저수조 범람 방지를 위한 자동 수위 조절 스마트 펌프 시스템의 설계 및 구현
Design and Implementation of Autonomous Water Level Control Smart Pump System for Preventing Water Tank Flood
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초록
최근 여름 장마철을 맞이하여 국지성 호우로 인해 도심지에서 우수관의 배수 용량을 초과하는 경우가 빈발하여 극심한 피해를 초래하고 있다. 이를 위해 본 논문에서는 연속적인 수위 계측을 통해 우수관 내 저수조의 수위를 자동으로 조절하는 시스템을 제안하고 있다. 제안하는 시스템은 별도의 펌프가 설치되어 있지 않은 도심지 우수관 저수조에 스마트 펌프 시스템을 설치하여 범람을 방지하도록 한다. 제안하는 시스템은 레이저 센서를 기반으로 수위를 계측하는 모듈과 계측한 수위를 바탕으로 자동으로 펌프를 제어하여 수위를 조절하는 메인 시스템으로 구성된다. 먼저 수위 계측 모듈에서는 높이가 일정하지 않은 수면의 특성상 보다 정확한 수위 계측을 위해 여러 개의 레이저 센서를 사용한다. 수위 계측 결과는 와이파이 통신을 통해 메인 시스템으로 전달하고 실시간 데이터베이스에 저장 관리된다. 또한, 메인 시스템에서는 실시간 수위 값을 바탕으로 기준 값과의 비교에 의해 배수펌프를 자동으로 제어하여 국지 호우에 따른 저수조 범람을 사전에 방지하도록 한다. 스마트 펌프 시스템의 각종 설정과 동작 상태는 스마트폰 어플리케이션과 웹사이트에서 확인 또는 제어할 수 있다. 또한, 위급 상황에서는 SMS를 통해 알려준다. 일반 펌프와의 비교 실험 결과 제안 시스템은 일반 펌프 대비 약 14% 이하의 낮은 수위로 유지하도록 조절함으로써 저수조 범람 방지에 더욱 효과가 있음을 확인할 수 있다.
Abstract
Recent local heavy rains in summer rainy season frequently cause severe damages within city area. Even though there are many storm drains in city area, the capacity of them is easily exceeded because of local heavy rain. This paper proposes a smart pump system which can adjust water level of a tank in storm drain through continuous water level measurements. The proposed system consists of two parts such as a laser sensor based water level measurement module and a main system which controls pump. The water level measurement module uses several laser sensors to measure the water level more accurately due to the non-constant nature of water level. The measured water level is transmitted to the main system through Wi-Fi communications, and stored in a real-time database. In addition, the main system controls the drain pump autonomously by comparing it with the reference value to prevent flooding in advance. Various settings and operation status of the proposed smart system can be checked or controlled from the smartphone application and web site. In case of emergency, SMS notification is provided as well. Experimental results show that the proposed smart pump system can control the water level of tank only 14% or less compared to the conventional pump system.
참고문헌 (17)
- 임철수, "IoT 서비스 활용사례 분석 및 산업 활성화 이슈", 한국차세대컴퓨팅학회 논문지, 11(6), pp.41~50 (2015), 한국차세대컴퓨팅학회
- 이태헌, "IoT플랫폼 기반의 휴대용 공기질 측정 시스템의 설계 및 구현", 한국차세대컴퓨팅학회 논문지, 12(3), pp.75~84 (2016), 한국차세대컴퓨팅학회
- 문미경, "부피 예측을 통한 IoT기반 쓰레기 수거 관리 시스템", 한국차세대컴퓨팅학회 논문지, 13(1), pp.45~53 (2017), 한국차세대컴퓨팅학회
- 한대건, "기후변화 대응을 위한 경안천 유역의 홍수저감 대안 선정", 한국습지학회지, 18(2), pp.154~165 (2016), 한국습지학회
- 안태진, "소유역에서 홍수조절용 펌프 및 유수지 규모의 결정에 관한 연구", 한국수자원학회 논문집, 36(3), pp.385~398 (2003), 한국수자원학회
- 이정규, "홍수시 댐 방류량과 연계한빗물펌프장 운영모형", 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집, pp.845~849 (2005)
- 한진석, "스마트폰을 이용한 빗물펌프장 상태 모니터링 시스템 설계 및 구현", 석사, 전기전산공학과 정보통신공학전공, pp.2013
- 김영남, "도시 침수저감을 위한 빗물펌프장 자동운영 기술 개발", 대한토목학회 학술대회 논문집, pp.203~204 (2020)
- 유기엽, "정보 필터링을 이용한 저수조 무선 통합 관리", 한국콘텐츠학회 종합학술대회 논문집, pp.787~791 (2009)
- G. Halfacree, "The Official Raspberry Pi Beginner’s Guide" (2020), Raspberry Pi Press
- Handson Technology, "ESP8266 NodeMCU WiFi Development Board", User Manual, ~, Version 1.3.
- "Arduino-ESP32, Release 2.0.2", Espressif, ~ (2022)
- "Firebase", Tutorials Point, ~ (2017)
- "VL53L1X Datasheet", STMicroelectronics, ~ (2021)
- "TP4056 1A Li-ion Battery Charger", e-Gizmo Mechatronix Central, ~ (2016), Technical Manual Rev 1r0
- "AMS1117 1A Low Dropout Voltage Regulator", Advanced Monolithic Systems, ~
- "TSP", Texas Instruments, ~ (2016), Technical Manual Rev 1r0