1. 프로젝트 배경 및 과제
고도로 현대화된 대도시인 대한민국 서울은 도시 침수로 심각한 문제에 직면해 있습니다. 넓은 지하 공간(지하철, 지하상가), 인구 밀도 높은 인구, 그리고 고가 자산은 서울을 폭우로 인한 홍수 위험에 매우 취약하게 만듭니다. 기존의 접촉식 수위 및 유속 측정 장비(예: 압력 변환기, 기계식 프로펠러 계측기)는 하수관, 우수관 및 배수로의 이물질, 퇴적물, 부식으로 인해 막힐 위험이 매우 높습니다. 이로 인해 데이터 손실, 정확도 저하, 그리고 높은 유지 보수 비용이 발생합니다.
지방 당국은 도시 홍수 모델에 대한 신뢰할 수 있는 입력을 제공하고, 정확한 조기 경보와 과학적인 비상 대응 조정을 가능하게 하기 위해 주요 배수 지점(예: 암거, 웨어, 강)에서 수문 데이터를 실시간으로 정확하고 유지 관리가 쉬운 방식으로 모니터링할 수 있는 솔루션이 시급히 필요했습니다.
2. 솔루션: 통합 레이더 유량 센서
이 프로젝트에서는 비접촉식 통합 레이더 유량 센서를 핵심 모니터링 장치로 선택하여 도시 하천의 주요 웨어, 주요 배수 암거, 합류식 하수 오버플로(CSO) 배출구에 배치했습니다.
- 기술 원리:
- 수위 측정: 센서에 장착된 레이더 수위계가 수면을 향해 마이크로파 펄스를 발사하고 그 반사파를 수신합니다. 수위 높이는 시간 차이를 기반으로 정확하게 계산됩니다.
- 유속 측정: 센서는 도플러 레이더 원리를 사용하여 특정 주파수의 마이크로파를 수면으로 방출합니다. 유속의 표면 속도는 반사된 신호의 주파수 변화(도플러 편이)를 측정하여 계산됩니다.
- 유량 계산: 내장된 알고리즘은 실시간으로 측정된 수위와 표면 속도를 사전 입력된 채널 단면 매개변수(예: 채널 폭, 경사, 매닝 계수)와 결합하여 실시간 순간 유량과 총 유량을 자동으로 계산합니다.
3. 애플리케이션 구현
- 현장 배치: 센서는 다리 아래나 전용 기둥에 설치되었으며, 물리적 접촉 없이 수면에 수직으로 향하게 하여 떠다니는 이물질과 막힘으로 인한 충격을 피했습니다.
- 데이터 수집 및 전송: 센서는 24시간 연중무휴 작동하며 매분 수위, 유속, 유량 데이터를 수집합니다. 데이터는 4G/5G 네트워크를 통해 서울시 스마트 물관리 클라우드 플랫폼으로 실시간으로 전송됩니다.
- 시스템 통합 및 조기 경보:
- 클라우드 플랫폼은 모든 모니터링 지점의 데이터를 통합하고 이를 기상청 레이더의 강우량 예보 데이터와 연결합니다.
- 모니터링 지점의 유량이나 수위가 급격히 상승하여 사전 설정된 임계값을 초과하면 시스템은 자동으로 침수 경보를 발령합니다.
- 경보 정보는 도시 비상 지휘 센터의 "디지털 트윈" 지도에 실시간으로 표시되어 위험도가 높은 지역을 정확하게 알려줍니다.
- 조정된 대응: 경보를 기반으로 명령 센터는 다음과 같은 대응을 사전에 실행할 수 있습니다.
- 대중 경고 발령: 모바일 앱과 소셜 미디어를 통해 영향을 받는 지역 주민에게 避险(bì xiǎn -避险) 알림을 보냅니다.
- 배수 시설 활성화: 하류 펌핑 스테이션의 전력을 원격으로 활성화하거나 증가시켜 배수 네트워크의 용량을 사전에 확보합니다.
- 교통 관리: 교통 당국에 지하도와 저지대 도로를 일시적으로 폐쇄하도록 지시합니다.
4. 구현된 기술적 이점
- 비접촉 측정, 유지보수 불필요: 접촉식 센서의 막힘 및 손상 문제를 완벽하게 해결하여 운영 비용과 데이터 손실 위험을 크게 줄입니다. 잔해물 함량이 높은 도시 하수 및 우수에 적합합니다.
- 높은 정확도 및 신뢰성: 레이더 측정은 수온, 수질 또는 퇴적물 함량의 영향을 받지 않으므로 최대 폭풍 유량 중에도 안정적이고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공합니다.
- 전천후 운용: 조명이나 날씨 조건(예: 폭우, 어둠)에 영향을 받지 않으며 폭풍 발생 시에도 완전한 수문학적 데이터를 수집할 수 있습니다.
- 3-in-1 통합, 다목적: 기존의 개별 수위계, 유속계, 유량계를 단일 장치로 대체하여 시스템 아키텍처를 단순화하고 조달 및 설치 비용을 절감합니다.
5. 프로젝트 결과
이 시스템의 도입으로 서울의 홍수 관리는 '수동적 대응' 모델에서 '능동적 예측 및 정밀 예방' 모델로 전환되었습니다.
- 향상된 경고 시기적절성: 비상 대응을 위한 중요한 30분~1시간의 리드타임이 제공되었습니다.
- 경제적 손실 감소: 효과적인 조정과 경고를 통해 지하 공간 침수와 교통 중단으로 인한 주요 경제적 손실이 크게 최소화되었습니다.
- 최적화된 인프라 투자: 장기적이고 정확한 흐름 데이터가 축적되어 도시 배수망을 업그레이드, 개조, 계획하기 위한 과학적 근거가 제공되었으며, 이를 통해 투자 결정이 더욱 효율적이고 정당해졌습니다.
- 국민의 안보 의식 강화: 투명한 경고 정보 제공으로 극심한 기상 현상에 대처하는 정부의 능력에 대한 국민의 신뢰가 높아졌습니다.
- 서버 및 소프트웨어 무선 모듈의 전체 세트는 RS485 GPRS/4g/WIFI/LORA/LORAWAN을 지원합니다.
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Honde Technology Co., LTD.에 문의하세요.
Email: info@hondetech.com
회사 웹사이트:www.hondetechco.com
전화: +86-15210548582
게시 시간: 2025년 9월 11일