Digital GARAM⁺

원격감시제어설비

수위국의 System Rack은 통신장치, RTU(레이더식 수위계, 부자식 수위계, 압력식 수위계), 충전제어장치, 배터리로 구성됨.
  • 개요 수위관측소는 수위계측기 및 통신, 보안설비, 전원설비와 표고의 기준이 되는 영점표고 검정 수준점, 하천 수위를 눈으로 읽을 수 있는 수위표(목자판), 안전표지판 및 보안시설(국사) 등으로 구성

설비 구성

테이블 설명
계측부(수위계) 대표 수위계 형식은 부자식이며, 하천의 주요 지점에는 부자식 수위계와 레이더 또는 압력 방식 수위계를 사용하여 이중화로 운영
측정범위: 1 ~ 100m / 측정단위: 1mm 또는 1cm
제어부 및 송·수신부 RTU(Remote Terminal Unit)는 수문관측소(수위,강수량,수질,기상)에 설치하여 센서를 통하여 입력된 아날로그 및 디지털 데이터를 다양한 통신망을 통하여 전송하는 장치로서, 현재 수자원 ICT설비 운영의 핵심 장비
주 통신망인 인공위성망(VSAT)은 물론 WCDMA, xDSL, 전용선 등 각종 통신망을 동시에 사용할 수 있도록 다양한 통신 포트를 지원하며, 이를 통하여 계측 데이터를 수집하고 전송
전원부 수위관측소 전원은 상용전원과 태양전원을 사용하고, 전원자동복구장치, 지능형 충전제어장치, 배터리 및 태양광 패널로 구성
수위표
  • 수중에 세운 수위표에 의하여 목측으로 수위를 직접 측정하는 것으로 목자판과 그것을 받치는 지주로 구성
  • 목자판은 에나멜철판, 강화 프라스틱판 등에 최소눈금 1㎝ 새김으로, 10㎝ 및 1m마다 표적을 붙여 알기 쉽게 한 눈금
  • 개요 우량관측소는 댐 유역* 내의 강수량을 관측하고 댐 내 유입량을 산정하여 댐 운영의 의사결정을 지원하는 관측소이며 우량센서, 통신장치 등으로 구성
    * 댐 유역 : 비나 눈이 내려 특정 댐 내 호수로 모이는 지표면의 전체 범위

설비 구성

설비 구성: 계측부(우량계), 제어부 및 송·수신부, 전원부에 대한 표입니다.
계측부(우량계) 강수량 측정은 일정한 면적위에 내린 총 강수량을 그 단위 면적으로 나눈 깊이로서 표시하며, 우리나라에서는 [㎜] 단위를 사용 일반적으로 사용되는 강수량계는 Tipping Bucket형 자기 강수량계
측정단위: 1mm를 기본으로 하되, 현장 여건에 따라 0.5mm사용
전도형 자기강수량계 전도용기(Tipping-Bucket)의 직경 20cm 수수구로 강우를 집수 후, 티핑컵에 기준 상수량(0.5 or 1mm)이 충만되면 전도되어 강수량을 기록
제어부 및 송·수신부 RTU(Remote Terminal Unit)는 수문관측소(수위,강수량,수질,기상)에 설치하여 센서를 통하여 입력된 아날로그 및 디지털 데이터를 다양한 통신망을 통하여 전송하는 장치로서, 현재 수자원 ICT설비 운영의 핵심 장비
주 통신망인 인공위성망(VSAT)은 물론 WCDMA, xDSL, 전용선 등 각종 통신망을 동시에 사용할 수 있도록 다양한 통신 포트를 지원하며, 이를 통하여 계측 데이터를 수집하고 전송
전원부 우량관측소 전원은 상용전원과 태양전원을 사용하고, 전원자동복구장치, 지능형 충전제어장치, 배터리 및 태양광 패널로 구성
  • 개요
    • 경보국은 댐 하류 주민의 인명과 재산피해를 예방하는 중요설비이기 때문에 현장 설비와 제어국 서버는 이중화되어 운영
    • 경보방송제어는 제어국(댐운영 지사) 경보서버에서 경보제어프로그램을 이용하여 경보국 전체 방송 또는 개별 경보국을 선택하여 경보방송 실시

설비 구성

설비 구성: 경보제어장치, 경보방송 앰프, 경보방송 스피커, 전원장치, 통신장비에 대한 표입니다.
경보제어장치 유·무선 통신망(위성망, LTE 등)을 통해 제어국의 제어 신호를 수신하여 메모리에 저장된 경보 방송음과 전자 사이렌 음을 발령하고, 제어결과를 제어국으로 자동 전송하고 자체 메모리에 저장(로그)하는 기능 수문방류, 발전방류, 시험방송 등의 경보방송 음원이 내장
경보방송 앰프 방송앰프는 경보제어장치에 카드 형태로 탈착시키는 모듈 타입으로, 모듈 당 200W의 출력이 나오며 최대 6장 1200W까지 증설이 가능하며, D-CLASS PWM(Pulse Width Modulation)앰프 사용
경보방송 스피커 경보국에는 지향성 스피커인 MDSA(Major Directional Speaker Array)를 2∼6개까지 수직구조로 설치하여 전자 사이렌용으로 사용하며, 경보제어장치에서 방송 명령이 수신되면 앰프가 기동되고 스피커를 통해 방송 송출 입력된 전기 신호 중 음향에너지로 변환되어 방사되는 정도에 따라 스피커 감도(Sensitivity)가 달라지며, 같은 출력의 음압레벨이라도 감도가 뛰어나면 출력 음압이 높아짐
전원장치 전원충전장치와 배터리로 구성되며, 전원충전장치는 상용전원(AC)을 DC로 변환하여 배터리를 충전하고 각 장비에 12∼24V DC 전원을 공급 정전 시 설비 보호를 위해 무정전 운전에 필요한 전원을 공급하는 기능이 있으며 전원 감시기능 전원장치는 외부전원공급이 없는  상태에서 최소 2일 이상 경보방송을 실시 가능하도록 구성
통신장비 통신장비는 위성통신망(VSAT) 통신장비와 무선통신망(LTE) 장비로 구성되며, 주통신망(위성망), 보조통신망(LTE) 으로 이중화 구성

전송설비/통신망

개요

  • 위성통신이란 대기권 밖의 상공에 쏘아 올린 인공위성이 통신 중계소의 역할을 하는 무선통신을 지칭
  • 위성체의 궤도*에 따라 저궤도, 중궤도, 정지궤도 위성으로 분류되며, K-water에서는 지구의 자전시간과 같은 속도로 지구를 공전하며 정지해 있는 것처럼 보이는 정지궤도위성을 사용

* 저궤도 300∼1500Km, 중궤도 1,500∼10,000Km, 정지궤도 36,000Km이상

지상 송신 안테나 -(상황회선 Uplink 14GHz)-> 위성중계기 -(하향회신 Downlink 12GHz)-> 지상 수신 안테나

시스템 구조

K-water 위성통신시스템은 정지궤도위성(무궁화6A호), 허브국, 제어국, 단말국으로 구성되며 제어국(댐지사)에서 현장 데이터를 호출하면, 허브국(본사, 군남)과 위성안테나를 거쳐 단말국의 데이터를 받아오는 구조로 통신

위성 통신 기반 수문 관측·경보 시스템 구성도: 본사(허브국)의 네트워크 스위치·NMS·RF 시스템과 4.6m 안테나가 무궁화 6호 위성을 통해 댐 제어국 및 우량국·수위국·경보국 현장 장비(안테나, ODU/IDU, L2 스위치, RTU, 서버/경보장치)와 양방향(TDM/MF-TDMA)으로 연결되는 구조를 나타낸 다이어그램

운영방식 통신망 지도 이미지

운영방식(Double-Star Topology)

  • K-water 위성통신망 운영은 허브국(대전, 군남) 2개소에서 전국 댐 지사의 제어국 및 단말국(수위, 경보국)의 주파수, 타임슬롯 등을 제어하여 최적화된 통신망 운영
  • 평상시에는 Active-Standby 형식으로 하나의 허브국이 전체 단말을 제어하고, 홍수기에는 전체 단말을 2개의 그룹으로 나누어 Active-Active 형식으로 각 그룹을 제어하여 제한된 위성통신망 자원을 최대한으로 이용가능하게 하며, 하나의 허브국이 다운되면 자동으로 나머지 허브국으로 단말국이 연결되어 통신망 안정성 보장
구성도 - 현장설비 : 하천 수위정보, 우량 기상정보, 경보설비 / - 데이터 통신 : 유선(전용선), 이동통신(3G, 4G), 위성 / 데이터 취합·저장 : 표준수문운영시스템, 통합DB / 재난상황관리 : WEB, 상황판

운영목적

  • 실시간 감시·제어, 정보처리
  • 데이터 수집 및 연계
  • 현장설비 제어·상태 감시
  • 실시간 자료표출 및 관리
  • 데이터베이스(DB) 자료저장

기본개념

  • SCADA&HMI를 기반으로 운영자에게 원격지 설비의 상태 감시를 용이 하게 하는 시스템

프로그램 구성

SmartTM은 Engine Module, System Builder, Graphic View, Running Program, 전 댐 통신드라이버로 구성된 구조를 가지며, 각 모듈은 기능 및 자원 통제, System 및 운용설정, Graphic 도구, 운영관련 전체 기능과 같은 핵심 기능 영역으로 연계된다. 이를 기반으로 기본/엑셀 보고서, 알람 설정, 그래픽 감시, 태그 감시/제어, 스케줄 제어, 통신상태 감시, Raw DATA 감시, 트렌드 감시, 스크립트 엔진, 스크립트 편집, SMS 서비스 편집, 알람조회 등의 다양한 운영 및 관리 기능을 제공하는 시스템 구조를 나타낸다.
  • 시스템엔진 실행환경 통제, DATA수집·DB화, 이벤트 관리, DATA공유
  • 시스템빌더 시스템환경설정, TAG관련 관리, 디렉터리 단위 프로젝트 관리
  • 그래픽관리 수문자료 표출, 원격(관측국)사업장 감시 제어, HMI 작화 지원
  • 드라이버관리 시작 프로그램에 등록된 통신드라이버 동작상태 감시·점검

운영방식(이중화 운영방식)

Primary TM주서버(Active 상태) 에서는 smart TM, 통신 드라이버, DB 드라이버를 나타내며, TM 보조서버(stand by 상태)에서는 통신 드라이버와 DB 드라이버 사용 없이 smart TM 만을 사용한다. 두 서버는 데이터송수신하며, TCP/UDP를 통해 우량국, 수위국, 수질국과 연결되는 구조를 나타낸다.

Active & Standby 운영

  • 주서버 동작시 보조서버는 대기상태
  • 주서버의 통신단절, 엔진종료시 보조서버로 전환(절체)
  • 이때 주 서버의 DB연계는 비활성화됨

* 주서버 복구시 보조 → 주서버로 자동전환

주요 운영 화면(HMI)

  • 메인화면 및 기능 1. 타이틀 바 2. 메뉴바 3. 도구 모음 바 4. 파일탭 5. 심볼리스트 6. 심볼 미리보기 7. 컨트롤바 8. 색상 9. 스포이드 10. 상태표시줄 11. 종료 메인화면 및 기능
  • 현장 설비정보 제어·감시 화면 현장 설비정보 제어·감시
  • 통신서버 동작상태 감시 통신서버 동작상태 감시

운영목적

  • 댐 방류 시 경보방송 제어
  • 현장설비 제어·상태 감시
  • 실시간 경보방송 현황 감시
  • 경보방송결과 이력 관리

기본개념

  • SCADA&HMI를 기반으로 경보방송설비 제어·감시를 용이하게 하는시스템

주요기능

주요기능: 경보방송, 감시·점검, 통신망관리, 이력관리에 대한 표입니다.
경보방송 방류 종류별(수문·발전) 경보설비 제어 및 방송 실시간 모니터링
감시·점검 경보방송설비(경보제어장치, 스피커, 앰프) 감시 및 점검 기능
통신망관리 경보제어 통신망 선택 및 자동전환 기능(주 : 위성, 보조 : LTE)
이력관리 경보방송 시행결과 및 통신망 운영현황 이력관리 (로그 저장)

운영방식(이중화 운영방식)

주(Master), 보조(Slave)로 이중화 구성되며, UDP 통신 프로토콜을 통하여 각각의 서버를 실시간 감시하며, 주 서버 이상 시 보조 서버로 자동 전환(절체)되어 경보방송제어 담당(Active & Standby 운영)

운영화면

주요기능

주요기능: 수문자료 저장, 수문자료 관리, 수문자료 처리, 수문자료 전송 및 활용에 대한 표입니다.
수문자료 저장
  • 댐별 수문관측서버(SmartTM)로 수집된 데이터의 태그값을 DB화 프로그램(iSTM2DB)을 활용하여 1분단위 저장 수행

    * DB화 프로그램(iSTM2DB)의 주요 기능 : 수문자료의 순차적 저장, 전송 이상시 파일 저장, 결측 자료의 복구, 로그생성 등

수문자료 관리
  • 수문자료를 저장 관리하기 위한 DB는 제어(FA)망 내 댐(보) 가상화 서버 및 스토리지로 구성되어 있으며, 가상화 서버에는 댐(보유역)별 및 통합 DBMS가 각각 구성능
수문자료 처리
  • 수문자료 처리 프로그램(DDPS)은 프로시져로 작성되어 모든 댐들이 같은 방식(일부 제외)으로 처리되도록 표준화
  • 데이터 처리 및 저장주기는 1분, 10분, 30분, 1시간, 24시간 단위로 처리 및 저장
수문자료 전송 및 활용
  • 제어(FA)망에서 취득 및 처리된 데이터들은 일방향 전송장치를 통해서 업무(OA)망으로 전송
  • 업무(OA)망 내에는 수문자료를 저장·관리·활용하기 위해 이중화 DB서버와 스토리지를 구성하여 운영
정보시스템 HDAPS 홈페이지 화면

개요

  • 실시간 수문자료정보시스템은 센서로부터 실시간 취득된 댐과 보의 수문자료(수위, 유량, 강수량, 수질 등)를 1분 단위로 수집·저장·전송하는 기능과 수문자료의 검·보정, 수문자료와 CCTV 영상 등을 융합한 상황 중심의 직관적인 의사결정을 지원하기 위한 선진 물관리 시스템

주요기능

  • 1분 단위 댐 수위, 강수량, 수질 등 수문자료 표출
  • 각 댐 유역별 수문운영 종합현황 자료 표출
  • 댐 수문개도와 발전량 등 수문상황 종합 모니터링
  • 1분/10분/30분/60분/일 등 Historical Trend 제공
  • 홍수통제소(수위), 농어촌공사(수위, 방류 등) 기상청(기상), 산림청(산불) 등 관계기관 데이터 연계 및 표출

메뉴구성

메뉴구성: 수문현황, 기상현황, 수질현황, 발전현황, 수도현황, 융합현황, 유관기관, 댐/보운영에 대한 표입니다.
수문현황 전국 댐·보의 수문정보, 강우 현황 및 접경지역 현황을 수치로 제공하고, GIS 정보 및 지도, 영상정보와 융합하여 홍수분석 데이터 표출
기상현황 전국 주요 날씨정보, 기상청 예보 및 예측정보, 위성 및 레이더 영상 등의 일기도 정보 표출
수질현황 전국 댐, 보의 수질정보 및 조류경보제 발령현황 등을 표출하고, 녹조 모니터링 정보를 영상과 차트를 이용하여 시각화 제공
발전현황 전국 댐, 보의 대수력, 소수력 발전현황 정보를 제공하며, 권역별 신재생 발전정보, 발전 실적 정보 등을 차트 형태로 표출
수도현황 전국 용수전용댐 및 취·정수시설의 주요 정보를 수치화하여 표출
융합현황 댐과 수도 정보를 융합하여 권역별 모식도 정보 제공
유관기관 홍수통제소, 지자체, 농어촌공사 등 유관기관 수문정보 표출
댐/보운영 전국 댐, 보별 강수량, 수위, 저수량 등의 종합 수문정보 표출

시스템 구성 및 기능

  • 실시간 수문자료 품질관리시스템(HDIMS)은 체계화된 품질관리 활동으로 고품질의 수문자료를 생산 관리하기 위한 시스템
  • 수집된 수문자료의 관리 및 모니터링을 위한 자료의 조회 및 트렌드 기능, 검보정 화면, 신뢰도 통계, 시스템관리에 필요한 사용자 관리 등 제공

오·결측 관리 및 검출

  • 프로시져로 구성된 검출 프로세스가 주기적으로 수문자료의 오·결측을 검출하며, 검출된 자료의 확인을 위해 리스트 형태 제공
  • 오·결측 검출을 위한 댐(보) 운영자료, 관측소별 수치(상한초과, 하한미달, 증감폭, 무변동 시간 등) 설정 기능 제공

수문자료 검보정

  • 수문자료 검보정 화면에서는 사용자의 수문자료 검보정 편의성 확보를 위여러 알고리즘을 수문자료의 특성에 맞도록 적용, 수문자료 검보정시 추천 값으로 제시해주도록 구성

종합상황실

물관리종합상황실에는 스마트 빅보드를 통해 댐 운영 담당자들이 실시간으로 수문자료, CCTV, 기상 영상, Digital Twin, 발전 현황 등의 종합 화면을 관제하고 있으며, 다자간 영상회의 등을 통해 물관리 최적 의사결정 지원

  • 물관리종합상황실1
  • 물관리종합상황실2

설비구성

설비구성: LED Display, LED Controller, 상황관제 통합콘트롤러, Hybrid Wall Controller, 상황표출서버에 대한 표입니다.
LED Display RGB 3색이 1Pixel로 구성된 LED 소자를 모듈 형태로 배치
LED Controller 디스플레이 입출력 전원, 밝기, 휘도 등 조정
상황관제 통합콘트롤러 상황표출시스템 통합 제어
Hybrid Wall Controller 영상입력(IP, HDMI)을 사용자가 원하는 형태로 출력
상황표출서버 스마트 빅보드 컨텐츠 운영

주요 컨텐츠

국문41본, 영문11본 사진
테이블 설명
화면명 표출자료 화면명 표출자료
1. 초기화면 전국단위 수문, 수질, 발전 현황 9. 수문분석 댐별 월 수문자료, 홍수분석 결과
2. 수문현황 댐·보 수문자료, 방류상황 10. 댐안전관리 실시간 계측기/지진 감시, 추세분석
3. 상세수문현황 수계별 모식도, 수문자료 비교 차트 11. 가뭄현황 가뭄현황/전망/통계, 가뭄 보도자료
4. 유량현황 댐·보 유입량, 방류량, 저수량/율 12. 지하수현황 보/지하수 수위, 국가관측망 통계
5. 수위현황 수계/댐별 수위 추세, 예년자료 비교 13. 상시감시 수문, 기상, 영상, 발전 현황
6. 유관기관 홍수통제소,지자체,농어촌공사 자료 14. 운영시스템 수자원/수도 정보시스템 연계
7. 기상현황 기상정보, 일기도/레이더 영상 15. ICT시스템 댐·보 시스템/네트워크 동작상태
8. 강우현황 강우현황, 댐·보 우량 누계/추세 16. CCTV 댐·보 상하류 영상
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