 크기에 따른 설치공간의 확보, 전원 유입, 통신선로 유입 등의 설치환경의 문제로 설치가 불가능한 지역도 다수인 데 더하여, 설치를 위한 인증 등의 복잡한 절차가 요구되는 문제가 있음으로 인해, 수용가 내부가 아닌 상수도 관로의 주요 지점에서만 모니터링이 이루어지고 있는 실정이다.

따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 수질센서들의 문제점을 해결하기 위하여는, 일반 가정의 상수도 관로나 수도꼭지에도 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하여 수돗물의 잔류염소, 전기전도도, 수온 등의 수질정보를 측정하고 측정결과를 실시간으로 확인할 수 있도록 구성되는 동시에, 예들 들면, 협대역 사물인터넷(Narrow Band Internet of Things ; NB-IoT)과 같은 정보통신 기술과 연계하여, 측정된 수질정보를 통해 수돗물 공급관로의 수질을 모니터링하고 사용자의 요구에 따른 상수도 정보를 제공할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 사물인터넷(NB-IoT) 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서를 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.

더욱이, 상기한 바와 같은 종래기술의 수질센서들의 문제점을 해결하기 위하여는, 상기한 바와 같이 구성되는 사물인터넷(NB-IoT) 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서를 이용하여, 수질센서에 의해 측정된 수질정보를 수집하여 수질 및 물사용에 관한 빅데이터를 구축하고, 이러한 빅데이터에 딥러닝과 같은 분석기법을 적용하여 수질 및 물사용에 관한 정보를 분석하는 것에 의해 사용자의 요구에 따른 각종 상수도 정보를 맞춤형으로 제공할 수 있도록 구성됨으로써, 수도사업자에 있어서는 수질 취약지점에 대한 수돗물 모니터링이 가능하고, 일반 소비자에 대하여는 수돗물, 정수기 유출수, 마을 상수도 등에 대한 수질정보를 용이하게 확인 가능하며, 그것에 의해, 상수도 2차오염의 사전예방 및 수돗물의 음용률 향상에 기여하고, 미생물 재성장, 수인성 전염병, 출수불량 등의 민원발생을 저감할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 상수도정보 제공시스템을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.

[선행기술문헌]

1. 한국 등록특허공보 제10-1621737호 (2016.05.11.)

2. 한국 등록특허공보 제10-1221646호 (2013.01.07.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 수질측정을 위한 장치의 크기, 구조, 설치비용, 설치방법 및 절차 등의 제반 여건에 제약이 많음으로 인해 상수도 공급과정 중 일부 중간기점들에만 설치되어 수질측정 및 분석이 수행되고, 일반 가정에는 설치가 어려워 최종 사용자(End-user)인 수용가(가정)에 대하여는 수질 모니터링 서비스가 제공되지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 수질센서들의 문제점을 해결하기 위해, 일반 가정의 상수도 관로나 수도꼭지에도 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하여 수돗물의 잔류염소, 전기전도도, 수온 등의 수질정보를 측정하고 측정결과를 실시간으로 확인할 수 있는 동시에, 예들 들면, 협대역 사물인터넷(NB-IoT)과 같은 정보통신 기술과 연계하여, 측정된 수질정보를 통해 수돗물 공급관로의 수질을 모니터링하고 사용자의 요구에 따른 상수도 정보를 제공할 수 있도록 구성되는 사물인터넷(NB-IoT) 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서를 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 구성되는 사물인터넷(NB-IoT) 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서를 이용하여, 수질센서에 의해 측정된 수질정보를 수집하여 수질 및 물사용에 관한 빅데이터를 구축하고, 이러한 빅데이터에 딥러닝과 같은 분석기법을 적용하여 수질 및 물사용에 관한 정보를 분석하는 것에 의해 사용자의 요구에 따른 각종 상수도 정보를 맞춤형으로 제공할 수 있도록 구성됨으로써, 수도사업자에 있어서는 수질 취약지점에 대한 수돗물 모니터링이 가능하고, 일반 소비자에 대하여는 수돗물, 정수기 유출수, 마을 상수도 등에 대한 수질정보를 용이하게 확인 가능하며, 그것에 의해, 상수도 2차오염의 사전예방 및 수돗물의 음용률 향상에 기여하고, 미생물 재성장, 수인성 전염병, 출수불량 등의 민원발생을 저감할 수 있도록 구성되는 되는 상수도정보 제공시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 상수도 관로 부착형 수질센서에 있어서, 수도관을 포함하는 상수도 관로 내부를 흐르는 물이 내부로 유입되는 유입구와, 상기 유입구로 유입된 물이 배출되는 배출구가 양단측에 각각 구비된 배관 형태로 형성되어 상기 상수도 관로의 일측에 연결되는 수도관 연결부; 상기 수도관 연결부의 유입구 측으로 유입된 물에 대한 수질 및 유량을 포함하는 각종 정보를 측정하기 위한 복수의 센서를 포함하여 이루어지는 측정부; 상기 측정부를 통하여 측정된 측정값을 포함하는 각종 정보를 외부로 전송하기 위한 통신모듈을 포함하여 이루어지는 통신부; 및 상기 측정부를 통해 측정된 측정값들을 수신하여 수질분석을 행하고, 상기 수질센서의 전체적인 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서가 제공된다.

여기서, 상기 수질센서는, 전원공급을 위한 전원공급부; 상기 측정부를 통하여 측정된 측정값을 포함하는 각종 정보를 표시하기 위한 표시부; 및 상기 수도관 연결부, 상기 측정부, 상기 통신부, 상기 제어부, 상기 전원공급부 및 상기 표시부가 각각 내장되어 외관을 형성하도록 이루어지는 하우징을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측정부는, 상기 유입구를 통해 유입된 물의 잔류염소 농도를 측정하기 위한 염소농도 측정센서; 상기 유입구를 통해 유입된 물의 전기전도도를 측정하기 위한 전기전도도 측정센서; 상기 유입구를 통해 유입된 물의 수온을 측정하기 위한 온도센서; 상기 유입구를 통해 유입된 물의 수압을 측정하기 위한 수압센서; 및 상기 유입구를 통해 유입된 물의 유량을 측정하기 위한 유량센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 통신부는, 협대역 사물인터넷(Narrow Band Internet of Things ; NB-IoT) 기능을 이용하여 무선으로 외부 기기 및 다른 수질센서들과 서로 연결되어 데이터를 주고받을 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 제어부는, 상기 염소농도 측정센서, 상기 전기전도도 측정센서, 상기 온도센서, 상기 수압센서를 통하여 각각 측정된 측정값을 상기 표시부를 통해 표시하는 동시에, 각각의 측정값을 이용하여 산출된 잔류염소 농도값 및 미리 정해진 기준에 근거한 수질등급을 포함하는 수질분석정보를 상기 표시부 함께 표시하도록 하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 물 사용시의 사용량과 사용장소 및 시간에 대한 정보를 서로 연관시켜 물사용에 대한 데이터베이스를 미리 구축하여 별도의 저장수단에 저장하여 두고, 상기 측정부를 통하여 측정된 각각의 측정값 및 상기 데이터베이스에 저장된 정보에 근거하여, 상기 유량센서를 통해 측정된 유량에 따라 물 사용량, 용도, 장소를 포함하는 물사용 정보 및 수도요금 예측값을 포함하는 유량분석정보를 상기 표시부에 함께 표시하도록 하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제어부는, 사용자에 의해 입력되거나 미리 설정된 기간에 대하여 상기 측정부를 통해 측정된 각각의 측정값과, 상기 수질분석정보 및 상기 유량분석정보를 사용자의 요청에 따라 선택적으로 상기 표시부에 표시하도록 하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 제어부는, 상기 측정부를 통하여 측정된 각각의 측정값과 상기 수질분석정보 및 상기 유량분석정보를 포함하는 데이터를 상기 저장수단에 저장하고, 상기 통신부를 통해 외부로 전송하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전원공급부는, 외부전원을 연결하기 위해 상기 하우징의 일측에 설치되는 전원연결수단, 또는, 외부전원을 별도로 연결하지 않고 동작이 가능하도록 상기 하우징의 내부에 구비되는 배터리 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 표시부는, 상기 측정부를 통하여 측정된 측정값 및 상기 제어부에 의해 수행된 분석결과를 포함하는 정보를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 표시부는, 사용자에게 정보를 청각적으로 전달하기 위한 스피커를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상수도정보 제공시스템에 있어서, 각각의 사용자가 상기 상수도정보 제공시스템에 접속하여 정보제공 요청을 송신하고, 요청에 따른 정보를 수신하여 사용자에게 제공하기 위한 처리가 수행되는 사용자단말기; 상수도 관로에 흐르는 물의 수질 및 사용자의 물사용에 관한 정보를 수집하기 위한 복수의 센서를 포함하여 이루어지는 상수도정보 수집부; 상기 상수도정보 수집부를 통해 수집된 정보를 수집하여 구축된 상수도정보에 관한 빅데이터가 데이터베이스 형태로 저장되어 있는 데이터베이스부; 및 상기 사용자단말기로부터 전송된 정보제공 요청을 수신하고, 상기 데이터베이스부에 저장된 정보에 근거하여 사용자의 요청에 따른 정보를 상기 사용자단말기로 전송하는 처리가 수행되는 서버를 포함하여 구성되고, 상기 상수도정보 수집부는, 상기에 기재된 상수도 관로 부착형 수질센서를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도정보 제공시스템이 제공된다.

여기서, 상기 사용자단말기는, 인터넷에 연결된 컴퓨터(PC)에 전용의 프로그램을 설치하거나, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 개인 휴대용 단말기에 전용의 어플리케이션 프로그램을 설치하는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 상수도정보 제공시스템은, 상기 상수도정보 수집부의 각각의 센서를 통하여 수질 및 수돗물 사용에 관한 정보를 수집하고, 각각의 정보를 데이터베이스화하여 상기 데이터베이스부에 저장하는 것에 의해 수돗물에 관련된 빅데이터를 구축하며, 사용자가 자신의 사용자 단말기를 통하여 로그인을 행하면, 상기 서버는 해당 사용자에 대한 인증을 행하여 로그인 처리를 수행하고, 각각의 상기 사용자 단말기를 통하여 사용자로부터 특정 정보나 서비스에 대한 요청이 수신되면, 상기 서버는 상기 데이터베이스부에 접속하여 해당하는 정보를 검색하고, 검색 결과에 근거하여 사용자의 요청에 대한 응답 데이터를 생성하여 해당 사용자의 사용자 단말기로 전송하며, 상기 사용자 단말기는 상기 서버로부터 전송된 응답 데이터를 수신하여 사용자 인터페이스(UI)를 통해 사용자에게 표시하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 사용자의 요청에 따라 수질정보 및 물사용량, 사용패턴, 수도요금을 포함하는 물사용에 관련된 정보를 맞춤형으로 제공할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 상수도정보 서비스 제공방법에 있어서, 수질 및 물사용에 관련된 빅데이터를 구축하는 데이터베이스 구축단계; 사용자가 자신의 사용자 단말기를 통하여 로그인을 행하고 원하는 정보를 요청하는 정보요청단계; 각각의 사용자 단말기를 통하여 사용자로부터 특정 정보나 서비스에 대한 요청이 수신되면, 서버에서 데이터베이스에 저장된 정보를 검색하여 사용자의 요청에 대한 응답 데이터를 생성하고 해당 사용자의 사용자 단말기로 전송하는 정보제공단계; 및 상기 사용자 단말기에서 상기 서버로부터 전송된 응답 데이터를 수신하여 사용자 인터페이스(UI)를 통해 사용자에게 표시하는 정보표시단계를 포함하여 구성되고, 상기 데이터베이스 구축단계는, 상기에 기재된 상수도 관로 부착형 수질센서를 이용하여 수질 및 물사용에 관련된 정보를 수집하고, 각각의 정보를 데이터베이스화하여 저장하는 것에 의해 수돗물에 관련된 빅데이터를 구축하도록 구성됨으로써, 사용자의 요청에 따라 수질정보 및 물사용량, 사용패턴, 수도요금을 포함하는 물사용에 관련된 정보를 맞춤형으로 제공할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도정보 서비스 제공방법이 제공된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 일반 가정의 상수도 관로나 수도꼭지에도 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하여 수돗물의 잔류염소, 전기전도도, 수온 등의 수질정보를 측정하고 측정결과를 실시간으로 확인할 수 있는 동시에, 예들 들면, 협대역 사물인터넷(NB-IoT)과 같은 정보통신 기술과 연계하여, 측정된 수질정보를 통해 수돗물 공급관로의 수질을 모니터링하고 사용자의 요구에 따른 상수도 정보를 제공할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 사물인터넷(NB-IoT) 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서가 제공됨으로써, 수질측정을 위한 장치의 크기, 구조, 설치비용, 설치방법 및 절차 등의 제반 여건에 제약이 많음으로 인해 상수도 공급과정 중 일부 중간기점들에만 설치되어 수질측정 및 분석이 수행되고, 일반 가정에는 설치가 어려워 최종 사용자(End-user)인 수용가(가정)에 대하여는 수질 모니터링 서비스가 제공되지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 수질센서들의 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 구성되는 사물인터넷(NB-IoT) 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서를 이용하여, 수질센서에 의해 측정된 수질정보를 수집하여 수질 및 물사용에 관한 빅데이터를 구축하고, 이러한 빅데이터에 딥러닝과 같은 분석기법을 적용하여 수질 및 물사용에 관한 정보를 분석하는 것에 의해 사용자의 요구에 따른 각종 상수도 정보를 맞춤형으로 제공할 수 있도록 구성되는 상수도정보 제공시스템이 제공됨으로써, 수도사업자에 있어서는 수질 취약지점에 대한 수돗물 모니터링이 가능하고, 일반 소비자에 대하여는 수돗물, 정수기 유출수, 마을 상수도 등에 대한 수질정보를 용이하게 확인 가능하며, 그것에 의해, 상수도 2차오염의 사전예방 및 수돗물의 음용률 향상에 기여하고, 미생물 재성장, 수인성 전염병, 출수불량 등의 민원발생을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서를 일반 가정의 수도꼭지에 연결된 수도관에 설치한 경우를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서를 이용하여 구성되는 상수도정보 제공시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 상수도정보 제공시스템의 전체적인 동작을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서 및 이를 이용한 상수도정보 제공시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.

또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.

즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 수질측정을 위한 장치의 크기, 구조, 설치비용, 설치방법 및 절차 등의 제반 여건에 제약이 많음으로 인해 상수도 공급과정 중 일부 중간기점들에만 설치되어 수질측정 및 분석이 수행되고, 일반 가정에는 설치가 어려워 최종 사용자(End-user)인 수용가(가정)에 대하여는 수질 모니터링 서비스가 제공되지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 수질센서들의 문제점을 해결하기 위해, 일반 가정의 상수도 관로나 수도꼭지에도 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하여 수돗물의 잔류염소, 전기전도도, 수온 등의 수질정보를 측정하고 측정결과를 실시간으로 확인할 수 있는 동시에, 예들 들면, 협대역 사물인터넷(NB-IoT)과 같은 정보통신 기술과 연계하여, 측정된 수질정보를 통해 수돗물 공급관로의 수질을 모니터링하고 사용자의 요구에 따른 상수도 정보를 제공할 수 있도록 구성되는 사물인터넷(NB-IoT) 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서에 관한 것이다.

아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 사물인터넷(NB-IoT) 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서를 이용하여, 수질센서에 의해 측정된 수질정보를 수집하여 수질 및 물사용에 관한 빅데이터를 구축하고, 이러한 빅데이터에 딥러닝과 같은 분석기법을 적용하여 수질 및 물사용에 관한 정보를 분석하는 것에 의해 사용자의 요구에 따른 각종 상수도 정보를 맞춤형으로 제공할 수 있도록 구성됨으로써, 수도사업자에 있어서는 수질 취약지점에 대한 수돗물 모니터링이 가능하고, 일반 소비자에 대하여는 수돗물, 정수기 유출수, 마을 상수도 등에 대한 수질정보를 용이하게 확인 가능하며, 그것에 의해, 상수도 2차오염의 사전예방 및 수돗물의 음용률 향상에 기여하고, 미생물 재성장, 수인성 전염병, 출수불량 등의 민원발생을 저감할 수 있도록 구성되는 되는 상수도정보 제공시스템에 관한 것이다.

계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서 및 이를 이용한 상수도정보 제공시스템의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서(10)는, 크게 나누어, 가정의 수도꼭지에 연결되는 수도관과 같은 상수도 관로 내부를 흐르는 수돗물이 내부로 유입되어 수질측정이 이루어진 후 다시 수도관으로 배출되도록 하기 위한 유입구와 배출구가 각각 구비된 배관 형태로 형성되어 상수도 관로의 일측에 연결되는 수도관 연결부(11)와, 수도관 연결부(11)의 유입구 측으로 유입된 수돗물에 대한 수질 및 유량 등의 각종 정보를 측정하기 위한 복수의 센서를 포함하여 이루어지는 측정부(12)와, 측정부(12)를 통하여 측정된 측정값을 포함하는 각종 정보를 인터넷이나 무선통신 등을 통하여 외부로 전송하기 위한 통신모듈을 포함하여 이루어지는 통신부(13) 및 측정부(12)를 통해 측정된 값들을 수신하여 수질분석을 행하고, 상기한 각 부 및 수질센서(10)의 전체적인 동작을 제어하는 제어부(14)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기한 수질센서(10)는, 전원공급을 위한 전원공급부(15)와, 측정부(12)를 통하여 측정된 측정값을 포함하는 각종 정보를 표시하기 위한 표시부(16) 및 상기한 수도관 연결부(11), 측정부(12), 통신부(13), 제어부(14), 전원공급부(15) 및 표시부(16)가 각각 내장되어 외관을 형성하도록 이루어지는 하우징(17)을 더 포함하여, 각각의 구성요소들이 단일의 케이스 내에 내장되는 일체형의 장치로 형성되도록 구성될 수 있다.

더 상세하게는, 먼저, 상기한 수도관 연결부(11)는, 수도관 내부를 흐르는 수돗물이 유입되는 유입구와, 유입구를 통해 유입된 수돗물에 대하여 측정부(12)에 구비된 각종 센서들을 통해 측정이 이루어진 후 다시 수도관으로 배출하기 위한 배출구가 양단측에 각각 형성되어 상수도 관로의 일측에 연결되는 배관 형태로 형성될 수 있다.

또한, 상기한 측정부(12)는, 예를 들면, 유입구를 통해 유입되어 수도관 연결부(11)를 통하여 흐르는 수돗물의 잔류염소 농도를 측정하기 위한 염소농도 측정센서와, 전기전도도를 측정하기 위한 전기전도도 측정센서와, 수온을 측정하기 위한 온도센서와, 수압을 측정하기 위한 수압센서와, 유량을 측정하기 위한 유량센서 등을 포함하여, 유입구를 통해 유입된 수돗물의 수질과 함께 물 사용에 대한 각종 정보를 동시에 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.

여기서, 각각의 센서는 배관 형태로 형성되는 수도관 연결부(11) 내에 흐르는 수돗물에 접촉하도록 수도관 연결부(11)를 따라 일정 간격으로 배치되어 해당 항목에 대한 측정이 이루어지도록 구성될 수 있으나, 측정부(12)에 구비되는 센서의 종류는 반드시 상기한 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 측정부(12)에 구비되는 측정센서의 종류는 수질검사 항목 등의 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.

더 상세하게는, 먼저, 염소농도 측정센서는, 수도관 내부를 흐르는 수돗물의 염소농도를 측정하여 측정된 농도값을 제어부(14)에 제공하기 위한 것으로, 센서의 종류에 따라 내측에 온도측정 센서를 구비할 수도 있으며, 예를 들면, 전극 팁만 교체가 가능한 구조의 갈바닉 방식 센서로 구성되어 유지보수가 용이하도록 구성될 수 있다.

아울러, 전기전도도 측정센서는, 수도관 연결부(11) 내부를 흐르는 수돗물의 전기전도도를 측정하여 측정된 전기전도도값을 제어부(14)에 제공하기 위한 것으로, 이를 위해, 수도관 연결부(11) 내부에 한 쌍의 전극이 삽입 설치되도록 구성될 수 있으며, 이러한 전기전도도값을 수돗물 관리기관 등에 전송하여 전기전도도에 영향을 주는 철분 등의 미네랄 함량 수치에 따른 배수관 노후 분석 등의 수질해석 자료로 활용될 수 있다.

더욱이, 수압센서는, 수도관 연결부(11)의 외벽에 내부와 연통되도록 설치되어 수도관 연결부(11) 내벽에 전달되는 수압을 측정하여 측정된 압력값을 제어부(14)에 제공하기 위한 것으로, 제어부(14)는 이러한 압력값을 이용하여 잔류염소 농도값의 추정시기를 선택하도록 구성될 수 있다.

또한, 온도센서는, 수도관 연결부(11) 내부를 흐르는 수돗물의 온도를 측정하여 측정된 온도값을 제어부(14)에 제공하기 위한 것으로, 수도관 연결부(11) 내부에 삽입 설치되거나 염소농도 측정센서와 일체로 구비도도록 구성될 수 있으며, 제어부(14)는 이러한 온도값을 이용하여 잔류염소 농도값의 추정시기를 선택하도록 구성될 수 있다.

아울러, 유량센서는, 수도관 연결부(11) 내부를 흐르는 수돗물의 유량을 측정하여 측정된 유량값을 제어부(14)에 제공하기 위한 것으로, 제어부(14)는 이러한 유량 정보를 분석하는 것에 의해 수돗물 사용에 관한 정보를 도출하도록 구성될 수 있다.

즉, 예들 들면, 특정 유량이 일정 시간 동안 지속되거나, 또는, 특정 시간에 일정 유량이 검출되는 것과 같이, 일반적으로, 수돗물 사용시 사용량과 사용장소 및 시간 등에 어떠한 패턴이 존재하게 되므로, 이를 이용하여 유량에 대한 사용 용도 및 장소를 연관시켜 유량에 따른 물사용에 대한 데이터베이스를 미리 작성하여 두고, 측정된 유량에 따라 부엌에서 설거지 중인지 또는 화장실에서 샤워중인지 등과 같은 물사용 용도 및 장소에 대한 정보를 제공할 수 있다.

이때, 동일한 유량에 대하여도 시간대에 따라 다른 용도로 사용될 수 있으므로, 유량정보와 함께 시간대에 따른 정보를 조합하는 것에 의해 보다 상세하고 다양한 정보를 제공할 수 있다.

더욱이, 상기한 통신부(13)는, 예를 들면, 협대역 사물인터넷(Narrow Band Internet of Things ; NB-IoT)과 같이, 최근 각종 기기간의 새로운 통신방식으로 대두되고 있는 사물인터넷(IoT) 기능을 이용하여 무선으로 외부 기기들과 서로 연결되어 데이터를 주고받을 수 있도록 구성될 수 있다.

더 상세하게는, 협대역 사물인터넷(NB-IoT)이란, 이동통신망을 통해 저전력 광역(Low Power Wide Area ; LPWA) 통신을 지원하는 통신방식으로, GSM(Global System for Mobile Communications) 또는 LTE(Long Term Evolution) 망을 통해 비교적 좁은 대역을 사용하여 수백 kbps 이하의 데이터 전송속도와 10km 이상의 광역 서비스를 지원하므로, 수도검침이나 위치추적용 기기 등과 같이 원거리에 있고 전력소비가 낮은 사물간의 통신에 적합한 통신방식이다.

여기서, 상기한 본 발명의 실시예에서는, 상기한 통신부(13)가 협대역 사물인터넷(NB-IoT)을 통하여 데이터를 주고받는 경우를 예로 하여 본 발명을 나타내었으나, 본 발명은 반드시 이러한 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 상기한 통신부(13)가, 예를 들면, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 지웨이브(Z-Wave) 등과 같은 저전력 단거리 무선망을 이용하여 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.

또한, 상기한 제어부(14)는, 예를 들면, 마이크로프로세서를 이용하여, 측정부(12), 통신부(13), 전원공급부(15) 및 표시부(16)의 동작을 각각 제어하고 수질센서(10)의 전체적인 동작을 제어하도록 이루어지는 PCB 제어기판이나 칩셋 등의 형태로 하우징(17)의 내부에 구비되도록 구성될 수 있다.

더 상세하게는, 상기한 제어부(14)는, 측정부(12)의 각 센서를 통해 측정된 값들을 수신하여 수질분석을 수행하고, 측정값 및 분석결과를 표시부(16)를 통하여 표시하는 동시에, 도시되지는 않았으나, 각종 정보를 메모리와 같은 별도의 저장수단에 저장하거나, 통신부(13)를 통해 외부로 전송하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.

이때, 상기한 메모리, 통신부(13), 제어부(14), 전원공급부(15) 및 표시부(16)는, 필요에 따라 단일의 PCB 기판에 일체로 형성되어 하우징(17)의 내부에 구비되도록 구성될 수도 있다.

여기서, 예를 들면, 염소농도 측정센서 및 수압센서로부터 측정된 잔류염소 농도값과 수압을 비교하여 수도관 내 잔류염소 농도값을 추정하는 것과 같이, 수돗물의 수질을 측정하기 위한 각종 측정센서들의 구체적인 구성이나, 각각의 센서들을 통해 측정된 측정값들을 이용하여 수질분석을 수행하는 구체적인 내용은 당업자에게 있어서 종래기술의 문헌 등을 참조하여 자명한 사항이므로, 이에, 본 발명에서는, 상기한 바와 같이 당업자가 종래기술의 문헌 등을 참조하여 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.

즉, 상기한 제어부(14)는, 예를 들면, 염소농도, 전기전도도, 수압, 수온, 유량 등과 같이, 측정부(12)의 각 센서들에 의해 측정된 측정값을 표시부(16)에 표시하는 동시에, 예를 들면, 현재 공급되고 있는 수돗물의 잔류염소 농도나, 미리 정해진 기준에 근거한 수질등급, 유량정보에 근거한 특정 기간 동안의 수돗물 사용량, 물사용 장소 및 용도에 대한 정보 및 현재까지의 사용량에 따른 수도요금 예측값 등과 같이, 측정부(12)의 각 센서들에 의해 측정된 측정값에 근거하여 산출된 각종 분석결과를 표시부(16) 함께 표시하도록 하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.

아울러, 상기한 전원공급부(15)는, 외부전원을 연결하기 위한 전원연결수단이 하우징(17)의 일측에 설치되도록 구성될 수 있으나, 바람직하게는, 전원공급을 위한 배터리 등을 하우징(17)의 내부에 구비하여 외부전원을 별도로 연결하지 않고도 동작이 가능하도록 구성됨으로써, 설치환경에 대한 제약을 받지 않고 사용의 편의성을 높일 수 있도록 구성될 수 있다.

이때, 상기한 배터리는, 예를 들면, 재충전이 가능한 배터리로 구성될 수 있으나, 수질센서(10)의 동작에 충분한 전원을 공급할 수 있는 것이면 특별히 제한되는 것은 아니다.

더욱이, 상기한 표시부(16)는, 측정부(12)를 통하여 측정된 측정값 및 제어부(14)에 의해 수행된 분석결과를 포함하는 각종 정보를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이 및 상기한 각종 정보를 청각적으로 전달하기 위한 스피커 등을 필요에 따라 더 포함하여, 하우징(17)의 일측에 설치되도록 구성될 수 있다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 통하여, 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서(10)는, 상기한 바와 같이 수도관 연결부(11), 측정부(12), 통신부(13), 제어부(14), 전원공급부(15) 및 표시부(16)가 단일의 하우징(16)에 내장되어 일체로 형성됨으로써, 수도관의 일측에 유입구와 배출구를 연결하는 간단한 작업만으로 설치가 용이하게 이루어질 수 있는 데 더하여, 전체적인 구성이 간단하여 소형화가 가능하므로, 일반 가정의 수도꼭지 등과 같이 비교적 좁은 공간에도 용이하게 설치 가능하여 설치장소에 제약을 받지 않고, 설치비용 또한 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서(10)는, 사용자가 직접 자신의 가정에 공급되는 수돗물의 잔류염소 농도 등과 같은 수질을 측정할 수 있으므로 먹는 물에 대한 걱정을 해소할 수 있는 데 더하여, 해당 지역을 관리하는 수돗물 관리기관에 측정 결과를 전송함으로써, 관리기관에서 각 가정의 측정결과를 분석하여 염소투입 지점, 투입시기, 투입량 등을 보다 정밀하게 조정하여 수질관리의 정확성 및 효율성을 높이는 데 기여할 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서(10)는, 수도관 연결부(11)를 통하여 수돗물이 유입되면 측정부(12)를 통해 유입된 수돗물의 수질을 포함하는 각종 정보가 측정되고, 측정된 정보가 표시부(16)를 통해 표시되는 동시에 통신부(13)를 통하여 외부로 전송됨으로써, 후술하는 바와 같이 하여 별도의 데이터베이스 형태로 저장되거나, 또는, 측정된 정보에 근거하여 수질 및 수돗물 정보에 대한 각종 분석작업을 수행하여 사용자의 요구에 따라 필요한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.

즉, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서(10)를 일반 가정의 수도꼭지에 연결된 수도관에 설치한 경우를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서(10)는 일체형으로 소형화가 가능하여 일반 가정에도 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능한 장점을 가지는 것이다.

이때, 수질센서(10)를 수도관에 연결하는 방법은, 예를 들면, 하우징(17)의 외부로 노출되어 있는 유입구 및 배출구에 맞추어 수도관에 분기관을 각각 설치하고, 이러한 분기관에 수도관 연결부(11)의 유입구 및 배출구를 각각 결합하는 것에 의해 수도관에 수질센서(10)를 용이하게 결합시킬 수 있다.

여기서, 도 2에 나타낸 실시예에서는 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서(10)가 일반 가정의 수도꼭지에 연결된 수도관에 설치되는 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 상기한 일반 가정의 수도관 이외에, 예를 들면, 소화전이나 맨홀 등과 같이, 비교적 큰 유량의 상수도 관로상에 설치되어 상수도 수질분석을 수행하고 각종 정보를 전송하거나, 또는, 음수대 등에 설치되어 수질분석을 행하고 각종 정보를 전송하도록 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 적용될 수 있는 것임에 유념해야 한다.

더 상세하게는, 수도관이 소화전에 연결되는 경우에는 가정의 수도꼭지와 같이 임의로 단부를 열어 물을 흐르게 할 수 없으므로, 이 경우, 유입구는 상수도관에, 배출구는 하수도관에 연통되도록 결합되어, 상수도관으로부터 하수도관으로 물을 흐르게 하여 수질측정이 이루어지도록 구성될 수 있다.

즉, 본 발명에 있어서, 수도관은, 경우에 따라 상수도관만이 아니라 하수도관까지 포함되는 것임에 유념해야 하며, 이러한 경우, 수도관 연결부(11)에 별도의 밸브를 구비하여 제어부(14)의 제어에 의해 측정시에만 물이 흐를 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서(10)를 구현할 수 있으며, 이를 이용하여, 사용자의 요구에 따라 필요한 정보를 맞춤형으로 제공하는 상수도정보 제공시스템을 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 구현할 수 있다.

계속해서, 도 3을 참조하면, 도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서(10)를 이용하여 구성되는 상수도정보 제공시스템(30)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상수도정보 제공시스템(30)은, 크게 나누어, 각각의 사용자가 상수도정보 제공시스템(30)에 접속하여 필요한 정보를 요청하고, 요청한 정보를 수신하여 사용자에게 제공하기 위한 처리가 수행되는 사용자단말기(31)와, 상수도 관로에 흐르는 수돗물의 수질 및 물사용에 관한 각종 정보를 수집하기 위한 복수의 센서를 포함하여 이루어지는 상수도정보 수집부(32)와, 상수도정보 수집부(32)를 통해 수집된 정보를 수신하고 데이터베이스 형태로 저장하여 수둣물 정보에 관한 빅데이터를 구축하는 데이터베이스부(33)와, 데이터베이스부(33)에 저장된 빅데이터에 근거하여 사용자단말기(31)를 통해 요청된 정보를 제공하는 서버(34)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기한 사용자단말기(31)는, 예를 들면, 인터넷에 연결된 컴퓨터(PC)에 전용의 프로그램을 설치하거나, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같이, 통신이 가능한 개인 휴대용 정보처리 단말기에 전용의 어플리케이션 프로그램을 설치하는 것에 의해 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 구성될 수 있다.

또한, 상기한 상수도정보 수집부(32)의 각각의 센서는, 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서(10)를 이용하여 구성될 수 있다.

아울러, 상기한 데이터베이스부(33)는 서버(34)에 포함되어 서버(34)와 일체로 구성될 수 있으며, 서버(34)는, 후술하는 바와 같이 하여, 사용자단말기(31)를 통해 각각의 사용자로부터 특정 정보에 대한 요청이 수신되면, 데이터베이스부(33)에 저장된 빅데이터에 근거하여 해당하는 정보를 검색하고, 검색된 정보를 적절히 재구성하여 해당 사용자단말기(31)에 다시 송신하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.

즉, 도 4를 참조하면, 도 4는 도 3에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 상수도정보 제공시스템(30)의 전체적인 동작을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 상수도정보 제공시스템(30)의 처리과정은, 크게 나누어, 수돗물의 수질 및 물사용에 관련된 빅데이터를 구축하는 데이터베이스 구축단계(S41)와, 사용자가 자신의 사용자 단말기(31)를 통하여 로그인을 행하는 로그인 단계(S42)와, 사용자가 자신의 사용자 단말기(31)를 통하여 정보를 요청하는 정보요청 및 제공단계(S43) 및 사용자가 자신의 사용자 단말기(31)를 통하여 요청한 정보를 제공받는 정보표시단계(S44)를 포함하여 구성될 수 있다.

더 상세하게는, 먼저, 상기한 데이터베이스 구축단계(S41)에서, 서버(34)는, 상수도정보 수집부(32)의 각각의 수질센서(10)를 통하여 수질 및 수돗물 사용에 관한 정보를 수집하고, 각각의 정보를 데이터베이스화하여 데이터베이스부(33)에 저장하는 것에 의해 수돗물에 관련된 빅데이터를 구축하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.

다음으로, 로그인 단계(S42)는, 사용자가 자신의 사용자 단말기(31)를 통하여 로그인을 행하면, 서버(34)는 해당 사용자에 대한 인증을 행하여 로그인 처리를 수행하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.

또한, 정보요청 및 제공단계(S43)는, 사용자 단말기(31)를 통하여 사용자로부터 특정 정보나 서비스에 대한 요청이 수신되면, 서버(34)는 데이터베이스부(33)에 접속하여 해당하는 정보를 검색하고, 검색 결과에 근거하여 사용자의 요청에 대한 응답 데이터를 생성하여 해당 사용자의 사용자 단말기(31)로 전송하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.

아울러, 정보표시단계(S44)는, 사용자 단말기(31)에서 서버(34)로부터 전송된 응답 데이터를 수신하고, 수신된 정보를 사용자 인터페이스(UI)를 통해 사용자에게 표시하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.

따라서 상기한 바와 같은 과정을 통하여 사용자의 요청에 따라 수돗물의 수질 및 물사용에 관한 정보를 맞춤형으로 제공할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 상수도정보 제공시스템(30)은, 상기한 바와 같이 하여, 예를 들면, 염소농도 측정센서를 통해 측정된 수돗물의 염소농도와, 전기전도도 측정센서를 통해 측정된 수돗물의 전기전도도와, 수압센서를 통해 측정된 수돗물의 수압과, 온도센서를 통해 측정된 수돗물의 수온 및 이들 측정값을 이용하여 산출된 잔류염소 농도값 등을 포함하는 수질정보를 사용자의 요청에 따라 선택적으로 제공할 수 있는 동시에, 유량센서를 이용하여 측정된 유량값 및 이러한 유량정보에 대한 분석결과로 도출된 수돗물 사용 용도 및 장소 등에 관한 수돗물 사용정보를 사용자의 요청에 따라 선택적으로 제공할 수 있으며, 이에 더하여, 특정 기간에 대한 수질측정 결과의 변화에 대한 분석이나, 특정 기간 동안의 수돗물 사용량과 같은 사용자의 수돗물 사용패턴에 대한 분석결과 및 사용량에 따른 수도요금 등과 같은 부가적인 정보서비스도 제공할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 실시예에 따른 상수도정보 제공시스템(30)을 이용하면, 일반 가정에서는 수질센서(10)를 설치하는 것만으로 공급되는 수돗물의 수질을 모니터링 가능한 동시에 자신의 물사용 패턴을 용이하게 확인할 수 있으므로 먹는 물에 대한 불신을 해소하고 물절약에 기여할 수 있으며, 수돗물 관리기관에서는 각 가정의 수질측정 및 물사용 패턴 분석결과를 수집하고 분석함으로써 해당 지역에 대한 수질관리 및 정책수립 등을 위한 자료로서 유용하게 활용할 수 있다.

따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서 및 이를 이용한 상수도정보 제공시스템을 구현할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서 및 이를 이용한 상수도정보 제공시스템을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 일반 가정의 상수도 관로나 수도꼭지에도 저렴한 비용으로 용이하게 설치 가능하여 수돗물의 잔류염소, 전기전도도, 수온 등의 수질정보를 측정하고 측정결과를 실시간으로 확인할 수 있는 동시에, 예들 들면, 협대역 사물인터넷(NB-IoT)과 같은 정보통신 기술과 연계하여, 측정된 수질정보를 통해 수돗물 공급관로의 수질을 모니터링하고 사용자의 요구에 따른 상수도 정보를 제공할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 사물인터넷(NB-IoT) 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서가 제공됨으로써, 수질측정을 위한 장치의 크기, 구조, 설치비용, 설치방법 및 절차 등의 제반 여건에 제약이 많음으로 인해 상수도 공급과정 중 일부 중간기점들에만 설치되어 수질측정 및 분석이 수행되고, 일반 가정에는 설치가 어려워 최종 사용자(End-user)인 수용가(가정)에 대하여는 수질 모니터링 서비스가 제공되지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 수질센서들의 문제점을 해결할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 구성되는 사물인터넷(NB-IoT) 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서를 이용하여, 수질센서에 의해 측정된 수질정보를 수집하여 수질 및 물사용에 관한 빅데이터를 구축하고, 이러한 빅데이터에 딥러닝과 같은 분석기법을 적용하여 수질 및 물사용에 관한 정보를 분석하는 것에 의해 사용자의 요구에 따른 각종 상수도 정보를 맞춤형으로 제공할 수 있도록 구성되는 상수도정보 제공시스템이 제공됨으로써, 수도사업자에 있어서는 수질 취약지점에 대한 수돗물 모니터링이 가능하고, 일반 소비자에 대하여는 수돗물, 정수기 유출수, 마을 상수도 등에 대한 수질정보를 용이하게 확인 가능하며, 그것에 의해, 상수도 2차오염의 사전예방 및 수돗물의 음용률 향상에 기여하고, 미생물 재성장, 수인성 전염병, 출수불량 등의 민원발생을 저감할 수 있다.

이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서 및 이를 이용한 상수도정보 제공시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.

10. 사물인터넷 기반의 상수도 관로 부착형 수질센서
11. 수도관 연결부 12. 측정부
13. 통신부 14. 제어부
15. 전원공급부 16. 표시부
17. 하우징
30. 상수도정보 제공시스템
31. 사용자단말기 32. 상수도정보 수집부
33. 데이터베이스부 34. 서버

Claims (15)

1. 상수도 관로 부착형 수질센서에 있어서,
   수도관을 포함하는 상수도 관로 내부를 흐르는 물이 내부로 유입되는 유입구와, 상기 유입구로 유입된 물이 배출되는 배출구가 양단측에 각각 구비된 배관 형태로 형성되어 상기 상수도 관로의 일측에 연결되는 수도관 연결부;
   상기 수도관 연결부의 유입구 측으로 유입된 물에 대한 수질 및 유량을 포함하는 각종 정보를 측정하기 위한 복수의 센서를 포함하여 이루어지는 측정부;
   상기 측정부를 통하여 측정된 측정값을 포함하는 각종 정보를 외부로 전송하기 위한 통신모듈을 포함하여 이루어지는 통신부; 및
   상기 측정부를 통해 측정된 측정값들을 수신하여 수질분석을 행하고, 상기 수질센서의 전체적인 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 수질센서는,
   전원공급을 위한 전원공급부;
   상기 측정부를 통하여 측정된 측정값을 포함하는 각종 정보를 표시하기 위한 표시부; 및
   상기 수도관 연결부, 상기 측정부, 상기 통신부, 상기 제어부, 상기 전원공급부 및 상기 표시부가 각각 내장되어 외관을 형성하도록 이루어지는 하우징을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 측정부는,
   상기 유입구를 통해 유입된 물의 잔류염소 농도를 측정하기 위한 염소농도 측정센서;
   상기 유입구를 통해 유입된 물의 전기전도도를 측정하기 위한 전기전도도 측정센서;
   상기 유입구를 통해 유입된 물의 수온을 측정하기 위한 온도센서;
   상기 유입구를 통해 유입된 물의 수압을 측정하기 위한 수압센서; 및
   상기 유입구를 통해 유입된 물의 유량을 측정하기 위한 유량센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 통신부는,
   협대역 사물인터넷(Narrow Band Internet of Things ; NB-IoT) 기능을 이용하여 무선으로 외부 기기 및 다른 수질센서들과 서로 연결되어 데이터를 주고받을 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 염소농도 측정센서, 상기 전기전도도 측정센서, 상기 온도센서, 상기 수압센서를 통하여 각각 측정된 측정값을 상기 표시부를 통해 표시하는 동시에, 각각의 측정값을 이용하여 산출된 잔류염소 농도값 및 미리 정해진 기준에 근거한 수질등급을 포함하는 수질분석정보를 상기 표시부 함께 표시하도록 하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   물 사용시의 사용량과 사용장소 및 시간에 대한 정보를 서로 연관시켜 물사용에 대한 데이터베이스를 미리 구축하여 별도의 저장수단에 저장하여 두고,
   상기 측정부를 통하여 측정된 각각의 측정값 및 상기 데이터베이스에 저장된 정보에 근거하여, 상기 유량센서를 통해 측정된 유량에 따라 물 사용량, 용도, 장소를 포함하는 물사용 정보 및 수도요금 예측값을 포함하는 유량분석정보를 상기 표시부에 함께 표시하도록 하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제어부는,
   사용자에 의해 입력되거나 미리 설정된 기간에 대하여 상기 측정부를 통해 측정된 각각의 측정값과, 상기 수질분석정보 및 상기 유량분석정보를 사용자의 요청에 따라 선택적으로 상기 표시부에 표시하도록 하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 측정부를 통하여 측정된 각각의 측정값과 상기 수질분석정보 및 상기 유량분석정보를 포함하는 데이터를 상기 저장수단에 저장하고, 상기 통신부를 통해 외부로 전송하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서.
   
9. 제 2항에 있어서,
   상기 전원공급부는,
   외부전원을 연결하기 위해 상기 하우징의 일측에 설치되는 전원연결수단, 또는, 외부전원을 별도로 연결하지 않고 동작이 가능하도록 상기 하우징의 내부에 구비되는 배터리 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서.
   
10. 제 2항에 있어서,
    상기 표시부는,
    상기 측정부를 통하여 측정된 측정값 및 상기 제어부에 의해 수행된 분석결과를 포함하는 정보를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 표시부는,
    사용자에게 정보를 청각적으로 전달하기 위한 스피커를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 관로 부착형 수질센서.
    
12. 상수도정보 제공시스템에 있어서,
    각각의 사용자가 상기 상수도정보 제공시스템에 접속하여 정보제공 요청을 송신하고, 요청에 따른 정보를 수신하여 사용자에게 제공하기 위한 처리가 수행되는 사용자단말기;
    상수도 관로에 흐르는 물의 수질 및 사용자의 물사용에 관한 정보를 수집하기 위한 복수의 센서를 포함하여 이루어지는 상수도정보 수집부;
    상기 상수도정보 수집부를 통해 수집된 정보를 수집하여 구축된 상수도정보에 관한 빅데이터가 데이터베이스 형태로 저장되어 있는 데이터베이스부; 및
    상기 사용자단말기로부터 전송된 정보제공 요청을 수신하고, 상기 데이터베이스부에 저장된 정보에 근거하여 사용자의 요청에 따른 정보를 상기 사용자단말기로 전송하는 처리가 수행되는 서버를 포함하여 구성되고,
    상기 상수도정보 수집부는,
    청구항 1항 내지 청구항 10항 중 어느 한 항에 기재된 상수도 관로 부착형 수질센서를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도정보 제공시스템.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 사용자단말기는,
    인터넷에 연결된 컴퓨터(PC)에 전용의 프로그램을 설치하거나, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 개인 휴대용 단말기에 전용의 어플리케이션 프로그램을 설치하는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도정보 제공시스템.
    
14. 제 11항에 있어서,
    상기 상수도정보 제공시스템은,
    상기 상수도정보 수집부의 각각의 센서를 통하여 수질 및 수돗물 사용에 관한 정보를 수집하고, 각각의 정보를 데이터베이스화하여 상기 데이터베이스부에 저장하는 것에 의해 수돗물에 관련된 빅데이터를 구축하며,
    사용자가 자신의 사용자 단말기를 통하여 로그인을 행하면, 상기 서버는 해당 사용자에 대한 인증을 행하여 로그인 처리를 수행하고,
    각각의 상기 사용자 단말기를 통하여 사용자로부터 특정 정보나 서비스에 대한 요청이 수신되면, 상기 서버는 상기 데이터베이스부에 접속하여 해당하는 정보를 검색하고, 검색 결과에 근거하여 사용자의 요청에 대한 응답 데이터를 생성하여 해당 사용자의 사용자 단말기로 전송하며,
    상기 사용자 단말기는 상기 서버로부터 전송된 응답 데이터를 수신하여 사용자 인터페이스(UI)를 통해 사용자에게 표시하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써,
    사용자의 요청에 따라 수질정보 및 물사용량, 사용패턴, 수도요금을 포함하는 물사용에 관련된 정보를 맞춤형으로 제공할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도정보 제공시스템.
    
15. 상수도정보 서비스 제공방법에 있어서,
    수질 및 물사용에 관련된 빅데이터를 구축하는 데이터베이스 구축단계;
    사용자가 자신의 사용자 단말기를 통하여 로그인을 행하고 원하는 정보를 요청하는 정보요청단계;
    각각의 사용자 단말기를 통하여 사용자로부터 특정 정보나 서비스에 대한 요청이 수신되면, 서버에서 데이터베이스에 저장된 정보를 검색하여 사용자의 요청에 대한 응답 데이터를 생성하고 해당 사용자의 사용자 단말기로 전송하는 정보제공단계; 및
    상기 사용자 단말기에서 상기 서버로부터 전송된 응답 데이터를 수신하여 사용자 인터페이스(UI)를 통해 사용자에게 표시하는 정보표시단계를 포함하여 구성되고,
    상기 데이터베이스 구축단계는,
    청구항 1항 내지 청구항 10항 중 어느 한 항에 기재된 상수도 관로 부착형 수질센서를 이용하여 수질 및 물사용에 관련된 정보를 수집하고, 각각의 정보를 데이터베이스화하여 저장하는 것에 의해 수돗물에 관련된 빅데이터를 구축하도록 구성됨으로써,
    사용자의 요청에 따라 수질정보 및 물사용량, 사용패턴, 수도요금을 포함하는 물사용에 관련된 정보를 맞춤형으로 제공할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도정보 서비스 제공방법.
    

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