2008. 9. 4 한국농촌공사 동력기술처

1. Sensor To USN Solution 실시간 수문자료 관측 및 관리를 위한 웹기반 자동수문조절기 개발 계획 2008. 9. 4 한국농촌공사 동력기술처

2. 목차 2 구매조건부 신제품 개발 사업 소개 『웹기반 자동수문조절기』 개요 웹기반 자동수문조절기 개발 내용 개발 추진 일정 Sensor To USN Solution

3. 구매조건부 신제품개발 사업 소개 3 • 사업목적 • 구매기관(정부, 공공기관, 민간기업)의 구매를 조건으로 중소기업이 수행하는 국산화 제품개발 및 신기술 제품개발 비용을 지원 • 개발단계부터 제품의 판로확보를 통해 중소기업의 기술개발 의욕을 고취하고 경영안정을 지원하며 수입품의 국산화를 촉진※ 근거 : 중소기업기술혁신촉진법 제9조 • 추진 현황 • ○ 2008. 1. 16 - 구매조건부 신제품개발 수요기관 RFP 제출(동력기술처) • ○ 2008. 3. 20 - 구매조건부 신제품개발 개발 계획서 제출(아이에스테크놀로지㈜ 외 3개 업체) • ○ 2008. 5. 9 - 구매조건부 신제품개발 기술성/사업성 평가 발표(아이에스테크놀로지, 에투시스템 ) • ○ 2008. 5. 27 - 구매조건부 신제품개발 평가 통보(아이에스테크놀로지 ㈜ 선정 ) • 웹기반 자동수문조절기 개발 추진 주요내용 • ○ 과 제 명 : 실시간 수문자료 관측 및 관리를 위한 유비쿼터스 기술 개발 • ○ 개발기간 : 2008년 6월 1일 ~ 2009년 5월 31일(12개월)○ 개발비용 : 1억 2백만원 • - 정부출연금 : 현금(74,000천원) 지원 • - 기업부담금 : 현금(8,000천원), 현물(20,000천원) - 한국농촌공사부담금 : 현금(0천원), 현물(0천원) • ○ 개발업체 : 아이에스테크놀로지㈜

4. 웹기반 자동수문조절기개요 4 실시간 수문자료 관측 및 관리를 위한 USN 시스템 개발은 한국농촌공사에서 관리 운영하는 수리 환경에 적합한 센서 및 컨트롤러 개발을 통해,현장 계측 정보 – 센서 측정 정보, 수문 제어 정보, 영상 데이터 등 - 무선으로 전송하고, 이를 유무선 – 웹/모바일- 환경에서 관리자가 쉽게 관리 가능하도록 위한 시스템 개발 Sensor To USN Solution

5. 웹기반 자동수문조절기개요 – 개발의 필요성 5 2007년 현재 물소비량의 47%가 농업 용수로 사용 가뭄 및 홍수의 재해 장기화 , 집중 호우 발생 등 자연재해에 대비 농업용수 및 농촌생활·환경용수 등 다양한 용수 수요증가에 수자원 관리 대책 마련 하천법시행령 24조 – 자동 관측 추진 물 관리 실시간 계획 수립 및 효과적 대처를 위한 시스템 개발 운영의 편리성 및 시스템 국산화를 통한 저가격 제품 개발 실시간 시설 관리 효율화로 관리 인력의 고령화 문제 해결 Sensor To USN Solution

6. 웹기반 자동수문조절기개발 내용 – 네트워크 구성 6 데이터 수집 서버 네트워크 공유기 무선 제어 모듈 웹/모바일 서버 데이터 저장 장치 내부 방화벽 CDMA 무선 통신망 측정 데이터 전송 측정 데이터 전송 무선 기지국 수문#3 계측 수문#1 계측 수문#2 계측 Sensor To USN Solution

7. 웹기반 자동수문조절기개발 내용 – 시스템 구성 7 영상 통신 케이블(LAN) 전원 공급 CDMA 무선 통신망 (CDMA1x/HSDPA) 수문감시 카메라 (Day& Night 네트워크 카메라) 영상 인터페이스 통신 인터페이스 LAN 유선 통신망 UART 전원 UART 전원 전원공급 초음파 센서 인터페이스#1 USN 시스템 중앙 컨트롤러 4~20mA 염분센서 UART 초음파 센서 인터페이스#2 전원공급 Pulse Signal 강우량계 UART UART 전원공급 On/Off 센서 케이블 (송수신 신호) 센서 케이블 (송수신 신호) 수문제어 PLC & 기타 센서 Interface 도어 센서 수문 개도율#1~#4 4~20mA 수문 #1~#4 ON/OFF 수문 외수위 수문 내수위 수문 Sensor To USN Solution

8. 웹기반 자동수문조절기개발 내용 – 주요 항목 8 Sensor To USN Solution

9. 웹기반 자동수문조절기개발 내용 – 주요 특징 9 센서 기술 + 계측 기술 + IT 기술을 접목한 최초 국산 제품 개발 세계 최고 수준의 내구성 및 성능을 가지는 수위 계측 센서 기술 개발 실용화에 적합한 확장형, 모듈형 계측기기의 국산 제품화 개발 낙뢰 취약성 및 설치 편리성을 고려한 USN 기반의 무선화 제품 개발 양방향 제어 및 계측 알고리즘 혁신을 통한 최적 수문 운영 기술 개발 Sensor To USN Solution

10. 웹기반 자동수문조절기개발 내용 – 주요 개발 사양(1) 10 Sensor To USN Solution

11. 웹기반 자동수문조절기개발 내용 – 주요 개발 사양(2) 11 Sensor To USN Solution

12. 웹기반 자동수문조절기 개발 내용- 통합 컨트롤러 개발 12 기존 시스템 외산 제품 구매에 따른 기능 구현의 한계 >> 사용자 관리 및 최적화 한계 SDRAM (128MB) Etc. Sensor 32bit CPU RS232 수위 계측 알고리즘 적용과 다양한 모듈 컨트롤 및 운영을 위한 사용자 중심의 GUI 지원 통합 컨트롤러 개발 UltraSonic Sensor RS232 FLASH (256MB) FloodGate Control RS232 RS232 or LAN Debug HSDPA /LAN USB RTC TFT-LCD (Touch Screen) Camera LAN Codec 블록구성도 PXA 320 Processor Sensor To USN Solution

13. 웹기반 자동수문조절기 개발 내용– 수위 계측 센서 개발 13 수위 측정의 오차 및 환경 제한 요소 >> 수문 시스템 성능에 직결 문제 세계 최고 수준의 내구성 및 성능을 가지는 음향 집중 방사면 초음파 센서 개발 [ 온도 조건 : -40 ~ 80 도, 빔각도 : 5도 ] 내부 충진 고정틀 흡음층 세라믹 음향 집중면 (Focus layer) 센서 외부 형태 센서 내부 구조 Sensor To USN Solution

14. 웹기반 자동수문조절기 개발 내용- 수위 계측 알고리즘 개발 14 초음파 수위 측정 방식의 에러 환경 : 온도차, 물흐름, 활발한 수표면(수문), 풍향, 풍속 등 실험적, 통계적 필터링 기술 개발을 통한 수위 최적화 알고리즘 개발 알고리즘 적용 전 알고리즘 적용 후 * 측정 데이터 및 시뮬레이션 결과 Sensor To USN Solution

15. 웹기반 자동수문조절기 개발 내용– 영상 모듈 개발 15 수문 제어를 위한 환경 정보 및 경보 발생시 모바일 환경에서 영상 확인 기능 필요 네트워크 영상 카메라를 통한 웹/모바일 실시간 수문 환경 감시 기능 개발 - 무선 통신망 발달에 의한 초고속 영상 전송 기술 적용(HSDPA, HSUPA 등) 예) 자동촛점 조정 기능 카메라 예) 악천우 촬영을 위한 IR 카메라 카메라 모듈 블럭도 Sensor To USN Solution

16. 4~20 mA 16점 릴레이 출력 12 Bit 8점 아나로그 입력 제어용 CPLD 제어용 CPLD 웹기반 자동수문조절기 개발 내용 - 수문제어용 모듈개발 16 로더/프로그램 RS232통신포트 전면상태표시 LED 기존 PLC 시스템의 경우 범용 제품적용에 따른 한국농촌공사 환경 최적화 미흡 고가의 외산 제품을 적용에 따른 고비용 및 유지 관리 한계 24V DC 4~20 mA 24V DC 고속 펄스 카운터 입력 ARM7 TDMI 16Bit MPU 한국형 수리시설 수문 제어 모듈 개발 [자체 래더(Ladder)로직 프로그램 개발, 확장형 모듈 개발, 온도조건:-30~80, 방습, 낙뢰, 방수 ] 16점 디지털 입력 12 Bit 8점 아나로그 출력 232/485 외부통신 16Mbyte Flash memory 8Mbyte SDRAM 제어용 CPLD 제어용 CPLD 제어용 CPLD 16 Bit GLOBAL 버스 수문제어 보드 수문제어모듈 블럭도 Sensor To USN Solution

17. 웹기반 자동수문조절기 개발 내용 - 운용환경 개발 17 PC 기반의 CS 기반의 운영 시스템(MMI)>> 모바일 환경 운영 및 통합 관리의 기능 구현 불가 USN 기반의 웹/모바일 통합 운영 프로그램 개발 - 장비 경보 발생시, 수문제어시 즉각적인 알람 전송 실시간 수문 제어 ( 수문 상태, 영상정보, 위치 정보 등) 실시간 수위 정보 분석 ( 수위, 경보, 영상 DB) Winc 시스템을 이용한 모바일 운영 프로그램 Sensor To USN Solution

18. 2008 년 2009 년 3 4 6 7 8 9 10 11 12 1 2 개발 단계 연동 시험 개발 및 시험 설계 분석 안정화 ◈ ◈ ◈ ◈ 개발 구분 시스템 설계 컨트롤러 개발 PLC 모듈 개발 알고리즘 개발 Software 개발 연동시험 시스템 설계 모듈 상세 설계 ◈ 제어 대상 장비분석 일정, 요구사항, 프로세스 프로토타입 작성 내외수위 계측기/ 영상처리 모듈/ 컨트롤러 개발 시험 및 보완 시험 및 보완 PLC 모듈 개발 및 수문 연동 수위계측 및 최적 필터링 알고리즘 개발 시험 및 보완 SW 구조 설계 수집 SW/ DBMS/ Web Page 개발 ◈ 운용 및 안정화 단위 모듈 시험 1차 연동 2차 연동 ◈ ◈ ◈ ◈ (수문연동) (시스템 통합) 설계 검토 협의 기능 검토 및 보완 산출물 작성 규격 협의 설계 검토 1차 협의 중간 협의 완료협의 시스템 설계 협의 개발 진행 협의(설치,운영) 과제 결과 협의 개발 추진 일정 18 Sensor To USN Solution