계측 기반 실시간 상수도 시스템 이상감지 및 탐색 모형 개발 (Development of real-time anomaly detection and search model based on instruments in water distribution system)

서지정보

· 발행기관 : 대한상하수도학회
· 수록지 정보 : 상하수도학회지 / 38권 / 6호 / 413 ~ 427페이지
· 저자명 : 정기문, 김경필, 신은허, 조용우, 진샘물, 이준수

초록

안정적이고 효율적인 수자원 공급을 보장하는 것은 가정, 산업, 공공 보건 분야 복지에 필수적이다. 상수도 시스템에서 이상을 감지하기 위해 데이터 모델, 수리 모델 기반 시뮬레이션 등 다양한 접근 방식을 통해 이상감지 역량이 꾸준히 향상되어 왔으나, 현장 적용 및 검증에 한계가 있어 실질적인 활용은 폭 넓게 이루어지지 못하고 있다. 실제 적용 가능한 이상감지 시스템 측면에서, 본 연구에서는 유량 및 압력 계측 데이터를 활용하여 시스템 내 이상 발생을 신속하게 감지하고 개략적인 위치를 파악하기 위한 실시간 이상감지 및 탐색 모델을 제안하였다. 제안된 모델은 유량수지 분석, 유량-수두손실 관계, EPANET 기반 수리 해석 방법을 통합하여 이상 감지 및 위치 파악의 정확성을 개선시키고자 하였다. 현장 실험 결과, 제안된 모델은 높은 신뢰도에서 시스템 내 이상유량의 발생을 효과적으로 감지하고, 발생 구간을 파악할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구 성과는 시스템의 실시간 이상 감지 및 운영관리를 위한 실효성 있는 접근 방식을 제공함으로써 상수도 시스템의 지속 가능하고 회복력 있는 운영관리에 기여할 것으로 기대된다.

영어초록

Ensuring stable and efficient water supply is essential for domestic, industrial, and public water use and welfare. Thus, various efforts to detect anomalies in water distribution systems have been tried through approaches such as sensor-based data models, hydraulic model-based simulations. Although these approaches have advanced the capabilities of anomaly detection, their practical isn’t being extended by their limitations on validation in the field application. To address these limitations, this study presents a real-time anomaly detection and search model for water distribution systems, utilizing flow and pressure measurement data to promptly identify and locate anomalies in the system. The proposed model integrates flowrate mass balance, flowrate-head loss relation, and EPANET-based hydraulic analysis to enhance the accuracy of anomaly detection and localization. Then a field experiments demonstrated that the model effectively detects and localizes anomalies in both of accuracy and reliability. This research is expected to contributes to the sustainable and resilient operation of water supply systems by providing an immediate approach to anomaly detection and management.

참고자료

· 없음