1. 일반사항
1.1 목적
(1) 이 기준은 농어촌정비법에 근거한 농업생산기반정비사업으로 신설 또는 개보수하는 농업용 관수로 물관리 자동화시스템의 설계 시 준수하여야 하는 사항을 규정함을 목적으로 한다.
(2) 이 기준은 농업용 관수로 물관리 자동화시스템 설계에 있어 준수해야 할 기술사항을 규정하여 농업용 관수로 설계의 기술수준 향상과 체계화에 기여함을 목적으로 한다.
1.2 적용범위
(1) 이 기준은 농어촌용수 공급을 목적으로 하는 농업용 관수로 물관리 자동화시스템 설계에 적용한다.
(2) 이 기준에서 제시되지 않은 사항은 국가건설기준으로 제정된 타 설계기준을 적용할 수 있다.
1.3 참고기준
1.3.1 관련법규
·KDS 67 25 05(1.3.1)에 따른다.
1.3.2 관련기준
·KDS 67 25 05(1.3.2)에 따른다.
1.4 용어의 정의
·KDS 67 25 05(1.4)에 따른다.
1.5 기호의 정의
·내용 없음
2. 조사 및 계획
(1) 물관리 자동화시스템은 현장의 계측 및 구동 장치(밸브, 펌프, 액추에이터 등), RTU(원격제어반) 또는 PLC, 통신망 그리고 중앙의 컴퓨터 운용시스템으로 구성되며, 시스템의 효율적 운영을 위해 최적운영체계(Optimal Operation System)로 구성된다.
(2) 물관리 자동화시스템의 기본원리는 수위 및 유량의 자동측정 → 자료의 송신 → 측정자료의 분석과 물관리의 의사 결정 → 시설물의 제어 → 제어결과의 Feedback 순서로 진행하여 적시에 적량의 물을 공급함으로써 물관리의 효율화를 달성한다.
(3) 물관리 자동화시스템 계획에는 대상지구에 대한 용수이용 현황 및 급수현황, 치수현황, 물관리 방법, 시설물의 조작방법, 물관리 S/W 운영방법, 관리대상시설의 선정 및 감시제어방식 등을 종합적으로 검토하여 지구의 여건에 적합하고 개선과 조정이 쉽도록 계획한다.
(4) 일반적으로 물관리 자동화시스템 계획 대상지구는 유형별로 지구 특성이나 물관리 특성이 서로 다르고 수리, 수문 현상과 기계, 전기, 전자 등의 설비 및 물관리 S/W 운영방법이 다르므로 물관리 자동화시스템 계획 시에는 유형별 특성을 고려하여 현지조사 및 설계가 이루어져야 한다.
2.1 계획 시 고려사항
2.1.1 용수관리 계획 수립
(1) 물관리는 용수·홍수·수질관리 등 종합적으로 이루어질 수 있도록 전체 시스템을 구성하는 것이 바람직하나 사업비가 일시에 투자되어야 한다는 단점 때문에 단계별로 시행할 수 있다.
(2) 부득이 해당 관개구역 급수만을 위한 자동 용수관리 계획을 수립할 경우에는 홍수 및 수질관리와 해당 용수구역 전체에 대한 용수관리를 고려하여 수립한다.
2.1.2 지역 특성에 적합한 시스템
(1) 물관리 여건은 지구별로 또는 동일 지구 내에서도 구역별로 관리 여건이 다를 수 있으므로 물관리 자동화시스템이 이러한 관리 여건을 충분히 고려하여 지구 특성에 적합한 효율적인 시스템 개발 계획을 수립한다.
2.1.3 사용자 친화적인 시스템
(1) 시스템 관리인들이 수리상황을 파악하고 조절장치를 조작할 수 있도록 시스템은 조작이 쉽고, 단순하며 내구성과 관리효율을 높일 수 있도록 개발한다.
2.1.4 시스템의 표준화
(1) 시스템은 하드웨어와 소프트웨어가 다양하기 때문에 하드웨어의 기술사양 및 통신용 프로토콜(Protocol) 등과 같은 소프트웨어 등을 표준화하여 경제적인 시스템 개발이 이루어져야 한다.
2.2 물관리 자동화시스템 조사
2.2.1 조사순서
(1) 물관리 자동화시스템 조사는 도상계획, 답사, 도상계획 수정, 조사계획 수립, 현장조사, 설계 순서로 진행한다.
2.2.2 도상계획
(1) 도상계획은 대상지구의 지형도 또는 기존 설계자료를 이용하여 사업구역 내의 관개 특성과 수원공 및 인근지역의 이수·치수 특성, 수리관행, 보조수원공 유무를 검토하고, 기상자료, 기존 수리시설물 현황 등의 자료를 수집하여 물관리 자동화시스템 조사·설계를 위하여 물관리 대상 선정, 물관리 구역 범위 결정, 물관리 자동화시스템 위치선정, 물관리 자동화시스템 계획, 중앙관리소, 통신방법 등을 계획한다.
2.2.3 답사
(1) 물관리 대상지구의 답사는 토목, 기계, 전기, S/W 개발, 시설물관리자, 물관리 요원이 공동조사 및 협의를 하여 물관리 자동화시스템 계획의 기본구상과 조사 및 계획수립의 기초자료로 활용한다.
2.2.4 도상계획 수정
(1) 답사 결과에 따라 지역여건, 시설물의 상태, 관개배수 상황 등이 달라 물관리 자동화시스템 대상의 관련 계획이 변경될 경우에는 도상계획 내용을 수정하여 현장조사 계획을 수립한다.
2.2.5 조사계획 수립
(1) 도상계획 및 답사 결과에 의해 분야별 전문가가 관리대상 시설에 대한 물관리 자동화시스템 계획, 시설물 보강 또는 개보수 계획 등을 협의하여 현장조사 계획을 수립한다.
2.2.6 현장조사
(1) 대상지구의 수원공, 관개조직, 배수조직 등의 위치, 용배수 계통(취수시설, 분수시설, 조절시설 등)의 구조물 현황, 시설물의 관리 및 상태, 조작현황을 조사하고 용수원의 수자원 부존량과 취수량, 분수량, 용도별 용수량 등을 파악할 수 있도록 상세하게 조사한다.
(2) 설치시기가 오래되어 잦은 개보수 사업 시행으로 시설물 변경이 많은 지구는 연계된 시설물 능력을 검토한다.
(3) 시스템 계획 설계에 필요한 조사는 중앙관리소와 현장 시스템의 관리체계, 관리방법, 관리수준, 관리상태, 수리시설의 유지관리 체계 등을 고려하여 중앙관리소의 필요성, 통신시스템(유선, 무선, 중계소), 경제성(시설비 및 유지관리비) 등을 비교 검토한다.
(4) 대상지구가 기설지구인 경우에는 기존 수리구조물의 형식, 작동상태 등을 면밀히 조사하여 물관리 자동화시스템 계획 시 조작이 용이하도록 개보수의 필요성 여부를 검토하여야 하며, 관련 수리시설 및 인근지역의 수문자료, 관개 및 타용도 용수계획, 수질 및 유역의 오염자료 등을 조사한다.
3. 재료
·내용 없음
4. 설계
4.1 물관리 자동화시스템 기초단계 설계
4.1.1 설계 흐름도
(1) 물관리 자동화시스템 기초단계 설계 흐름도는 그림 4.1-1과 같다.
그림 4.1-1 물관리 자동화시스템 기초단계 설계 흐름도
4.1.2 시설계획 확인
(1) 대상지구의 수리시설 조사내용을 근거로 시설물별 현황표를 작성하고 수원공 및 평야부 구조물 중 관리대상시설은 자동화시스템 계획(취수탑 및 사통 조작실, 양배수장 배전반, 펌프류, 밸브류, 문비류 등)에 부합되도록 노후화된 시설물에 대해 개보수 계획을 수립한다.
4.1.3 이수·치수계획 확인
(1) 대상지구의 저수량 또는 취수가능수량, 도수 및 분수량, 포장의 필요수량 등을 확인하여 용수이용 현황 및 이용가능량을 분석하고 용수이용 및 급수 계획을 수립한다.
(2) 대상지구의 설계홍수량, 물넘이 시설의 규모 및 능력검토, 배수장 시설의 규모 및 배수량, 내외수위를 검토하여 홍수 및 배수 관리계획을 수립한다.
4.1.4 물관리 운영계획 수립
(1) 대상지구의 효율적인 물관리를 위해서는 용수수요량의 정확한 예측과 해당 지점에 적기에 적량의 물을 공급하는 것이 전제되어야 한다.
(2) 이러한 용수 수요량은 지구별로 기상, 작물, 토양 등의 물리적인 인자 외에도 경작자의 관행과 기호, 관개조직의 수리적 특징과 수로조직의 용수분배 방법에 따라 다르다.
(3) 따라서 용수관리 운영계획 수립 시에는 대상지구의 관개조직을 자세히 조사(계획내용 포함)하고 이수 및 치수 현황을 파악하여 용수이용 계획을 수립한 후 지구 특성에 맞게 용수관리방식, 관개방식, 급수관리, 치수관리 등을 검토하여 효율적인 용수관리 계획을 수립한다.
4.2 물관리 자동화시스템 시설 설계
4.2.1 관리대상 시설 선정
(1) 농업용수 수리시설은 넓은 면적에 산재되어 있으므로 경제성을 고려한 최적 용수관리를 위하여 물관리 자동화시스템 관리 대상 시설의 선정이 중요하다. 관리 대상 시설은 각 시설의 고유기능을 최대한 살리면서 집중관리에 의한 전체 시스템의 기능, 조작운용, 사업비, 유지관리비, 관리체계 등을 검토한다.
(2) 일반적인 관리 대상 시설은 저수지, 양배수장, 취입보 등의 수원공과 용수로의 분수문, 제수문, 방수문 등이 있다. 저수지, 취입보 등의 수원공 시설은 수원의 계획적 운용 면에서 관리 대상 시설을 선정하고, 양배수장 및 가압펌프장은 밸브, 수조, 관수로 등을 관리하여야 하며 펌프의 운전, 정지조작은 일상 운용관리의 기본이므로 관리 대상 시설로 선정한다.
(3) 용수로 시설은 용수의 효율적 이용 및 합리적 배분과 경제성과의 균형, 시설의 중요도를 고려하여 선정한다. 모든 시설물을 대상으로 감시제어하는 것은 비경제적이므로 간선과 지선의 분기점 및 방수문 등 특별히 유량측정이 필요한 부분을 선정한다.
4.2.2 관리항목 결정
(1) 관리 항목은 관리 대상 시설의 기능, 관리방법, 목적 등을 고려하여 결정한다.
(2) 측정기기 및 위치 선정은 각 기기의 신뢰성을 확보하기 위하여 계획적이고 합리적으로 고려하여 결정한다.
(3) 설치 장소 및 배치에 관한 사항, 기기환경에 관한 사항, 보수관리에 관한 사항, 설치공사에 관한 사항 등을 고려하여 결정한다.
4.3 물관리 자동화시스템 설계
(1) 자동 물관리 계획에는 우선 관리 대상 시설의 목적과 특징을 파악하여 저수지, 양수장, 취입보, 용배수로 등의 관리시설에 대한 감시제어시설 및 방식을 결정하고, 이에 적합한 데이터 전송방식을 선정한다.
(2) 주요 검토 항목은 통신국의 구성, 전송회선(전송로)의 선정, 정보전송방식, 대향방식, 신호변환방식, 통신방식, 기동방식 등이 있다.
(3) 물관리 자동화시스템의 중앙관리소의 위치선정은 시설의 배치, 사회환경조건, 경제성, 운영회선의 구성 등을 고려하여 향후 운용관리에 필요한 충분한 공간을 확보할 수 있는 곳으로 선정한다.
(4) 중앙관리소의 물관리 자동화시스템의 구성은 정보처리계, 감시제어계, 정보전송계로 이루어진다.
(5) 현장관리소(원격소장치: Remote Terminal Unit)의 위치는 일반적으로 관리대상 시설의 옥내 또는 옥외에 설치되므로 경제적 전송로의 확보, 지형, 지질 등을 고려하여 안정성이 확보되는 곳으로 하며, RTU의 구성은 정보전송계와 현장계로 구성되어 있다.
(6) 현장에 설치되는 RTU는 물관리 자동화시스템 장치, 측정장치, 송수신장치 등이 있으며 이들 설비 및 장치는 조작성, 보수성, 증설설비 및 장치, 공간, 채광, 환기 등을 검토하여 설계한다. 일반적으로 RTU는 평야부의 옥외에 설치하는 경우가 많으므로 울타리 등의 보호시설을 설치하여야 한다.
4.4 물관리 지원프로그램의 개발, 운영 및 검증
(1) 물관리 자동화에 필요한 물수지, 관개계획, 한해·홍수 대책, 시스템 운영 등의 프로그램을 현장에 맞게 개발하여 적용하고, 이의 검증을 통해 물관리 자동화 사업의 효율성을 제고한다.
4.5 시스템의 보안
(1) 인터넷망을 이용한 중앙관리소와 원격소 간 데이터 전송에 따른 시스템보안 대책으로 데이터를 암호화하여 전송하는 VPN(Virtual Private Network) 장비 등을 설치하여 외부의 해킹으로부터 내부 자료를 안전하게 보호해야 한다.
4.6 태그 생성 규칙
(1) 데이터 관리의 효율을 높이기 위해 중앙관리소와 원격소장치에 사용되는 모든 태그(Tag)는 관련 표준시방서 등을 참고하여 생성할 수 있다.
4.7 계측시설
(1) 효율적인 물관리를 위해서는 농업용 관수로의 용수 공급량 확인을 위한 계측시설이 필요하다. 따라서 용수 공급량 및 사용량에 대한 정확한 측정을 위한 계측시설 설치를 고려토록 한다.
(2) 물관리 효율 증대를 위한 계측시설에는 수위계, 유량계, 압력계 등이 있으며 관리의 편이성 및 효율성을 고려하여 CCTV의 설치도 포함한다.