KDS 설계기준 농업용 관수로 물관리 자동화시설 설계

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농업용 관수로 물관리 자동화 시설 설계 시방서

1. 일반사항

1.1 목적

• 본 시방서는 농어촌정비법에 근거한 농업생산기반정비사업으로 신설 또는 개수하는 농업용관수로의 계획, 설계, 시공 및 관리에 대한 일반적인 사항을 규정합니다.

1.2 적용범위

• 본 시방서는 농업용 관수로 물관리 자동화 시설 설계에 적용됩니다.
• 기술수준 향상 또는 필요에 따라 개정될 수 있으며, 적용이 적합하지 않은 경우 기술심의 및 자문 등을 통해 실무지침을 정하여 운용할 수 있습니다.

1.3 참고 기준

• 농업생산기반정비사업계획 설계기준, 2004 : 수로편
• 농업생산기반정비사업계획 설계기준, 2009 : 관수로편
• 농업생산기반정비사업계획 설계기준, 용배수로편 용배수로 일반사항 (KDS 67 20 05 : 2017)

2. 조사 및 계획

• (내용 없음)

3. 재료

• (내용 없음)

4. 설계

4.1 일반사항

• 물관리 자동화시설은 물의 상태를 실시간으로 파악하는 시설(Telemetering: TM)과 수리시설물 통제에 활용하는 컴퓨터시스템, 통신체계, 통제시설(Telecontrol: TC)로 구성됩니다.
• 효율적인 관개배수 시스템 운영을 위한 운영체계(Optimal Operation Rule)가 필요합니다.

4.1.1 물관리 자동화시설의 기본원리

• 수위 및 유량 자동측정 → 자료 송신 → 측정자료 분석 및 물관리 의사 결정 → 시설물 제어 → 제어결과 피드백 순서로 진행되어 적시에 적량의 물을 공급함으로써 물관리 효율성을 달성합니다.
• TM/TC 계획에는 대상지구의 용수이용 현황 및 급수현황, 치수현황, 물관리 방법, 시설물 조작방법, 물관리 S/W 운영방법, 관리대상시설 선정 및 감시제어방식 등을 종합적으로 검토하여 지구 여건에 적합하고 개선 및 조정이 용이하도록 계획해야 합니다.
• TM/TC 계획 시에는 지구 유형별 특성을 고려하여 현지 조사 및 설계를 수행해야 합니다.

4.1.2 물관리 자동화시스템 계획시 고려사항

• 물관리 대상에 따른 자동화 계획 수립
  • 전체 시스템 구성을 목표로 하지만, 단계별 시행이 일반적입니다.
  • 부득이 급수만을 위한 자동 물관리 계획 수립 시에는 홍수 및 수질관리, 용수구역 전체 물관리를 고려해야 합니다.
• 지역특성에 적합한 시스템
  • 지구별 또는 구역별로 관리 여건이 다르므로, 획일적인 기준 적용은 문제를 야기할 수 있습니다.
  • 지구특성에 적합한 시스템 개발 및 설치 후 문제 해결 용이성 확보가 중요합니다.
• 단순하고 조작이 용이한 시스템
  • 관리인의 기술수준과 입장에서 문제를 조명하여 시스템 관리가 용이하도록 개발해야 합니다.
• 시스템의 표준화
  • 하드웨어와 소프트웨어 표준화를 통해 기술개발 및 지역 통합관리의 장애 요인을 최소화해야 합니다.

4.2 TM/TC 조사

4.2.1 조사 흐름도

• (그림 4.2-1: TM/TC 조사 흐름도)

4.2.2 도상계획

• 대상지구의 지형도(1/5,000~1/25,000) 또는 기존 설계자료를 활용하여 사업구역 내 관개특성, 수원공 및 인근지역 이수·치수특성, 수리관행, 보조수원공 유무 등을 검토합니다.
• 기상자료, 기존 수리시설물 현황 등을 수집하여 TM/TC 조사설계를 위한 물관리 대상 선정, 물관리 구역 범위 결정, TM 위치 선정, TC 계획, 중앙관리소, 통신방법 등을 계획합니다.

4.2.3 답사

• 도상계획 검토 결과를 확인하기 위해 다음 사항을 조사합니다.
  • 토목, 기계, 전기, 건축, S/W 개발, 시설물관리자, 물관리 요원 공동조사 및 협의를 통해 TM/TC 계획의 기본구상 및 조사·계획 수립의 기초 자료를 확보합니다.

4.2.4 도상계획 수정

• 답사 결과에 따라 지역여건, 시설물 상태, 관개배수 상황 등의 변화가 발생하면 도상계획 내용을 수정하여 현장조사 계획을 수립합니다.

4.2.5 조사계획 수립

• 도상계획 및 답사 결과를 바탕으로 분야별 전문가가 관리대상시설에 대한 TM/TC 계획, 시설물 보강 또는 개보수 계획 등을 협의하여 현장조사 계획을 수립합니다.

4.2.6 현장조사

• 수리시설 조사
  • 대상지구의 수원공, 관개조직, 배수조직 등의 위치, 용배수 계통(취수시설, 분수시설, 조절시설 등) 구조물 현황, 시설물 관리 및 상태, 조작현황 등을 상세히 조사합니다.
  • 특히, 설치시기가 오래되어 개보수 사업이 많이 시행된 지구는 연계된 시설물 능력 검토를 위해 조사합니다.
• 시스템 계획 설계에 필요한 조사
  • 중앙관리소와 현장시스템의 관리체계, 관리방법, 관리수준, 관리상태, 수리시설 유지관리체계 등을 고려하여 중앙관리소의 필요성, 통신시스템(유선, 무선, 중계소), 경제성(시설비 및 유지관리비)을 비교 검토합니다.
• 기타조사
  • 기설지구인 경우 기존 수리구조물 형식, 작동사태 등을 면밀히 조사하여 TM/TC 계획 시 조작이 용이하도록 개보수 필요성을 검토합니다.
  • 관련 수리시설 및 인근 지역 수문자료, 관개 및 타용도 용수계획, 수질 및 유역 오염자료 등을 조사합니다.

4.3 TM/TC 기초단계 설계

4.3.1 설계 흐름도

• (그림 4.3-1: TM/TC 기초단계 설계 흐름도)

4.3.2 시설계획 확인

• 대상지구 수리시설 조사 내용을 바탕으로 시설물별 현황표를 작성합니다.
• 수원공 및 평야부 구조물 중 관리대상시설은 자동화시설 계획(취수탑 및 사통 조작실, 양배수장 배전반, 펌프류, 밸브류, 문비류 등)에 부합되도록 노후화된 시설물에 대한 개보수 계획을 수립합니다.
• 기설 용수로 구간 중 토공수로 및 통수단면 부족 구간은 보강 개발 계획을 수립합니다.

4.3.3 이수·치수계획

• 대상지구의 저수량 또는 취수가능수량, 도수(導水) 및 분수량, 포장의 필요수량 등을 확인하여 용수이용현황 및 이용 가능량을 분석하고 용수이용계획 및 급수계획을 수립합니다.
• 대상지구의 설계홍수량, 물넘이 시설 규모 및 능력 검토, 배수장 시설 규모 및 배수량, 내외수위를 확인하여 홍수관리 및 배수관리 계획을 수립합니다.

4.3.4 물관리 운영계획 수립

• 대상지구의 효율적인 물관리를 위해 물수요량 정확한 예측 및 적기에 적량의 물 공급이 중요합니다.
• 물수요량은 지구별로 기상, 작물, 토양 등의 물리적 인자 외에도 경작자 관행, 기호, 관개조직 수리적 특징, 수로조직 물분배 방법 등에 따라 다릅니다.
• 관개조직을 자세히 조사하고 이수 및 치수 현황을 파악하여 용수이용 계획을 수립한 후 지구 특성에 맞게 용수관리방식, 관개방식, 급수관리, 치수관리 등을 검토하여 효율적인 물관리 계획을 수립해야 합니다.

4.4 TM/TC 시설계획

4.4.1 대상시설 선정

• 농업용수 수리시설은 넓은 면적에 산재되어 있으므로, 경제성을 고려한 최적 물관리를 위해 관리대상 시설 선정이 중요합니다.
• 모든 수리시설을 관리하는 것은 비용 및 운영 측면에서 비효율적입니다.
• 각 시설의 고유기능을 최대한 살리면서 집중관리에 의한 전체 시스템 기능, 조작운용, 사업비, 유지관리비, 관리체계 등을 검토하여 관리대상 시설을 선정합니다.
• 일반적인 관리대상 시설: 저수지, 양배수장, 취입보 등 수원공과 용수로의 분수문, 제수문, 방수문 등
  • 수원공 시설: 수원의 계획적 운용을 위해 관리대상 시설 선정
  • 양배수장 및 가압펌프장: 밸브, 수조, 관수로 등 관리 필요
  • 용수로 시설: 용수의 효율적 이용 및 합리적 배분, 경제성과의 균형, 시설 중요도 고려하여 선정

4.4.2 관리항목 결정

• 관리항목은 관리대상 시설의 기능, 관리방법, 목적 등을 고려하여 결정합니다.
• 측정기기 선택 및 위치 선정은 계획적이고 합리적으로 설치하여 기기 신뢰성을 확보해야 합니다.
• 설치장소 및 배치, 기기환경, 보수관리, 설치공사 등을 고려하여 결정합니다.
• 상세 내용은 “”집중물관리 시스템 실용화연구(농림부, 1997.12)”” 참조

4.5 자동화시스템 설계

• 관리대상 시설의 목적과 특징을 파악하여 저수지, 양수장, 취입보, 용배수로 등 관리시설에 대한 감시제어시설 및 방식을 결정합니다.
• 이에 적합한 데이터 전송방식을 선정합니다.
• 주요 검토 항목: 통신국의 구성, 전송회선(전송로) 선정, 정보전송방식, 대향방식, 신호변환방식, 통신방식, 기동방식 등
• 상세 내용은 “”집중물관리 시스템 실용화 연구(농림부, 1997)””와 “”설계계산요령(농어촌진흥공사, 1999)”” 참조

4.6 물관리 지원프로그램(S/W)

• 물수지, 관개계획, 한해·홍수대책, 시스템 운영 등의 프로그램을 현장에 맞게 개발하여 적용하고 검증합니다.
• 물관리 자동화 사업 효율성 증대를 목표로 합니다.
• 상세 내용은 “”집중물관리 시스템 실용화 연구(농림부, 1997)””와 “”설계계산요령(농어촌진흥공사, 1999)”” 참조

4.7 시스템의 보안

• 인터넷망을 이용한 중앙관리소와 원격소간 데이터 전송 시, 데이터를 암호화하여 전송하는 VPN(Virtual Private Network) 장비를 설치하여 외부 해킹으로부터 내부 자료를 보호합니다.

4.7.1 VPN(Virtual Private Network) 기능

• 다양한 접근 제어 기능 제공 (IP, Port, Mac address, URL 등)
• NAT (1:1, 1:N, N:N, N:M) 및 PAT 기능 제공
• 다양한 암호화 알고리즘 지원 (국가 비공개 알고리즘 등)
• RIP, OSPF, VRRP 등 다양한 라우팅 프로토콜 지원
• xDSL 고정 및 유동 IP 지원
• 현장 VPN 장비 장애 복구를 위한 재부팅 기능 제공
• 회선 장애 후 복구 시 VPN 터널 자동 복구 기능 제공

4.8 태그생성규칙

• 데이터 관리 효율성을 높이기 위해 중앙관리소 MMI와 원격소장치 RTU에 사용되는 모든 태그는 한국농어촌공사 물관리자동화시스템 표준시방서에 정의된 규칙에 따라 생성되어야 합니다.

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