KR100300458B1 - 다중루우프를가지는이중보온관과그를이용한다중누수감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중누수에 적합하도록 다중루우프를 가지도록한 이중 보온관에 관한 것이다.

본 발명의 이중 보온관은 유체가 운반되는 파이프, 파이프의 손상점을 감지하기 위하여 다중 루우프를 형성하는 한 개의 센서선과 두 개의 리턴선, 파이프의 열 손실을 방지하기 위한 보온재 및 파이프가 내장되고 보온재가 충전되어진 외피관을 포함하며, 센서선과 리턴선들은 파이프와 외피관 사이에 설치되거나 센서선과 하나의 리턴선은 파이프와 외피관 사이에 설치되고 다른 하나의 리턴선은 외피관 의 외부에 설치되는 이중 보온관과; 이중 보온관의 상태를 감시하기 위한 기준 전압의 전류 구동 수단과; 이중 보온관에 설치된 한 개의 센서선과 두 개의 리턴선 중 어느 하나를 전류 구동 수단에 접속시키기 위한 절환수단과; 입력단이 제1 스위치를 경유하여 전류 구동 수단에 접속되고 출력단이 제2 스위치를 경유하여 절환수단에 접속되어 누수 감지시 루우프 저항을 검출하기 위한 제1 부궤환 증폭 수단과; 입력단이 제 3 스위치를 경유하여 전류 구동 수단에 접속되고 출력단이 제 4 스위치를 경유하여 절환수단에 접속되어 누수 감지시 누수 저항을 검출하기 위한 제2 부궤환 증폭 수단과; 절환수단에 접속되어 누수 감지시 누수 지점을 측정하기 위해 측정 데이타를 일시적으로 저장하는 버퍼 수단과; 누수 감지시 얻어진 데이타를 보관하기 위한 메모리를 내장하고 다중누수 감지장치 전체를 제어하는 마이크로컴퓨터와; 마이크로컴퓨터에 접속되어 마이크로컴퓨터의 상태를 감시함과 아울러 스위치들의 동작을 제어하도록 하는 집적회로 칩과; 집적회로 칩에 접속되어 집적회로 칩의 제어에 따라 스위치들을 구동시키기 위한 스위치 구동부와; 제1 및 제2 부궤환 증폭 수단들과 버퍼 수단으로부터의 신호들을 선택하여 마이크로컴퓨터 쪽으로 전송하기 위한 멀티플렉서와;수용가의 열사용량을 검출하기 위한 열량 감지부와; 열량 감지부에 공급되는 전원을 감시하기 위한 전원 감시부와; 마이크로컴퓨터에 접속되어 이중 보온관의 이상여부를 확인할 수 있도록 메모리에 저장된 데이타를 표시하기 위한 표시 수단과; 마이크로컴퓨터와 연결되어 사용자로부터의 외부입력을 마이크로컴퓨터에 전달하기 위한 푸쉬 스위치와; 데이타를 자료화하기 위한 휴대용 컴퓨터와; 마이크로컴퓨터 및 휴대용 컴퓨터와 연결되어 휴대용 컴퓨터와의 데이타 교환을 행함과 아울러 이상 현상 발생시의 표시를 행하기 위한 통신 및 경보부를 구비한다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 이중 보온관은 한 개의 센서 와이어와 두 개의 리턴 와이어를 이중 보온관 내에 설치하여 다중 루우프를 형성함으로써 복수개의 손상점에 효과적으로 대응할 수 있다.

Description

다중 루우프를 가지는 이중 보온관과 그를 이용한 다중누수 감지장치{Double Warm Tube With Multiple Loop and Multiple Leakage Sensing Apparatus Using The Same}

본 발명은 유체의 누수를 감지하는 장치에 관한 것으로, 특히 다중누수에 적합하도록 다중 루우프를 가지도록한 이중 보온관에 관한 것이다. 본 발명은 다중 루우프를 가지는 이중 보온관을 이용하여 다중누수를 감지하도록한 다중누수 감지장치에 관한 것이다.

유체는 송수관 또는 송유관과 같은 파이프라인을 통해 목적지에 운반된다. 이 파이프 라인 자체의 결함 또는 타공사(전기공사, 통신공사, 토목 및 건축 공사, 상·하수도 공사등) 작업시 우발적으로 발생되는 파손 등으로 인해 유체가 누수될 수 있다. 이는 시간과 비용의 막대한 손실을 유발하게 되는데, 파이프라인 특히, 이중 보온관은 지하 또는 시설물 벽 등에 매설되기 때문에 유체의 누수를 시각적으로 감지하기가 실질적으로 불가능하다. 이를 위하여, 일반적으로 알려진 임펄스 (Impulse) 방식 또는 저항 비교방식 등이 적용된 누수 감지장치를 이용하여 유체의 누수를 감지하게 된다. 그러나 종래의 누수 감지장치는 다중누수에 대하여 효과적으로 대응할 수 없다는 문제점을 안고 있다. 다중누수란 누수 감지기가 측정하는 1 루프안에서 누수가 발생한 곳이 최소 2개소 이상 발생한 것을 의미한다. 이를 상세히 하면, 임펄스 방식에서는 입력 임펄스의 반사파 형태를 분석하여 누수지점을 찾는 방법으로 에러의 범위가 넓은 문제점이 있다. 그리고 종래의 저항 비교방식은 도 1에서와 같이 센서 와이어(저항선)(2)와 리턴 와이어(4)가 각각 하나씩 파이프(6)에 인접하여 설치되어 하나의 루프가 형성된다. 이로 인하여, 종래의 저항 비교방식을 이용한 누수 감지장치는 1지점의 누수가 발생했을 경우는 정확하게 그지점을 찾을 수 있지만 2지점 이상의 누수가 발생하여 복수개의 손상지점이 발생하게 되면 분압 저항 값에 의하여 정확한 누수지점을 찾을 수 없다는 문제점을 안고 있다.

또한, 종래의 방법으로는 이중 보온관의 시공단계에서 다중누수를 신속히 감지할 수 없으므로 시공단계에서 누수, 누출 등의 이상현상을 조기에 보수할 수 없고 시공 후 관리 운영에 있어서도 다중누수에 대한 대책이 부재하기 때문에 비용과 시간을 낭비하는 문제점이 나타나고 있다. 이에 따라, 다중누수에 효과적으로 대응할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 복수개의 손상지점이 정확하고 신속하게 감지되도록한 이중 보온관을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 복수개의 손상지점을 정확하고 신속하게 감지하도록한 다중누수 감지장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 다중 루우프를 감지하는 다중누수 감지장치를 이용하여 다중누수에 적합하게 대응하고 시공 시스템, 운영 시스템, 원격검침 및 보수 관리 시스템을 통합하도록한 통합관리 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 종래의 이중 보온관의 구조를 나타내는 횡단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중 보온관의 구조를 나타내는 횡단면도.

도 3은 도 2에 도시된 이중 보온관을 이용하여 다중 루우프가 형성된 열배관망을 나타내는 도면.

도 4는 도 2에 도시된 이중 보온관에서 제2 리턴 와이어를 플라스틱관 외부에 설치한 경우의 ㄴ열배관망을 나타내는 도면.

도 5는 도 2에 도시된 T형 이중 보온관의 결선구조를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이중 보온관의 시공 시스템에서 사용되는 다중누수 감지장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 7은 도 6에 도시된 다중누수 감지장치를 이용하여 루우프 저항, 단락지점, 누수저항 및 누수지점을 감지하는 과정을 나타내는 도면.

도 8은 도 6에 도시된 절환부를 상세히 나타내는 상세 회로도.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 감지방법을 나타내는 도면.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다중누수 감지장치를 이용한 통합관리 시스템을 나타내는 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

2,12 : 센서 와이어 4,14,16 : 리턴 와이어

6,18 : 파이프 20 : 보온재

22 : 플라스틱관 30 : 전류 구동회로

32,34 : 부궤환 증폭기 36 : 버퍼

38 : 멀티플렉서 40 : 아날로그 대 디지털 변환기(A/D)

42 : 마이크로 컴퓨터 44 : IC칩

46 : 스위치 구동부 48 : 액정 디스플레이(LCD)

50 : 푸쉬스위치 51 : 전원 감시부

52 : 통신 및 경보부 53 : 열량 검침부

54 : 휴대용 컴퓨터 56 : 밧데리

58 : 절환부 64,66 : 신호 전송선

72 : 열량계 74 : 누수 감지기 및 검침기

76 : 누수 감지장치 및 원격 제어기

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 이중 보온관은 유체가 운반되는 파이프, 파이프의 손상점을 감지하기 위하여 다중 루우프를 형성하는 한 개의 센서선과 두 개의 리턴선, 파이프의 열 손실을 방지하기 위한 보온재 및 파이프가 내장되고 보온재가 충전되어진 외피관을 포함하며, 센서선과 리턴선들은 파이프와 외피관 사이에 설치되거나 센서선과 하나의 리턴선은 파이프와 외피관 사이에 설치되고 다른 하나의 리턴선은 외피관 외부에 설치되는 이중 보온관과; 이중 보온관의 상태를 감시하기 위한 기준 전압의 전류 구동 수단과; 이중 보온관에 설치된 한 개의 센서선과 두 개의 리턴선 중 어느 하나를 전류 구동 수단에 접속시키기 위한 절환 수단과; 입력단이 제1 스위치를 경유하여 전류 구동 수단에 접속되고 출력단이 제2 스위치를 경유하여 절환수단에 접속되어 누수 감지시 루우프 저항을 검출하기 위한 제1 부궤환 증폭 수단과; 입력단이 제 3 스위치를 경유하여 전류 구동 수단에 접속되고 출력단이 제 4 스위치를 경유하여 절환수단에 접속되어 누수 감지시 누수 저항을 검출하기 위한 제2 부궤환 증폭 수단과; 절환수단에 접속되어 누수 감지시 누수 지점을 측정하기 위해 측정 데이타를 일시적으로 저장하는 버퍼 수단과; 누수 감지시 얻어진 데이타를 보관하기 위한 메모리를 내장하고 다중누수 감지장치 전체를 제어하는 마이크로컴퓨터와; 마이크로컴퓨터에 접속되어 마이크로컴퓨터의 상태를 감시함과 아울러 스위치들의 동작을 제어하도록 하는 집적회로 칩과; 집적회로 칩에 접속되어 집적회로 칩의 제어에 따라 스위치들을 구동시키기 위한 스위치 구동부와; 제1 및 제2 부궤환 증폭 수단들과 버퍼 수단으로부터의 신호들을 선택하여 마이크로컴퓨터 쪽으로 전송하기 위한 멀티플렉서와;수용가의 열사용량을 검출하기 위한 열량 감지부와; 열량 감지부에 공급되는 전원을 감시하기 위한 전원 감시부와; 마이크로컴퓨터에 접속되어 이중 보온관의 이상여부를 확인할 수 있도록 메모리에 저장된 데이타를 표시하기 위한 표시 수단과; 마이크로컴퓨터와 연결되어 사용자로부터의 외부입력을 마이크로컴퓨터에 전달하기 위한 푸쉬 스위치와; 데이타를 자료화하기 위한 휴대용 컴퓨터와; 마이크로컴퓨터 및 휴대용 컴퓨터와 연결되어 휴대용 컴퓨터와의 데이타 교환을 행함과 아울러 이상 현상 발생시의 표시를 행하기 위한 통신 및 경보부를 구비한다.

상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도 2 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중 보온관 구조를 예시한 것으로서, 이중 보온관의 횡단면도를 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 이중 보온관은 파이프(18)와, 이 파이프(18)가 내장된 플라스틱관(22)과, 파이프(18)와 플라스틱관(22) 사이에 채워지는 보온재(20)와, 보온재(20) 내부에 내장된 센서 와이어(12), 제1 및 제2 리턴 와이어(14,16)를 구비한다.

파이프(18)는 주철관으로 이루어져 유체가 그 내부공간으로 운반된다. 센서 와이어(10)는 일정한 저항값을 가지며 그 와이어의 피복에 주기적으로 홈이 뚫려 있는 구조로 된 반면, 제1 및 제2 리턴 와이어(14,16)는 그 와이어의 나동선이 절연체의 피복으로 입혀진 구조로 되어 있다. 이렇게 구성된 열배관망은 도 3과 같이된다. 제2 리턴 와이어(16)는 동선으로 대체될 수 있는데, 파이프 시공시 도 4에서와 같이 제2 리턴선(16)의 역할을 수행하는 동선을 파이프(18), 보온재(20), 센서 와이어(12) 및 제1 리턴 와이어(14)가 내부에 설치된 플라스틱관(22)을 따라 설치하게 된다. 두 개의 리턴 와이어(14,16)와 한 개의 센서 와이어(12)에 의해 본 발명의 다중누수 감지장치는 다중루프를 형성하게 된다. 예로서, 도 3 및 도 4에 도시된 열배관망은 5 루프가 형성된다. 이러한 다중루프를 형성함에 있어서, 파이프 시공시 다중누수를 정확히 감지할 수 있음은 물론, 많은 시간과 불필요한 보수공사의 절감을 기대할 수 있게 된다. 직관의 경우라면, 종래의 시공방법에서 최대 1Km에서 테스트 포인트(TP)를 1개소에 설치하던 것을 1개소 이상할수록 그 만큼의 다중루프가 형성되므로 보수관리면에서 유리하며 다중누수를 정확히 감지할 수 있게 된다. 시공시에 T관과 루프 형성을 위한 인출시는 도 5에 나타낸 바와 같이 결선하면된다. 도 5에 있어서, (A)는 T로 분리되는 이중 보온관의 구조를 나타내며 (B)는 루프 형성을 위한 인출시 이중 보온관의 구조를 나타낸다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이중 보온관의 시공 시스템에서 사용되는 다중누수 감지장치의 구성을 블록도로 나타낸 것이다.

도 6의 구성에서, 본 발명의 다중누수 감지장치는 기준전압(Vref)이 공급되는 전류 구동회로(30)와, 단일 또는 다중루프를 형성하기 위하여 입력신호를 절환하기 위한 절환부(58)와, 절환부(58)에 접속되어 루우프(Loop) 저항을 검출하기 위한 제1 부궤환 증폭기(32)와, 누수 저항을 검출하기 위한 제2 부궤환 증폭기(34)와, 파이프(18)에 유도된 누수지점을 전압신호로 검출하기 위한 입력 임피던스가무한대이고 출력 임피던스가 제로인 버퍼(36)와, 제1 및 제2 부궤환 증폭기들(32,34)과 버퍼(36)로부터의 신호들을 선택하기 위한 멀티플렉서(38)와, 멀티플렉서(38)로부터의 아날로그 출력신호를 디지탈 신호로 변환하기 위한 아날로그 대 디지탈 변환기(A/D)(40)를 구비한다. 또한 누수 감지 장치는 시스템 전체를 제어하고 일정량의 데이타를 보관하기 위한 RAM이 내장되는 마이크로컴퓨터(42)와, 스위치들의 동작을 제어함과 아울러 마이크로 컴퓨터(42)의 상태를 감시하기 위해 인터페이스되는 IC칩(44)과, 스위치들을 구동하기 위한 스위치 구동부(46)와, 사용자로부터의 외부 입력을 위한 푸시스위치(50)와, 시공시스템의 데이타를 자료화하기 위한 휴대용 컴퓨터(54)와, 사용가의 열사용량을 검출하는 도시하지 않은 열량계의 신호를 감지하기 위한 열량 검침부(53)와, 도시하지 않은 열량계의 전원감시를 위한 전원감시부(41)와, 휴대용 컴퓨터(54)와의 데이타 교환 및 이상 현상 발생시의 표시를 위한 통신 및 경보부(52)와, 시스템의 전원 공급을 위한 밧데리(56)를 구비한다.

도 6에 도시된 누수 감지 장치에 있어서, 전류 구동회로(30)는 기준전압(Vref)과 제1 및 제2 부궤환 증폭기(32, 34)에 각각 접속되는 제1 및 제2 저항(R1,R2)과, 이 저항들(R1,R2)에 병렬로 접속되는 제5 스위치(SW5)로 구성된다. 이 전류 구동회로(30)는 이중보온관의 시공시에는 이중 보온관의 길이가 짧아 상대적으로 센서 와이어(12)의 저항값이 작기 때문에 누수지점 측정시 기준전압이 낮아지는 현상이 나타나므로 이러한 현상을 보완하기 위해 마련된 것이다. 그리고 루우프 저항값 측정을 위해 부궤한 방식을 채용하고 있다. 한편, 제1 스위치(SW1)는절환부(58)의 제1 출력단자(01)와 제1 부궤환 증폭기 AMP1(32)의 입력단에, 제2 스위치(SW2)는 절환부(58)의 제3 출력단자(03)와 제1 부궤환 증폭기 AMP1(32)의 출력단에, 제3 스위치(SW3)는 절환부(58)의 제1 출력단자(01)와 제2 부궤환 증폭기 AMP2(34)의 입력단에 그리고 제4 스위치(SW4)는 절환부(58)의 제2 출력단자(02)와 제2 부궤환 증폭기 AMP2(34)의 출력단에 각각 접속된다. 그리고 제5 스위치(SW5)는 기준 전압원(Vref)과 절환부(58)의 제1 출력단자(01) 사이에 접속되고 제6 스위치(SW6)는 절환부(58)의 제3 출력단자(03)와 기저전위(GND) 사이에 접속된다.

이중 보온관의 시공시, 도 6에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 다중누수 감지장치는 밧데리(56)를 사용하여 이중 보온관의 상태를 계속 감지하고, 감지시 얻어진 데이타를 마이크로컴퓨터(42)에 내장된 RAM에 저장한다. 시스템 관리자는 마이크로컴퓨터(42)에 접속된 푸쉬스위치(50)를 조작하여 RAM에 저장된 일정량의 데이타를 액정 디스플레이(LCD)(48)상에 표시함으로써 이중 보온관의 이상여부를 확인할 수 있다. 또한, 관리자는 휴대용 컴퓨터(54)를 사용하여 통신 및 경보부(52)를 통해 데이타를 교환함으로써 통신 및 경보부(52)로부터의 경보음에 의해 이상 현상의 여부를 알 수 있다. 휴대용 컴퓨터(54)로는 통상적으로 노트북 PC가 사용되며, 통신 및 경보부(52)에서는 비동기 통신 방식 이를 테면 RS-232 통신 방식이 채용된다. 이러한 통신은 유선은 물론 무선으로도 가능하다. 그리고 시공 시스템에 있어서, IC칩(44)은 항상 마이크로컴퓨터(42)를 감시하여 시스템의 오동작시 자동으로 마이크로컴퓨터(42)가 초기화되도록 함으로써 시스템을 정상적으로 동작시켜 주는 역할을 한다. 이 IC칩(44)으로는 8비트 원칩이 사용된다.

시스템의 운영시, 관리자는 액정 디스플레이(48)의 표시 내용을 통해 누수 감지장치의 동작상태를 확인하여 이중 보온관의 상태를 감지할 수 있다. 운영 및 원격 검침시에는 통신 및 경보부에 접속되는 도시하지 않은 중앙 제어실 시스템이 접속되어 현재 파이프의 상태를 확인하고 파이프의 상태추이 데이터를 저장, 관리하게 된다. 열량 검침부(53)는 마이크로 컴퓨터(42)의 제어에 의해 도시하지 않은 열량계로부터 전송되는 신호를 감지하는 역할을 한다. 전원 감시부(51)는 열량계의 전원 상태를 감시하게 된다.

이러한 구성의 다중누수 감지장치에 의한 루우프 저항, 단락지점, 누수저항 및 누수지점을 감지하는 과정을 도 7을 참조하여 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명에 따른 이중 보온관의 시공시스템의 다중누수 감지장치에 의해서 누수감지가 행해지는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서, A, B, C 및 D는 센서 와이어(12), 파이프(18) 및 제1 및 제2 리턴 와이어(14,16)에 대응하는 측정 지점을 각각 나타낸다. 한편, 도 6의 점선 사각형으로 된 부분은 누수 지점을 나타낸다.

먼저 루우프 저항을 측정하는 과정을 설명하기로 한다. 여기서, 루우프 저항(Rab)은 A와 B 사이의 루우프 저항을 의미하지만 각 소정구간마다 A와 D 사이 또는 B와 D 사이의 루우프 저항(Rad,Rbd)이 될 수 있다. 루우프 저항(A와 B 사이의 저항)(Rab)을 측정하기 위하여 마이크로 컴퓨터(42)는 스위치 구동부(46)를 제어하여 제1 및 제2 스위치(SW1,SW2)를 닫는다. 그리고 절환부(58)에서 센서 와이어(12)의 측정지점(A), 제1 리턴 와이어(14)의 측정지점(B)를 각각 제1 출력단자(01)와 제3 출력단자(03)에 접속시키고 그 이외의 스위치를 연다. 이에 따라 멀티플렉서(38)는 마이크로 컴퓨터(42)의 제어에 의해 제1 부궤환 증폭기 AMP1(32)로부터 출력되는 전압의 값 V0를 선택하여 아날로그 대 디지탈 변환기 A/D(40)에 인가한다. 이어서 아날로그 대 디지탈 변환기(40)에서는 그 아날로그 전압신호를 디지탈 신호로 변환하여 마이크로컴퓨터(42)로 출력하며, 마이크로 컴퓨터(42)는 이 디지탈 전압값의 크기에 따라 루우프 저항값 Rab을 다음의 수학식 1을 이용하여 계산한다.

G = Vout/Vin

여기서, G는 부궤환 전달함수, Vout은 출력전압, Vin은 입력전압을 의미한다.

수학식 1을 적용하면, V0/Vref = Rab/R1이 되므로 A지점과 B지점사이의 저항값 Rab는 다음의 수학식 2에 의해 구해진다.

Rab = (V0·R1)/Vref

이제, 수학식 2를 이용하여 루우프 저항 Rab의 측정시 파이프의 단락이 발생되었을 경우에 단락 저항 R11+Rlx 및 단락 지점 Lx를 구한다. 여기서, R11은 A지점과 Sp지점 사이의 저항을, Rlx는 B지점과 Rp지점 사이의 저항을 그리고 Lx는 B지점과 Rp지점사이의 거리를 각각 나타낸다.

수학식 2에서 단락저항 R11+Rlx = (V0·R1)/Vref 가 되며, 저항값은 파이프의 길이에 비례하므로 Rab/(R11+Rlx) = L/Lx의 관계가 성립한다. 따라서 구하고자 하는 단락지점은 다음의 수학식 3에 의해 결정된다.

Lx = {(R11+Rlx)·L}/Rab

다음으로, 누수 저항(Rleak)을 측정하기 위하여 마이크로 컴퓨터(42)는 스위치 구동부(46)를 제어하여 제3 및 제4 스위치(SW3,SW4)만을 닫는다. 그리고 절환부(58)에서 센서 와이어의 측정지점(A), 파이프의 측정지점(C)을 각각 제1 출력단자(01)와 제2 출력단자(02)에 접속시키고 그 이외의 스위치를 연다. 이에 따라 멀티플렉서(38)는 제 2 부궤환 증폭기 AMP2(34)로부터 출력되는 전압 V1을 선택하여 아날로그 대 디지탈 변환기 A/D(40)로 전달한다. 이어서, 아날로그 대 디지탈 변환기 A/D(40)는 그 입력 아날로그 전압 V1을 디지탈 값으로 변환하여 마이크로 컴퓨터(42)로 인가하며, 마이크로 컴퓨터(42)는 누수저항(Rleak)을 계산한다. 이 누수저항 값은 수학식 1을 이용하여 구해진다.

수학식 1을 적용하면, V1/Vref = (Ropen+R11)/R2 (단, Ropen은 Sp지점과 Pp지점 사이의 저항을 의미한다)로 된다. 따라서, 누수저항 값(Rleak)는 다음의 수학식 4에 의해 결정된다.

Rleak = (V1·R2)/Vref

마지막으로, 누수지점을 측정하기 위하여 마이크로컴퓨터(42)는 스위치 구동부(46)를 제어하여 제5 및 제6 스위치 SW5, SW6만을 닫고 나머지 스위치들은 연다.이에 따라 멀티플렉서(38)는 버퍼(36)로부터 출력되는 전압 V2를 선택하여 아날로그 대 디지탈 변환기 A/D(40)로 전달한다. 이어서, 아날로그 대 디지탈 변환기 A/D(40)는 그 입력 아날로그 전압 V2를 디지탈 값으로 변환하여 마이크로 컴퓨터(42)로 인가하며, 마이크로 컴퓨터(42)는 다음과 같이 누수지점 Lx를 계산한다.

먼저, 전압분배의 법칙에 따라 다음의 관계식

V2 = {(R22+Rb)·Vref}/{R11+(R22+Rb} 및 Lx/L = V2/Vref 이 성립된다. 따라서, 누수지점 Lx는 최종적으로 다음의 수학식 5에 의해 결정된다.

Lx = (V2·L)/Vref

도 8은 도 6에 도시된 절환부(58)의 구성을 상세히 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 절환부(58)는 센서 와이어(12)와 제2 리턴 와이어(16) 사이에 접속된 제7 스위치(SW7)와, 센서 와이어(12)와 제1 리턴 와이어(14) 사이에 접속된 제8 스위치(SW8)와, 제1 리턴 와이어(14)와 제2 리턴 와이어(16) 사이에 접속된 제9 스위치(SW9)와, 센서 와이어(12)와 제1 출력단자(01) 사이에 접속된 제10 스위치(SW10)와, 제1 리턴 와이어(14)와 제1 출력단자(01) 사이에 접속된 제11 스위치(SW11)와, 제1 리턴 와이어(14)와 제3 출력단자(03) 사이에 접속된 제12 스위치(SW12)와, 제2 리턴 와이어(16)와, 제3 출력단자(03) 사이에 접속된 제13 스위치(SW13)를 구비한다.

1 루프 측정과 다중 누수 발생시 다중 루프의 측정시에 제7 스위치 내지제13 스위치(SW7∼SW13)는 스위치 구동부(46)의 제어에 의해 다르게 동작한다. 정상 모드(1 루프 측정시)에서, 제10 스위치(SW10)와 제12 스위치(SW12)가 닫히고 나머지 스위치들이 열리게 되어 센서 와이어(12)는 제1 출력단자(01)에 접속되고 제1 리턴 와이어(14)는 제3 출력단(03)에 접속된다. 다중 누수를 측정하는 경우, 제10 스위치(SW10)와 제13 스위치(SW13)는 닫고 나머지 스위치들은 열린 상태에서 또는 제11 스위치(SW11)와 제13 스위치(SW13)는 닫고 나머지스위들은 열린 상태에서 측정하게 된다. 다중 누수 측정을 위한 루프 연결시는 제7 스위치(SW7)를 닫고 나머지 스위치들은 열린 상태로하여 센서 와이어(12)와 제2 리턴 와이어(16)만이 접속된 상태로 하거나, 제8 스위치(SW8)를 닫고 나머지 스위치들은 열린 상태로하여 센서 와이어(12)와 제1 리턴 와이어(14)만이 접속된 상태로 하거나, 제9 스위치(SW9)를 닫고 나머지 스위치들은 열린 상태로하여 제1 리턴 와이어(14)와 제2 리턴 와이어(16)만이 접속된 상태로 하게 된다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다중누수 감지방법을 나타내는 도면이다.

도 9에 있어서, 본 발명의 다중누수 감지장치는 4개소에 누수가 발생 했을 경우를 가정하여 각각의 손상점의 감지방법을 단계적으로 설명하기로 한다.

먼저, 제1 손상점(Pd1)을 찾기 위해 제1 테스트 포인트(TP1)에서 센서 와이어(12)와 제2 리턴 와이어(16)를 연결하고 제6 테스트 포인트(TP6)에서 도 6에 도시된 누수 감지장치에 센서 와이어(12)와 제2 리턴 와이어(16)를 연결하면 A와 B 구간에 루우프가 형성된다. 이 루우프에서 도 6 및 도 7에서 설명한 바와 같은 방법으로 루프저항과 누수저항(절연저항)을 측정한 후, 누수지점을 측정한다. 제2손상점(Pd2)을 찾기 위해 제5 테스트 포인트(TP5)에서 제1 리턴 와이어(14)와 제2 리턴 와이어(16)를 연결하고 제6 테스트 포인트(TP6)에서 누수 감지장치에 제1 리턴 와이어(14)와 제2 리턴 와이어(16)를 연결하면 C와 F 구간에 루우프가 형성된다. 이 루우프에서 루프저항과 누수저항을 측정한 후 누수지점을 측정한다. 제3 손상점(Pd3)을 찾기 위해 제5 테스트 포인트(TP5)에서 센서 와이어(12)와 제2 리턴 와이어(16)를 연결하고 제3 테스트 포인트(TP3)에서 누수 감지장치에 제1 리턴 와이어(14)와 제2 리턴 와이어(16)를 연결하면 H와 G 구간에 루우프가 형성된다. 이 루우프에서 루프저항과 누수저항을 측정한 후 누수지점을 측정한다. 제4 손상점(Pd4)을 찾기 위해 제3 테스트 포인트(TP3)에서 센서 와이어(12)와 제2 리턴 와이어(16)를 연결하고 제4 테스트 포인트(TP4)에서 누수 감지장치에 센서 와이어(12)와 제2 리턴 와이어(16)를 연결하면 I와 J 구간에 루우프가 형성된다. 이 루우프에서 루프저항과 누수저항을 측정한 후 누수지점을 측정한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다중누수 감지장치를 이용한 통합관리 시스템을 도시한 것이다.

도 10에서, 제1 신호 전송선(64)과 제2 신호 전송선(66)은 각각 굵은 점선과 가는 점선으로 나타낸다. 제1 신호 전송선(64)은 전단장치와 후단장치 간에 전원을 공급함과 아울러 데이터를 주고 받기 위해 신호패스를 형성한다. 이 제1 신호 전송선(64)은 한국통신을 이용한 일반회선 또는 전용회선으로 사용될 수 있다. 여기서, 제1 신호 전송선(64)은 CVVS 8C 2SQ를 사용할 수 있고 제2 신호 전송선(66)은 CVVS 3C 1.25SQ가 사용될 수 있다.

도 10의 구성에서, 본 발명의 통합관리 시스템은 이중 보온관에 접속된 누수 감지기 및 검침기(74)와, 누수 감지기 및 검침기(74)에 접속되어 수용가에 공급된 열의 사용량을 검출하기 위한 열량계(72)와, 누수 감지기 및 검침기(74)에 접속된 누수 감지 및 원격 제어기(70)를 구비한다. 제2 신호 전송선(66)은 누수 감지 및 원격 제어기(70)와 누수 감지기 및 검침기들(74) 간에 전원을 공급함과 아울러 데이타를 주고 받기위한 신호패스를 형성하거나 제2 리턴 와이어(16)로 사용될 수 있다. 제1 및 제2 신호 전송선(64,66)은 배관망 중에서 현장의 특정 부위에 설치된 밸브 박스(Valve Box) 또는 핸드 홀(Hand Hall)에서 결선된다. 그리고 테스트 포인트(TP)는 1 루우프에서 적어도 두 개 이상으로 설치된다. 이 테스트 포인트(TP)는 이중 보온관에서 인출한 인출선을 방수형 접속 박스(Connection Box) 내부에서 결선한다. 그 설치 위치로는 현장의 특정 장소에 설치된 밸브 박스 또는 핸드 홀이나 루우프 분리점에 설치된 접속 박스 판넬 및 기계실이 적당하다.

누수 감지 및 원격 제어기(70)는 도 6에 도시된 마이크로 컴퓨터(42)에 의해 기준 데이타를 설정하고 그 설정된 데이타를 수정하여 제2 신호 전송선(66)을 통해 각 누수 감지기 및 검침기(74)에 전달함과 아울러 검침기(74)에 의해 검출된 데이타를 받아서 이중 보온관의 상태 및 수용가 열사용량을 일시 보관한다. 시스템 관리자는 마이크로 컴퓨터(42)내에 보관된 데이타를 중앙 제어기와 통신하여 모니터의 화면이나 프린터의 출력을 통해 확인함으로써 이중 보온관의 상태추이와 수용가 열사용량을 관찰할 수 있게 된다. 누수 감지기 및 검침기(74)는 이중 보온관의 누수, 단선, 단락등에 따른 이상 상태를 열량계(72)에서 받은 수용가 열사용량을 감지하여 그 데이타를 누수 감지 및 원격 제어기(70)에 보내준다. 열량계(72)는 수용가에 공급된 열의 사용량을 검출하여 누수 감지기 및 검침기(74)에 보내준다.

본 발명의 통합관리 시스템은 시공 시스템, 운영 시스템, 원격 검침 시스템, 보수관리 시스템을 합한 시스템으로 지역난방의 이중 보온관의 관리와 수용가 사용열량의 관리를 하는 시스템이다. 이 통합관리 시스템은 다중 루우프 방식을 적용한 이중 보온관의 시공과 종래의 지역난방 이중 보온관의 공사에서 적용되지 않았던 시공 시스템을 적용하여 시공 중에도 파이프의 상태 추이를 알 수 있고 시공후 파이프 관리를 하는 운영 시스템과 누수 및 다중 누수시에 보수를 하기 위해 적용되는 보수관리 시스템과 수용가 열사용량 데이터를 관리하는 원격검침 시스템을 합한 시스템이다. 여기서, 시공 시스템은 시공중에 일어나는 많은 문제점을 보안하기 위한 시스템이다. 이는 시공중에 통신 공사, 전기 공사, 토목/건축 공사, 상·하수도 공사 등의 타공사 작업시 발생하는 파이프의 손상과 부주의한 공사로 일어나는 문제점들을 조기에 발견하여 시공업체에 알리기 위한 것이다. 부주의한 공사는 이중 보온관 시공시 기초 토목공사, 이중 보온관 연결시 보온 작업, 용접 작업과, 신호 전송선, 센서 와이어 및 리턴 와이어 연결 작업등에서 시공 직후에는 이상이 없어도 시간이 흐른 후 이상이 발생하는 경우가 많다. 이 때, 시공 시스템을 적용하면 시공자가 간과한 이상도 조기에 발견하여 시공자에게 알려줌으로써 조기에 보수가 이루어지게 한다. 운영 시스템은 시공후 파이프를 관리하기 위한 시스템으로 누수 감지장치와 중앙 감시기 사이에 통신하여 중앙 제어실에서 현재 파이프의 상태를 확인하고 파이프의 상태추이 데이터를 저장, 관리하는 시스템이다.보수관리 시스템은 시공후 일어나는 파이프의 손상점을 찾아 이를 보수하는데 있어 도 9에 도시된 바와 같이 각 테스트 포인트(TP1 내지 TP6)에 도 6에 도시된 휴대용 컴퓨터(54)를 이용해서 휴대용 누수 감지장치와 통신을 하여 각 루우프에서 측정한 값에 따라 손상점(Pd1 내지 Pd4)의 위치를 찾는 시스템이다. 이는 반드시 도 6에 도시된 다중 루우프 방식의 이중 보온관 공사가 전제되어야 한다. 원격검침 시스템은 수용가에 공급된 열의 사용량을 항상 감시하여 중앙 제어실에 데이터를 보관하는 시스템이다. 이 원격검침 시스템은 원격 제어기와 검침기 사이에 신호 전송선(CVVS 3C 1.25SQ)을 이용하여 통신을 하고 별도의 신호 전송선(CVVS 8C 2SQ)을 이용하거나 한국통신의 일반회선을 이용한 중앙 제어기와 통신을 하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 보온관은 한 개의 센서 와이어와 두 개의 리턴 와이어를 이중 보온관 내에 설치하여 다중 루우프를 형성함으로써 복수개의 손상점에 효과적으로 대응할 수 있다. 본 발명에 따른 다중누수 감지장치는 다중 루우프를 형성함으로써 복수개의 누수지점을 정확하고 신속하게 감지할 수 있게 된다. 그리고 본 발명에 따른 통합관리 시스템은 복수개의 손상지점들을 정확하고 신속하게 감지함은 물론 시공 시스템, 운영 시스템, 원격검침 및 보수 관리 시스템을 통합하여 시간과 경비를 절감할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (2)

1. 유체가 운반되는 파이프, 상기 파이프의 손상점을 감지하기 위하여 다중 루우프를 형성하는 한 개의 센서선과 두 개의 리턴선, 상기 파이프의 열 손실을 방지하기 위한 보온재 및 상기 파이프가 내장되고 상기 보온재가 충전되어진 외피관을 포함하며, 상기 센서선과 리턴선들은 상기 파이프와 상기 외피관 사이에 설치되거나 상기 센서선과 하나의 리턴선은 상기 파이프와 상기 외피관 사이에 설치되고 다른 하나의 리턴선은 상기 외피관의 외부에 설치되는 이중 보온관과;

   상기 이중 보온관의 상태를 감시하기 위한 기준 전압의 전류 구동 수단과;

   상기 이중 보온관에 설치된 한개의 센서선과 두 개의 리턴선 중 어느 하나를 상기 전류 구동 수단에 접속시키기 위한 절환수단과;

   입력단이 제1 스위치를 경유하여 상기 전류 구동 수단에 접속되고 출력단이 제2 스위치를 경유하여 상기 절환수단에 접속되어 누수 감지시 루우프 저항을 검출하기 위한 제1 부궤환 증폭 수단과;

   입력단이 제 3 스위치를 경유하여 상기 전류 구동 수단이 접속되고 출력단이 제 4 스위치를 경유하여 상기 절환수단에 접속되어 누수 감지시 누수 저항을 검출하기 위한 제2 부궤환 증폭 수단과;

   상기 절환수단에 접속되어 누수 감지시 누수 지점을 측정하기 위해 측정 데이타를 일시적으로 저장하는 버퍼 수단과;

   상기 누수 감지시 얻어진 데이타를 보관하기 위한 메모리를 내장하고 다중누수 감지장치 전체를 제어하는 마이크로컴퓨터와;

   상기 마이크로컴퓨터에 접속되어 상기 마이크로컴퓨터의 상태를 감시함과 아울러 상기 스위치들의 동작을 제어하도록 하는 집적회로 칩과;

   상기 집적회로 칩에 접속되어 상기 집적회로 칩의 제어에 따라 상기 스위치들을 구동시키기 위한 스위치 구동부와;

   상기 제1 및 제2 부궤환 증폭 수단들과 상기 버퍼 수단으로부터의 신호들을 선택하여 상기 마이크로컴퓨터 쪽으로 전송하기 위한 멀티플렉서와;

   수용가의 열사용량을 검출하기 위한 열량 감지부와;

   상기 열량 감지부에 공급되는 전원을 감시하기 위한 전원 감시부와;

   상기 마이크로컴퓨터에 접속되어 이중 보온관의 이상여부를 확인할 수 있도록 상기 메모리에 저장된 데이타를 표시하기 위한 표시 수단과;

   상기 마이크로컴퓨터와 연결되어 사용자로부터의 외부입력을 마이크로컴퓨터에 전달하기 위한 푸쉬 스위치와;

   상기 데이타를 자료화하기 위한 휴대용 컴퓨터와;

   상기 마이크로컴퓨터 및 상기 휴대용 컴퓨터와 연결되어 상기 휴대용 컴퓨터와의 데이타 교환을 행함과 아울러 이상 현상 발생시의 표시를 행하기 위한 통신 및 경보부를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중누수 감지장치.
2. 다중 루우프를 형성하도록 한 개의 센서선과 두 개의 리턴선이 설치된 이중 보온관과,

   상기 이중 보온관의 손상지점을 감지하기 위한 제1 검출수단과,

   상기 제1 검출수단에 접속되어 상기 제1 검출수단으로부터의 데이터를 이용하여 수용가 열사용량을 검출하기 위한 제2 검출수단과,

   상기 제1 검출수단에 접속되어 기준 데이타를 상기 제1 검출수단에 공급함과 아울러 상기 제1 검출수단에 의해 검출된 데이타를 이용하여 상기 이중 보온관의 상태를 관리하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통합관리 시스템.