KR100292302B1 - System for measuring water level and pondage in real-time by using global positioning system carrier - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A system for measuring a water level and a pondage in real-time by using a GSP(Global Positioning System) carrier is provided to measure the water level and the pondage of a dam and a lake in real-time by constructing a DGSP(Differential Global Positioning System) using the GSP carrier. CONSTITUTION: GPS antennas(5a,6a) are respectively arranged on at least two floating members(6) positioned on a fixed position or surface of a dam(5) and receive a plurality of GPS carriers transmitted from a plurality of GPS satellites(1). A GPS receiver(2) receives the GPS carriers from the GPS antennas(5a,6a) and calculates a position of the respective GPS antennas(5a,6a). An arithmetic unit measures a level and a flow of water around the respective floating members(6) by using position information of the respective GPS antennas(5a,6a) and calculates the whole pondage stored in the dam(5) by using level information of the water. An output unit(8) displays a screen the water level, the whole pondage, and the flow of water outputted from the arithmetic unit.

Description

지피에스반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템Real-time water level and low water measurement system using GPS carrier

본 발명은 GPS(Global Positioning System)반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템에 관한 것이며, 특히, GPS위성에서 발신된 GPS반송파를 수면에 띄워져 있는 부이와 DGPS(Differential GPS)기준국의 역할을 하는 댐에 각각 설치된 GPS안테나가 각각 수신하고 이렇게 수신된 데이터값을 비교하여 댐의 수위 및 저수량을 측정하는데 사용되는 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time water level and low water measurement system using a GPS (Global Positioning System) carrier, and in particular, serves as a buoy and a DGPS (Differential GPS) reference station floating on the surface of a GPS carrier transmitted from a GPS satellite. The present invention relates to a real-time water level and low water measurement system using a GPS carrier used to measure the water level and low water level of a dam by receiving GPS antennas respectively installed in the dam and comparing the received data values.

댐, 호수, 저수지 등의 저수량 관리는 수자원의 효율적인 이용과 홍수 방지 등과 밀접한 관계가 있다고 볼 수 있다. 특히, 우기와 건기가 뚜렷하게 구분되는 대한민국의 경우에 있어서, 우기 때의 저수량과 관리 가능한 수용량을 정확히 파악하여 잘 관리하면, 제한된 수자원을 효과적으로 관리할 수 있어 경제적으로도 매우 중요하다 하겠다.Storage management of dams, lakes and reservoirs is closely related to the efficient use of water resources and flood protection. In particular, in the case of Korea, where the rainy season and the dry season are clearly distinguished, it is very economically important to effectively manage the limited water resources by correctly identifying and managing the low volume and the manageable capacity during the rainy season.

그러나, 종래에는 이렇게 중요한 수자원 관리를 댐에 표시된 눈금을 눈으로 읽는 원시적인 방법을 대부분 이용하였고, 부분적으로 초음파센서를 이용하여 수심을 측정하는 방법을 이용하였다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 초음파센서를 이용한 수심 측정을 통한 저수량 측정은 바닥면에 입사된 초음파가 반사되어 오는 시간 차이를 이용하므로, 측정 부분의 바닥면의 형태가 불규칙할 경우 저수량이 달리 계산된다는 단점이 있다. 또한, 이와 같이 초음파센서를 이용하는 자동화 시스템을 이용할 경우에는 센서의 유지 및 보수 등 관리가 비효율적일 뿐만 아니라 측정치가 부정확하다는 기술적인 면에 있어서도 많은 문제점이 있다.However, in the related art, most of the primitive methods of reading this important water resource management by reading the scale marked on the dam are mostly used, and a method of measuring the depth of water using an ultrasonic sensor is partially used. However, as shown in FIG. 4, since the low water measurement through the depth measurement using the ultrasonic sensor uses a time difference from which the ultrasonic wave incident on the bottom surface is reflected, when the shape of the bottom surface of the measurement portion is irregular, The disadvantage is that it is calculated differently. In addition, in the case of using an automated system using an ultrasonic sensor as described above, there are many problems in technical aspects such as not only inefficient management and maintenance of the sensor but also inaccurate measurement values.

또한, 댐의 눈금을 읽는 방법으로 수자원을 관리할 경우에는 매번 방문하여 댐의 수위를 측정하여야 함으로 인력낭비가 크고, 수위 감시가 비체계적이고 비효율적인 단점이 있다.In addition, when managing the water resources by reading the scale of the dam, it is necessary to visit each time to measure the water level of the dam.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, GPS반송파를 이용한 DGPS를 구성하여 댐, 호수, 저수지 등에 저장되어 있는 물의 수위 및 저수량을 체계적이고 효율적으로 관리할 수 있는 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, by constructing a DGPS using a GPS carrier, GPS that can systematically and efficiently manage the water level and storage of water stored in dams, lakes, reservoirs, etc. The purpose is to provide a real-time water level and low water measurement system using a carrier wave.

도 1은 GPS코드를 이용하여 일반적인 위치측정원리를 설명하는 도면이고,1 is a view illustrating a general position measuring principle using a GPS code,

도 2는 GPS반송파를 이용하여 정밀변위측정의 기본원리를 설명하는 도면이고,2 is a view for explaining the basic principle of precision displacement measurement using a GPS carrier,

도 3은 GPS의 공통오차를 소거시키기 위해 사용되는 DGPS의 기본원리를 설명하기 위한 개략도이고,3 is a schematic diagram for explaining the basic principle of the DGPS used to cancel the common error of the GPS,

도 4는 종래기술에 따른 초음파센서를 이용한 수위측정방법을 간략하게 도시한 개략도이고,4 is a schematic diagram briefly showing a water level measuring method using an ultrasonic sensor according to the prior art,

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템을 설명하기 위한 개략도이며,5 is a schematic view for explaining a real-time water level and low water measurement system using a GPS carrier according to an embodiment of the present invention,

도 6은 도 4에 도시된 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템을 설명하기 위한 블록도.FIG. 6 is a block diagram illustrating a real-time water level and low water measurement system using the GPS carrier shown in FIG. 4. FIG.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠

1 : GPS위성 2 : GPS수신기1: GPS satellite 2: GPS receiver

3 : DGPS기준국 5 : 댐3: DGPS Reference Station 5: Dam

5a,6a : GPS안테나 5b,6b : 데이터전송장치5a, 6a: GPS antenna 5b, 6b: data transmission device

6 : 부이 7 : 데이터수신장치6: bui 7: Data receiving device

8 : 출력부8: output unit

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 상공 20,000km에 위치하는 다수의 GPS위성에서 발신된 다수의 GPS반송파를 이용하여 댐, 호수, 저수지 등에 저장된 물의 수위 및 저수량을 측정하는 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템에 있어서, 상기 다수의 GPS위성에서 발신된 다수의 GPS반송파를 수신할 수 있도록 DGPS기준국의 역할을 하는 상기 댐의 소정위치에 고정배치되어 있고 수면에 부양되어 있는 부양장치에 배치되어 있는 GPS안테나와, 상기 댐의 GPS안테나에서 수신한 GPS반송파를 기준으로 상기 부양장치의 GPS안테나에서 수신한 GPS반송파를 비교하는 GPS수신기 및, 상기 GPS수신기에서 비교한 데이터값인 상기 댐의 수위를 실시간으로 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템이 제공된다.According to the present invention for achieving the object as described above, using a plurality of GPS carriers transmitted from a plurality of GPS satellites located 20,000km over the air carrier to measure the water level and storage of water stored in dams, lakes, reservoirs, etc. In the real-time water level and low water measurement system using a fixed position, and is fixed to a predetermined position of the dam that serves as a DGPS reference station to receive a plurality of GPS carriers transmitted from the plurality of GPS satellites A GPS receiver that compares the GPS antenna received from the GPS antenna of the flotation device with the GPS antenna disposed in the flotation device, the GPS carrier received from the GPS antenna of the dam, and a data value compared with the GPS receiver. Real time number using a GPS carrier, characterized in that it comprises an output unit for outputting the water level of the dam in real time The storage capacity and the measurement system is provided.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 GPS수신기에서 비교한 데이터값인 상기 댐의 수위와 상기 댐의 침수면을 연산하여 상기 댐에 저장된 총저수량을 상기 출력부를 통해 출력할 수 있는 연산수단을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템이 제공된다.In addition, according to the present invention, by calculating the water level of the dam and the submerged surface of the dam which is a data value compared in the GPS receiver additionally the calculation means for outputting the total reservoir amount stored in the dam through the output unit Provided is a real-time water level and low water measurement system using a GPS carrier, including.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 GPS안테나가 설치된 부양장치를 수면에 다수개 배치하여 상기 다수의 부양장치가 위치하는 물의 수위를 각각 측정함으로써 물의 흐름을 관찰하는 것을 특징으로 하는 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템이 제공된다.In addition, according to the present invention, by placing a plurality of levitation device with the GPS antenna on the water surface real-time water level using a GPS carrier characterized in that the water flow by observing the water flow by measuring the water level of each of the plurality of levitation device is located And a low flow rate measurement system.

아래에서, GPS(Global Positioning System)에 관한 내용을 설명하겠다.In the following, the contents of the Global Positioning System (GPS) will be described.

약 20,000km상공에 위치하며 24개의 GPS위성으로 구성된 GPS는 무제한 수의 사용자가 지구상 어느 위치에서나 4개 이상의 위성이 관측 가능하도록 구성되어 있으므로, 민간 사용자는 95%의 확률로 약 100m 정도의 평면오차(2drms : distance root mean square)범위에서 자신의 위치를 계산할 수 있다. 이렇게 GPS를 이용하여 위치를 계산하기 위해서는, GPS수신기의 3차원 위치와 GPS위성에 탑재되어 있는 세시움이나 루비디움과 같은 원자시계에 비해 훨씬 부정확한 GPS수신기 시계의 오차까지 모두 4개의 정보를 기본적으로 구해야 하므로(즉, 풀어야 할 미지수가 모두 4개이므로), 최소한 4개의 GPS위성에서 보내온 데이터를 기초로 하여 위치를 계산해야 한다. 이렇게 사용되는 24개의 GPS위성은 모두 위성마다 고유의 PRN(Pseudo Random Noise) 코드를 위성의 위치 좌표 등의 정보(항법메세지)를 반송파에 실어 사용자에게 전달한다. 이렇게 사용되는 반송파에는 L1과 L2의 두 가지의 반송파가 있는데, 주파수는 각각 1.575GHz와 1.227GHz이다. 이중 민간인은 L1만 수신하고, 군은 L1과 L2를 모두 수신할 수 있도록 되어 있다.Located around 20,000 km and composed of 24 GPS satellites, the GPS is designed to allow an unlimited number of users to observe 4 or more satellites from any location on Earth, so there is a 95% chance that civil users will have a plane error of about 100 meters. You can calculate your position in the range (2drms: distance root mean square). In order to calculate the location using GPS, four basic information is calculated from the three-dimensional position of the GPS receiver and the error of the GPS receiver clock which is much more inaccurate than the atomic clocks such as Cesium and Rubydium mounted on the GPS satellite. Since all four unknowns have to be solved, the location must be calculated based on data from at least four GPS satellites. All 24 GPS satellites used in this way transmit a unique PRN (Pseudo Random Noise) code for each satellite to the user by putting information (navigation messages) such as satellite position coordinates on the carrier. There are two carriers used in this manner, L1 and L2. The frequencies are 1.575 GHz and 1.227 GHz, respectively. Civilians are allowed to receive only L1 and the military can receive both L1 and L2.

도면에서, 도 1은 GPS코드를 이용하여 일반적인 위치측정원리를 설명하는 도면이다.In the drawings, FIG. 1 is a view for explaining a general positioning principle using a GPS code.

도 1에 보이듯이, 예를 들어, GPS코드를 이용하여 사용자가 각 GPS위성(1)과 사용자 GPS수신기(2)간의 거리를 측정할 경우에는, GPS위성(1)에서 GPS수신기(2)에 도착한 신호와 사용자의 GPS수신기(2)에서 만들어낸 신호를 비교하여, GPS위성(1)을 출발한 코드가 GPS수신기(2)에 도달할 때까지 걸린 시간(Δt)을 측정하고, 이 시간(Δt)에 빛의 속도(C)를 곱함으로써 각 GPS위성(1)과 사용자의 GPS수신기(2)간의 거리를 구한다. 이 때, 시간(Δt)은 상관기(correlator)를 이용하여 계산하는데, 코드칩(cord chip)의 길이가 약 300m이어서 현재기술로 개발된 상관기로는 이런 코드칩의 길이의 1%정도인 약 3m정도의 분해능(최소오차)으로 계산될 수 있다. 그런데, 이렇게 계산된 거리에는 GPS위성(1)을 출발한 전파가 전리층과 대류권 등을 통과할 때 발생한 시간지연과, 전파가 사물에 부딪쳐 경로가 변하여 발생하는 다중경로에 의한 시간지연 및, GPS위성(1) 위치 및 시계관련 오차 등은 물론 GPS수신기(2) 시계의 오차가 포함되어 있으며, 이것을 의사거리(pseudorange)라 부른다.As shown in FIG. 1, for example, when a user measures the distance between each GPS satellite 1 and the user GPS receiver 2 using a GPS code, the GPS satellite 1 is connected to the GPS receiver 2. By comparing the arriving signal with the signal produced by the user's GPS receiver 2, the time Δt taken until the code leaving the GPS satellite 1 reaches the GPS receiver 2 is measured. Δt) is multiplied by the speed of light C to find the distance between each GPS satellite 1 and the GPS receiver 2 of the user. At this time, the time Δt is calculated by using a correlator, and the length of the cord chip is about 300m, so the correlator developed by the present technology is about 3m, which is about 1% of the length of the code chip. It can be calculated with a degree of resolution (minimum error). However, the calculated distance includes the time delay caused when the radio wave leaving the GPS satellite 1 passes through the ionosphere and the troposphere, and the time delay caused by the multipath caused by the electric wave hitting the object, and the GPS satellite. (1) The error of the GPS receiver (2) clock, as well as the position and the clock-related error, etc. are included, which is called pseudorange.

이런 제반적인 상황을 고려하고 GPS코드에 의해 측정된 위치오차는 약 100m정도인데, 이 정도의 오차라도 GPS는 다른 항법 시스템과는 달리 오차가 누적되지 않는 특징이 있고, GPS수신기 가격이 점점 싸지고 있는 추세라서, 자동차, 선박, 항공기 등의 기본 항법 장비에도 널리 사용될 전망이다. 그러나, 이런 GPS코드를 이용해서는 수 cm 정도의 분해능으로 댐 등에 저장된 물의 수위를 측정하는 것이 불가능하다는 단점이 있다.Considering this general situation, the position error measured by the GPS code is about 100m. Even though this error is different from other navigation systems, the GPS does not accumulate errors, and the GPS receiver price is getting cheaper. As a result, it is expected to be widely used for basic navigation equipment such as automobiles, ships and aircrafts. However, this GPS code has a disadvantage that it is impossible to measure the water level stored in the dam with a resolution of about several centimeters.

도면에서, 도 2는 GPS반송파를 이용하여 정밀변위측정의 기본원리를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining the basic principle of the precision displacement measurement using the GPS carrier.

도 2에는 현재의 시각(t)이 0, τ, t 일 경우에, 위성에서 생성된 신호의 반송파 위상과, 수신기가 수신한 위성신호의 반송파 위상 및, 수신기가 생성한 반송파 위상에 대한 결과가 도시되어 있다.FIG. 2 shows the results of the carrier phase of the signal generated by the satellite, the carrier phase of the satellite signal received by the receiver, and the carrier phase generated by the receiver when the current time t is 0, τ, t. Is shown.

현재의 시각(t)이 0 일 경우에는 위성에서 생성된 신호의 반송파 위상과, 수신기가 수신한 위성신호의 반송파 위상 및, 수신기가 생성한 반송파 위상은 모두 0 이고, 현재의 시각(t)이 τ 일 경우에는 위성에서 생성된 신호의 반송파 위상은 fs·τ 이고, 수신기가 수신한 위성신호의 반송파 위상은 0 이고, 수신기가 생성한 반송파 위상은 fr·τ 이며, 현재의 시각(t)이 t 일 경우에는 위성에서 생성된 신호의 반송파 위상은 fs·t 이고, 수신기가 수신한 위성신호의 반송파 위상은 fs·(t-τ) 이고, 수신기가 생성한 반송파 위상은 fr·t 이다. 여기에서, fr는 수신기에서 발생하는 반송파 주파수를 나타내고, fs는 위성에서 발생하는 반송파 주파수를 나타내며, τ 는 위성을 출발한 위성신호가 수신기에 도달할 때의 시각을 나타낸다.When the current time t is 0, the carrier phase of the signal generated by the satellite, the carrier phase of the satellite signal received by the receiver, and the carrier phase generated by the receiver are all 0, and the current time t is In case of τ, the carrier phase of the signal generated from the satellite is f s · τ, the carrier phase of the satellite signal received by the receiver is 0, the carrier phase of the receiver is f r · τ, and the current time (t When t is), the carrier phase of the signal generated from the satellite is f s · t, the carrier phase of the satellite signal received by the receiver is f s · (t-τ), and the carrier phase generated by the receiver is f r T. Here, r represents a carrier frequency occurring in a receiver, s represents a carrier frequency occurring in a satellite, and τ represents a time when a satellite signal departing from the satellite reaches the receiver.

앞서 설명한 바와 같은 원리를 이용한 GPS반송파를 사용할 경우에 있어서, 현재 민간인이 수신할 수 있는 L1 반송파의 파장은 약 19cm인데, 현재의 기술로 이 파장의 약 1% 정도까지 위상을 구분할 수 있다. 그러므로 GPS반송파를 이용하면, 약 1.9mm정도의 분해능으로 변위를 측정할 수 있다.In the case of using the GPS carrier using the principle as described above, the wavelength of the L1 carrier that can be received by civilians is about 19cm, the current technology can distinguish the phase up to about 1% of this wavelength. Therefore, using a GPS carrier, the displacement can be measured with a resolution of about 1.9 mm.

도면에서, 도 3은 GPS의 공통오차를 소거시키기 위해 사용되는 DGPS의 기본원리를 설명하기 위한 개략도이다.In the drawings, FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the basic principle of the DGPS used to cancel the common error of the GPS.

도 3에 보이듯이, DGPS는 GPS코드를 이용하여 위치를 측정할 경우에 발생하는 약 100m정도의 오차가 여러 수신기가 공통으로 갖고 있는 오차에 의해 대부분이 결정되므로, 이런 공통 오차들을 소거하여 오차를 5m 내외까지 획기적으로 낮출 수 있도록 하는 방법이다. 그 원리를 간단하게 살펴보면, 미리 측량을 하여 위치를 정확히 알고 있는 DGPS기준국(3)에서 GPS위성(1)으로부터 GPS신호를 받아 계산된 오차를 주변의 사용자(4)에게 전달하여 사용자(4)가 자신의 위치계산시 이 오차를 반영하는 방법이다.As shown in FIG. 3, since the error of about 100m generated when the position is measured by using a GPS code is largely determined by an error that several receivers have in common, the DGPS eliminates the common errors. It is a way to drastically lower it to around 5m. In brief, the principle is that the DGPS reference station (3), which already knows the location by performing surveying, receives the GPS signal from the GPS satellite (1) and transmits the calculated error to the surrounding user (4). Is a way to reflect this error when calculating its position.

이런 DGPS의 도입은 보다 정밀한 위치 계산이 필요한 분야에 응용이 확산되고 있으며, GPS코드를 이용하는 위치 측정에는 코드의 분해능 (약 3m 정도)이 제한되어 있어 미터 단위 이하의 위치(혹은 변위) 측정에의 이용은 불가능하다. 그러나, 20세기초부터 천체 관측에 널리 응용되었던 VLBI(Very Long Baseline Interferometry) 방법에 힌트를 얻어 GPS반송파를 이용하여 DGPS을 구성하면 약 수 cm에서 수 mm이내의 오차로 위치 계산이 가능하게 되었다. 현재 반송파의 분해능은 약 1.9mm로 알려져 있으며, 이런 DGPS의 반송파 응용은 정밀한 위치 계산이 필요한 측지 분야, 지진 관측, 그리고 자세 결정 분야에 널리 응용될 전망이다.The introduction of DGPS has been widely applied to the fields requiring more accurate position calculation, and the resolution of the code (about 3 m) is limited to the position measurement using the GPS code. It is not available. However, taking advantage of the VLBI (Very Long Baseline Interferometry) method, which has been widely applied to astronomical observation since the early 20th century, when the DGPS is constructed using GPS carriers, the position can be calculated with an error of several cm to several mm. Currently, carrier resolution is known to be about 1.9mm, and the carrier application of this DGPS is expected to be widely applied in geodetic field, earthquake observation, and attitude determination which need precise position calculation.

아래에서, 앞서 설명한 바와 같은 특징을 갖는 GPS반송파를 이용하여 본 발명에 따른 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.In the following, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a real-time water level and low water measurement system using a GPS carrier according to the present invention using a GPS carrier having the features as described above will be described in detail.

도면에서, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템을 설명하기 위한 개략도이고, 도 6은 도 4에 도시된 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.5 is a schematic diagram illustrating a real time water level and low water level measurement system using a GPS carrier according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a real time water level and low water level measurement system using a GPS carrier shown in FIG. 4. It is a block diagram for explanation.

도 5에 보이듯이, 약 20,000km상공에는 24개의 GPS위성(1)이 배치되어 있고, 지상에는 이런 GPS위성(1)에서 발신된 GPS반송파를 수신하는 GPS안테나(5a,6a)가 댐(5)의 소정 상부면 및 물이 저장된 저수지의 수면에 띄워져 있는 부이(6)의 상부면에 각각 1개씩 배치되어 있다. 이 때, 수면에 띄워져 있는 부이(6)는 다수개 설치될 수 있으며, 이런 부이(6)의 상부면에는 GPS안테나(6a)가 각각 설치되어 있다. 여기에서, 각각의 GPS안테나(5a,6a)는 GPS위성(1)에서 발신된 GPS반송파를 수신하는 역할을 한다. 이런 역할을 하는 GPS안테나(5a,6a)에서 각각 수신한 GPS반송파는 데이터전송장치(5b,6b)에 각각 입력된다. 이렇게 데이터전송장치(5b,6b)에 각각 입력된 GPS반송파는 각각 발신되어 데이터수신장치(7)에 수신된다.As shown in FIG. 5, 24 GPS satellites 1 are arranged in an area of about 20,000 km, and GPS antennas 5a and 6a receiving GPS carriers transmitted from the GPS satellites 1 are arranged on the ground. 1 is arranged on the upper surface of the buoy 6 floating on the water surface of the reservoir where the water is stored. At this time, a plurality of buoys 6 floating on the water surface may be installed, and the GPS antenna 6a is installed on the upper surface of the buoy 6, respectively. Here, each of the GPS antennas 5a and 6a serves to receive a GPS carrier transmitted from the GPS satellite 1. The GPS carriers respectively received by the GPS antennas 5a and 6a which play this role are input to the data transmission devices 5b and 6b, respectively. The GPS carriers respectively input to the data transmission devices 5b and 6b are transmitted and received by the data reception device 7 respectively.

이런 데이터전송장치(7)는 유선으로 GPS수신기(2)에 각각 접속되어 있다. 여기에서, GPS수신기(2)는 데이터수신장치(7)에 의해 입력된 각각의 반송파, 즉, 댐(5)의 소정 상부면에 설치된 GPS안테나(5a) 및 수면에 띄워져 있는 부이(6)의 상부면에 설치된 GPS안테나(6a)에서 각각 수신한 반송파를 비교하는 역할을 한다. 이런 역할을 하는 GPS수신기(2)는 GPS수신기(2)에서 비교한 데이터값과 침수면에 관한 수집정보를 연산수단(도시생략)을 이용함으로써 댐의 수위 및 총저수량을 화면출력하는 출력부(8)에 접속되어 있다.These data transmission devices 7 are each connected to the GPS receiver 2 by wire. Here, the GPS receiver 2 is a GPS antenna 5a installed on each carrier wave input by the data receiving device 7, that is, a predetermined upper surface of the dam 5, and the buoy 6 floating on the water surface. It serves to compare the respective carriers received from the GPS antenna (6a) installed on the upper surface of the. The GPS receiver 2, which plays such a role, uses an output unit (not shown) to collect data about the data value and the submerged surface compared with the GPS receiver 2, and outputs the water level of the dam and the total reservoir water. 8).

아래에서, GPS반송파를 이용하여 댐에 저장된 물의 수위 및 저수량을 측정하는 방법을 설명하겠다.In the following, a method of measuring the water level and the storage amount of water stored in the dam using a GPS carrier will be described.

도 5 및 도 6에 보이듯이, 상공에 위치하는 GPS위성(1)에서 반송파를 전송한다. 그러면, 발신된 GPS반송파를 댐(5)의 소정 부위에 설치된 GPS안테나(5a) 및, 수면에 띄워져 있는 부이(6)의 상부면에 설치된 GPS안테나(6a)에서 각각 수신한다. 이렇게 댐(5) 및 부이(6)의 상부면에 설치된 GPS안테나(5a,6a)에서 각각 수신하여 데이터전송장치(5b,6b)를 거쳐 데이터수신장치(7)에 수신된 각각의 반송파는 유선으로 접속되어 있는 GPS수신기(2)에 전송된다. 이렇게 GPS수신기(2)에 각각의 반송파가 전송되면, GPS수신기(2)에서는 데이터전송장치(7)를 통해 전송된 반송파, 즉, 댐(5)에 설치된 GPS안테나(5a)에서 수신한 반송파와 부이(6)에 설치된 GPS안테나(6a)에서 수신한 반송파를 비교하여 수위를 측정하게 된다. 즉, 댐(5)에 설치된 GPS안테나(5a)는 고정된 기준국, 즉, DGPS기준국의 역할을 하도록 항상 고정되어 있고, 부이(6)에 설치된 GPS안테나(6a)는 수위의 변동에 따라 그 위치가 변동되도록 구성되어 있으므로, 이런 GPS안테나(5a,6a)가 각각 위치하는 고도차를 비교함으로써 수위를 측정할 수 있게 된다.As shown in Fig. 5 and Fig. 6, a carrier wave is transmitted from a GPS satellite 1 located in the air. Then, the transmitted GPS carriers are respectively received by the GPS antenna 5a provided at the predetermined portion of the dam 5 and the GPS antenna 6a provided on the upper surface of the buoy 6 floating on the water surface. Each carrier wave received at the GPS antennas 5a and 6a installed on the upper surfaces of the dam 5 and the buoy 6, respectively, and received by the data receiving device 7 via the data transmission devices 5b and 6b is wired. The GPS receiver 2 is connected to the GPS receiver 2 connected thereto. When each carrier is transmitted to the GPS receiver 2 in this way, the GPS receiver 2 includes a carrier wave transmitted through the data transmission device 7, that is, a carrier wave received from the GPS antenna 5a installed in the dam 5. The water level is measured by comparing the carriers received by the GPS antenna 6a installed in the buoy 6. That is, the GPS antenna 5a installed in the dam 5 is always fixed to serve as a fixed reference station, that is, a DGPS reference station, and the GPS antenna 6a installed in the buoy 6 is in accordance with the change of the water level. Since the position is configured to fluctuate, it is possible to measure the water level by comparing the altitude difference between these GPS antennas 5a and 6a.

이렇게 수위의 고도차를 비교할 수 있는 이유는, DGPS기준국의 역할을 하는 댐(5)에 설치된 GPS안테나(5a)의 위치를 미리 측정하여 정확히 알고 있고, 댐(5)의 GPS안테나(5a)에서 수신한 GPS반송파의 데이터값과 미리 측량한 데이터값을 소거시키면 항상 일정한 데이터값을 산출할 수 있기 때문이다. 이렇게 GPS수신기(2)에서 비교된 데이터값에 의해 수위의 변동을 실시간으로 출력부(8)를 통해 출력하게 된다. 또한, GPS수신기(2)에서 비교한 데이터값과 침수면에 관한 수집된 정보를 연산수단(도시생략)을 이용함으로써 연산된 총저수량을 출력부(8)를 통해 산출하게 된다.The reason why the altitude difference of the water level can be compared is that the position of the GPS antenna 5a installed on the dam 5 serving as the DGPS reference station is measured and known in advance, and the GPS antenna 5a of the dam 5 is known. This is because if the data value of the received GPS carrier and the previously measured data value are erased, a constant data value can always be calculated. In this way, the variation of the water level is output through the output unit 8 in real time based on the data value compared by the GPS receiver 2. In addition, the total storage amount calculated by using the calculation means (not shown) is calculated through the output unit 8 from the data value compared by the GPS receiver 2 and the collected information about the submerged surface.

또한, GPS안테나(6a)가 설치된 부이(6)를 물이 저장된 저수지의 여러 곳에 설치하여 수위를 측정할 경우에는, 각각의 부이(6)가 위치하는 곳의 수위를 측정할 수 있어 물의 흐름을 관찰할 수도 있다.In addition, when the buoy 6 having the GPS antenna 6a is installed at various locations in the reservoir where the water is stored to measure the water level, the water level at each buoy 6 can be measured so that the water flow can be measured. You can also observe.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템은 댐, 호수, 저수지 등에 저장된 물의 수위 및 저수량을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있으므로 저수량관리가 매우 체계적이고 효율적이다.As described in detail above, the real-time water level and low water measurement system using the GPS carrier of the present invention can accurately measure the water level and low water stored in dams, lakes, reservoirs, etc. in real time, and thus, low water quantity management is very systematic and efficient.

또한, 본 발명의 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템은 부이를 저수지의 수면 여러 곳에 설치하여 수위를 측정하므로써 물의 흐름을 관찰할 수 있다.In addition, the real-time water level and low water measurement system using the GPS carrier of the present invention can be installed in the water surface of the reservoir to measure the water level by measuring the water level.

또한, 본 발명의 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템을 이용하여 저수량관리를 할 경우에는 종래기술에서처럼 매번 방문하여 댐의 수위를 측정하지 않아도 되므로 인력낭비로 인한 비용을 절감할 수 있다.In addition, when the low-level water management using the real-time water level and low-water measurement system using the GPS carrier of the present invention, it is not necessary to measure the water level of the dam by visiting every time as in the prior art, thereby reducing the cost due to waste of manpower.

또한, 본 발명의 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템을 이용하여 저수량관리를 할 경우에는 종래의 초음파센서를 이용하여 저수량을 측정할 경우에 발생하는 부정확성을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 초음파센서의 유지 및 보수 등에 소요되는 비용이 소요되지 않으므로 매우 경제적이다.In addition, when the low-level water management using the real-time water level and low-water measurement system using the GPS carrier of the present invention can not only solve the inaccuracies generated when measuring the low water using a conventional ultrasonic sensor, It is very economical because there is no cost for maintenance and repair.

또한, 본 발명의 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템은 한 번 구축되면 위성신호를 무료로 이용할 수 있고 장비가 기계적 연결로 이루어지지 않아 유지보수 비용이 거의 소요되지 않으므로 매우 경제적이다.In addition, the real-time water level and low water measurement system using the GPS carrier of the present invention is very economical because once it is built, the satellite signal can be used free of charge, and the equipment is not made with a mechanical connection, which requires little maintenance cost.

이상에서 본 발명의 GPS반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of the real-time water level and low water measurement system using the GPS carrier of the present invention has been described above with the accompanying drawings, this is illustrative of the best embodiments of the present invention and is not intended to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (1)

다수의 GPS위성에서 발신된 다수의 GPS 반송파를 이용하여 댐, 호수, 저수지 등에 저장된 물의 수위 및 저수량을 측정하는 GPS 반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템에 있어서,In the real-time water level and low water measurement system using a GPS carrier to measure the water level and the low water level stored in dams, lakes, reservoirs, etc. using a plurality of GPS carriers transmitted from a plurality of GPS satellites, 상시 댐 또는 주변의 고정위치와 수면에 부양된 적어도 둘 이상의 부양장치에 각각 배치되어 상기 다수의 GPS 위성에서 발신된 다수의 GPS 반송파를 수신하는 GPS 안테나들과;GPS antennas arranged in at least two or more flotation devices, each of which is fixed at a constant dam or around the water, and receiving a plurality of GPS carriers transmitted from the plurality of GPS satellites; 상기 댐 또는 주변의 고정위치에 배티된 GPS 안테나에서 수신한 GPS 반송파를 입력받아 각각의 GPS 안테나의 위치를 계산하는 GPS 수신기;A GPS receiver for receiving a GPS carrier received from a GPS antenna disposed at a fixed position of the dam or the surroundings and calculating a position of each GPS antenna; 상기 GPS 수신기에서 출력되는 상기 각각의 GPS 안테나 위치정보를 이용하여 각각의 부양장치가 위치한 물의 수위를 측정함과 아울러 물의 흐름을 계측하고, 상기 물의 수의정보를 이용하여 상기 댐에 저장된 총 저수량을 계산하는 연산수단; 및By using the GPS antenna position information output from the GPS receiver, the water level of each floating device is measured, the water flow is measured, and the total amount of water stored in the dam is calculated using the water information of the water. Calculation means for performing; And 상기 연산수단에서 출력되는 물의 수위와 총 저수량, 및 물의 흐름을 화면에 표시하는 출력수단을 포함한 것을 특징으로 하는 GPS 반송파를 이용한 실시간 수위 및 저수량측정 시스템.Real-time water level and low water measurement system using a GPS carrier, characterized in that it comprises an output means for displaying the water level and the total low water, and the flow of water output from the calculation means on the screen.
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