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다수의 분산된 지역의 지하 또는 육상 저류시설 및 배수지에 대한 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템에 있어서,배수지(110), 지하 저류시설(120) 또는 육상 저류시설(130)을 포함하며, 각각 수위를 계측할 수 있도록 수위계(140)가 설치되는 도서지역 저류시설(100);기상청에서 실시간으로 공개적으로 제공되는 기상자료와 도서지역의 보조수자원 수위에 대한 실시간 정보를 수집하여, 상기 도서지역 저류시설(100)에 대한 물 공급능력지수(Water Self-sufficiency Index: WSI) 및 물 자립률지수(Water Independency Index: WII)를 모니터링하는 저류시설 모니터링부(200);기상자료를 이용한 수요가 중심의 물 공급능력지수(WSI), 가뭄일수를 고려한 용수확보 가능량 및 대상지역 수요가의 물 수요패턴 모델을 반영하여 가뭄발생 전 용수 공급 및 저장 가능 여부를 해석하는 수요가 중심의 가뭄지수 해석부(300); 및상기 수요가 중심의 가뭄지수 해석부(300)에서 결정된 최적 수위를 유지하기 위하여 계곡수 또는 지하수의 보조 수자원을 포함한 도서지역 저류시설(100)을 제어하는 저류시설 제어부(400)를 포함하되,실시간으로 획득한 수요가 중심의 물 공급능력지수(WSI)와 물 자립률지수(WII)를 이용하여 다수의 지하 저류시설(120) 또는 육상 저류시설(130) 및 기존 배수지(110)를 포함한 도서지역 물 공급망의 통합운영관리를 수행하는 것을 특징으로 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템
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제1항에 있어서, 상기 물 공급능력지수(WCI)는 도서지역 물 공급 구역 내에 있는 현재의 저류시설(120, 130)과 기존 배수지(110)의 물 확보 가능량과 향후 공급해야 하는 수요량과의 물 수지(Hydrological Balance)를 평가함으로써, 가뭄 발생시 대상지역에 물 공급 가능한 시간을 정량화한 지수로서, 다음의 수학식 1과 같이 주어지며, 최종적인 물 공급능력지수() 값은 다음의 수학식 2와 같이 산출되며,[수학식 1]여기서, 는 대상지역 내 수요가의 수요패턴을 반영한 물 수요량으로서, 시간적으로 익월 대상지역의 수요패턴을 반영한 용수 공급 가능량을 의미하고, 는 지하수 또는 계곡수 수위계 연동 물 확보 가능량으로서, 시간적으로 당월 지하수 또는 계곡수 수위계를 통해 확보 가능한 용수량을 의미하며;[수학식 2]여기서, 는 최종 산출된 값으로 표준 물 공급능력지수를 의미하며, 은 저류시설에서 현재 저수량으로 공급할 수 있는 개월 수를 의미하고, 는 개월 동안 물을 공급한 후 남은 물 양이 현재부터 n개월 후의 공급계획량보다 작기 때문에 n개월 후의 해당 월에 대한 물 공급계획량 중 어느 정도를 감할 수 있는지를 의미하는 값인 것을 특징으로 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템
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제1항에 있어서, 상기 물 자립률지수(WII)는 대상지역에서 사용하는 전체 용수 사용량에 대한 자체 공급량을 비율로 정의되며, 다음의 수학식 3과 주어지고,[수학식 3]여기서, 전체 물 공급량(Total Water Supply Amount: )에 대한 수요가 현재 물 수요량(Present Water Demand Amount: )의 비율로 나타내고, 이때, 전체 물 공급량()은 현재 공급되고 있는 기존 물 공급시설의 물 공급량(Main Water Demand Amount: )과 계곡수, 빗물 및 기타 지하수로부터 사용가능한 보조수자원의 물 공급량(Sub Water Demand Amount: )을 더한 값으로 주어지며, 상기 물 자립률지수()는 일정 수준의 자립률을 유지하는지 판단하는 지표로 사용되는 것을 특징으로 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템
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제1항에 있어서, 상기 저류시설 모니터링부(200)는,상기 기상청 DB(500)에 저장된 도서지역의 최대 가뭄일수 및 용수 사용량을 분석하여 도서지역의 가뭄빈도를 분석하는 가뭄빈도 분석부(210);상기 기상청 DB(500)의 강수량 자료로부터 표준강수지수(SPI)를 분석하는 표준강수지수 분석부(220);도서지역의 실시간 지하수 수위에 따라 도서지역의 표준지하수지수를 분석하는 표준지하수지수 분석부(230);도서지역 저류시설(120, 130)의 수위 및 상기 표준지하수지수에 따라 지하수 함량 및 물 확보 가능량을 산출하는 지하수 함량 및 물 확보 가능량 산출부(240);인공신경망 모델(310)을 적용하여 결정되는 수요가 중심의 물 수요패턴을 반영하여 물 수요량을 산출하는 수요패턴 반영 물 수요량 산출부(250);수요가 중심의 물 수요패턴을 반영하여 수요가 중심의 물 공급능력지수(WSI)를 산출하는 수요가 중심 물 공급능력지수 산출부(260);도서지역의 기존 및 지하저류시설의 현재 물 확보량을 결정하는 현재 물 확보량 결정부(270);도서지역의 현재 물 수요량을 결정하는 현재 물 수요량 결정부(280); 및표준 물 공급능력지수(SWSI) 및 물 자립률지수(WII)를 결정하는 표준 물 공급능력지수 및 물 자립률지수 결정부(290)를 포함하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템
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제1항에 있어서, 상기 수요가 중심의 가뭄지수 해석부(300)에서 수요가 중심의 물 공급능력지수(WSI)는 대상 지역의 실측된 자료를 바탕으로 선제적 가뭄대응의 시간적 기준에 따른 예상 가능 부족율을 고려하여 산정되는 것을 특징으로 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템
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제5항에 있어서, 상기 산출된 수요가 중심의 물 공급능력지수(WSI)를 이용하여 가뭄 발생시 상기 물 자립률지수(WII)가 일정 수준 유지되도록 최소한의 저류시설 또는 배수지 수위가 관리되도록 연계하는 것을 특징으로 하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템
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제1항에 있어서, 상기 수요가의 물 수요패턴 모델은 배수지 수위 이력과 기상청 강우자료를 이용한 인공신경망 모델(Artificial Neural Network: ANN)(310)로부터 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템
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제7항에 있어서, 상기 인공신경망 모델(310)은 모델 입력부(311), 인공신경망 모델 연산처리부(312) 및 모델 출력부(313)을 포함하며, 상기 모델 입력부(311)에 배수지 수위, 시간계수, 기온 및 표준강수지수를 모델 인자로 입력하고, 상기 인공신경망 모델 연산처리부(312)에서 처리한 후, 상기 모델 출력부(313)에서 공급 가능량을 산출하여 출력하는 것을 특징으로 하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템
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제8항에 있어서, 상기 인공신경망 모델 연산처리부(312)는 입력층(312a)과 출력층(312c) 사이에 은닉층(312b)을 두는 다층 구조를 갖고, 데이터베이스에서 추출된 과거 데이터를 훈련시키는 다층 퍼셉트론 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템
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제1항에 있어서, 상기 가뭄일수를 고려한 용수확보 가능량은 기상 데이터를 고려한 지하수 수위 모델과 대상지역에서 확보 가능한 계곡수 또는 빗물의 자료로부터 산출되며, 이를 위해 지하수의 경우, 대상지역인 도서지역내 지하수 수위를 실시간으로 측정하고 과거 이력과의 비교를 통해, 지하수 공급량을 분석하여 상기 수요가 물 공급능력지수(WSI)가 운영자 설정값 이상을 만족할 수 있도록 도서지역 저류시설(100)이 최소 유지량을 확보하는 것을 특징으로 하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템
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다수의 분산된 지역의 지하 또는 육상 저류시설 및 배수지에 대한 도서지역 저류시설 통합운영관리 방법에 있어서,a) 기상청 DB(500)에 저장된 도서지역의 최대 가뭄일수 및 용수 사용량을 분석하여 도서지역의 가뭄빈도를 분석하는 단계;b) 기상청 DB(500)의 강수량 자료로부터 표준강수지수(SPI)를 분석하는 단계;c) 도서지역의 실시간 지하수 수위에 따라 도서지역의 표준지하수지수를 분석하는 단계;d) 도서지역 저류시설(120, 130)의 수위 및 상기 표준지하수지수에 따라 지하수 함량 및 물 확보 가능량을 산출하는 단계;e) 인공신경망 모델을 적용하여 결정되는 수요가 중심의 물 수요패턴을 반영하여 물 수요량을 산출하는 단계;f) 수요가 중심의 물 수요패턴을 반영하여 수요가 중심의 물 공급능력지수(WSI)를 산출하는 단계;g) 도서지역의 기존 및 지하저류시설의 현재 물 확보량을 결정하는 단계; h) 도서지역의 현재 물 수요량을 결정하는 단계;I) 표준 물 공급능력지수(SWSI) 및 물 자립률지수(WII)를 결정하는 단계; 및j) 저류시설 제어부(400)가 도서지역의 물 자립률 설정값을 유지시키고 도시지역 저류시설(120, 130)과 배수지(110)가 최소 수위를 유지하도록 제어하는 단계를 포함하되,실시간으로 획득한 수요가 중심의 물 공급능력지수(WSI)와 물 자립률지수(WII)를 이용하여 다수의 지하 저류시설(120) 또는 육상 저류시설(130) 및 기존 배수지(110)를 포함한 도서지역 물 공급망의 통합운영관리를 수행하는 것을 특징으로 하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 방법
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제11항에 있어서, 상기 a) 단계에서 기상청 DB(500)에 저장된 도서지역의 최대 가뭄일수 및 용수 사용량을 분석하여 도서지역의 가뭄빈도를 분석하는 것을 특징으로 하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 방법
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제11항에 있어서, 상기 b) 단계에서 기상청 DB(500)에 저장된 도서지역의 최대 가뭄일수 이상을 기준으로 표준강수지수(SPI)를 분석하는 것을 특징으로 하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 방법
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제11항에 있어서, 상기 물 공급능력지수(WCI)는 도서지역 물 공급 구역 내에 있는 현재의 저류시설(120, 130)과 기존 배수지(110의 물 확보 가능량과 향후 공급해야 하는 수요량과의 물 수지(Hydrological Balance)를 평가함으로써, 가뭄 발생시 대상지역에 물 공급 가능한 시간을 정량화한 지수로서, 다음의 수학식 1과 같이 주어지며, 최종적인 물 공급능력지수() 값은 다음의 수학식 2와 같이 산출되며,[수학식 1]여기서, 는 대상지역 내 수요가의 수요패턴을 반영한 물 수요량으로서, 시간적으로 익월 대상지역의 수요패턴을 반영한 용수 공급 가능량을 의미하고, 는 지하수 또는 계곡수 수위계 연동 물 확보 가능량으로서, 시간적으로 당월 지하수 또는 계곡수 수위계를 통해 확보 가능한 용수량을 의미하며;[수학식 2]여기서, 는 최종 산출된 값을 의미하며, 은 저류시설에서 현재 저수량으로 공급할 수 있는 개월 수를 의미하고, 는 개월 동안 물을 공급한 후 남은 물 양이 현재부터 n개월 후의 공급계획량보다 작기 때문에 n개월 후의 해당 월에 대한 물 공급계획량 중 어느 정도를 감할 수 있는지를 의미하는 값인 것을 특징으로 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 방법
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제11항에 있어서, 상기 물 자립률지수(WII)는 대상지역에서 사용하는 전체 용수 사용량에 대한 자체 공급량을 비율로 정의되며, 다음의 수학식 3과 주어지고,[수학식 3]여기서, 전체 물 공급량(Total Water Supply Amount: )에 대한 수요가 현재 물 수요량(Present Water Demand Amount: )의 비율로 나타내고, 이때, 전체 물 공급량()은 현재 공급되고 있는 기존 물 공급시설의 물 공급량(Main Water Demand Amount: )과 계곡수, 빗물 및 기타 지하수로부터 사용가능한 보조수자원의 물 공급량(Sub Water Demand Amount: )을 더한 값으로 주어지며, 상기 물 자립률지수()는 일정 수준의 자립률을 유지하는지 판단하는 지표로 사용되는 것을 특징으로 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 방법
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제11항에 있어서, 상기 f) 단계의 수요가의 물 수요패턴 모델은 배수지 수위 이력과 기상청 강우자료를 이용한 인공신경망 모델(Artificial Neural Network: ANN)(310)로부터 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 방법
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제16항에 있어서, 상기 인공신경망 모델(310)은 모델 입력부(311), 인공신경망 모델 연산처리부(312) 및 모델 출력부(313)을 포함하며, 상기 모델 입력부(311)에 배수지 수위, 시간계수, 기온 및 표준강수지수를 모델 인자로 입력하고, 상기 인공신경망 모델 연산처리부(312)에서 처리한 후, 상기 모델 출력부(313)에서 공급 가능량을 산출하여 출력하는 것을 특징으로 하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 방법
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제17항에 있어서, 상기 인공신경망 모델 연산처리부(312)는 입력층(312a)과 출력층(312c) 사이에 은닉층(312b)을 두는 다층 구조를 갖고, 데이터베이스에서 추출된 과거 데이터를 훈련시키는 다층 퍼셉트론 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 방법
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