KR100311854B1 - 지하수자동관측시스템 - Google Patents

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Abstract

지하수 자동 관측시스템은 지하수의 수온, 수위, 전기 전도도 및 산성도 센서를 이용하여 수온, 수위, 전기 전도도 및 산성도값을 일정시간동안 주기적으로 각각 측정하여 측정된 데이터값들을 순차적으로 메모리에 저장하고, 사용자의 선택신호에 따라 메모리에 저장된 모든 데이터 값(수온, 수위, 산성도 및 전기 전도도)중 메모리에 저장된 가장 최근에 측정된 수질 및 수위 데이터 값을 리드하여 디스플레이수단에 의해 디스플레이되며, 또한 사용자의 선택신호에 따라 상기 메모리에 저장된 모든 데이타값을 리드하여 원격지에 있는 컴퓨터에 모뎀을 통해 원격전송하여 주는 것으로써, 근거리는 물론 원격지에서도 상기 측정된 수질 및 수위데이타의 관측 및 수집이 가능하도록 하여 지하수 자원의 효율적인 이용과 관리를 극대화시킬 수 있도록 한 시스템이다.

Description

지하수 자동 관측 시스템
본 발명은 지하수 자동 관측 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지하수의 수온, 수위, 전기 전도도(Electric Conuctivity) 및 산성도(pH)를 주기적으로 자동측정하여 측정된 수온, 수위, 전기전도도 및 산성도 측정값을 메모리에 순차적으로 저장함과 동시에 현재 측정된 데이터값들을 디스플레이시켜 주고, 전송키 입력신호에 따라 상기 메모리에 저장되어 있는 모든 데이타들을 유선을 통한 근거리 모니터와 또는 모뎀을 통해 무선으로 원격지의 모니터상에 디스플레이할 수 있도록 한 지하수 자동 관측 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 지하수는 지층으로부터 지구의 중심으로 향하여 소정의 깊이에 위치한 지반과 지반 사이에 무수히 많이 수용되어 있다. 이와 같은 지하수는 통상적으로 깨끗하고 맑고 건강하지만 공업화에 따라 점차적으로 수질 오염이 진행되고 있어 심각한 상황에 일으게 된다. 따라서, 사람들은 오염되지 않은 지하수를 찾기 위해서 무분별하게 개발하고 있으며, 그로 인하여 지하수의 오염이 가중되고 있는 추세이다.
이와 같은 지하수를 관리하기 위해서는 지하수의 수질 즉 온도, 전도도,산성도와 수위등을 주기적으로 측정하여 그 상태를 충분히 파악하여야 한다. 지하수의 수질 및 수위를 측정하는 방법은 온도를 측정하는 기기와, 수위를 측정하는 기기와, 전도도를 측정하는 기기와, 산성도를 측정하는 기기를 개별적으로 구비한 후에 일정한 시간간격을 두고 일일이 상기 기기들을 관측정에 삽입하여 측정하여 그의 수치를 기록하는 것이다.
그러나, 이와 같은 종래 기술에 따른 지하수 수질 측정방법은 지하수 관리자가 상기 측정기기들을 일일이 관측정에 삽입하여 측정하고, 소정의 시간후에 다시 측정기기들을 삽입하여 측정하는 것을 반복적으로 하여야 하기 때문에 측정된 수질 및 수위데이터를 효율적인 관리가 어려우며, 항상 관측자에 의해서 측정되어야 하는 문제점이 있으며, 특히 관측정이 한적한 외딴곳에 설치되어 있으면 원격지에서 지하수의 수질 및 수위을 측정하기가 쉽지않은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 지하수의 온도, 수위, 전도도, 산성도(pH)를 일정한 시간간격에 따라 주기적으로 측정하여 측정한 모든 데이터값들을 근거리는 물론 원격지로 전송하여 원격지에서도 데이터값들의 수집이 가능하도록 한 지하수 자동 관측 시스템을 제공함에 있다.
즉, 본 발명은 지하수의 수위 및 수질의 변동상태를 지속적으로 감시 및 관측하여 지하수자원의 효율적 이용과 관리에 필요한 기초자료의 제공을 목적으로 하고 있으며, 주 측정 항목으로는 수위, 수온, 전기 전도도 및 산성도로서 주어진 시간간격에 따라 상기 항목을 주기적으로 자동 측정, 기록하여 인력손실이 없이 짧은 시간에 많은 자료를 획득할 수 있도록 한 것이다.
또한, 저장된 자료를 수거하기 위한 통신은 개방된 양방향 프로토콜를 사용하여 사용자가 운용하기 편하게 하였으며, 모뎀을 연결하여 원격지에서도 장비의 제어 및 상기 측정하여 저장된 수질 및 수위에 대한 데이터들의 수집이 가능하도록 한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 지하수 자동 관측 시스템을 나타낸 계통도
도 2는 본 발명에 따른 지하수 자동 관측 시스템의 상세 블록구성을 나타낸 도면
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
1 ; 센서부 2 ; 센서
3 ; 멜티플렉서 4 ; A/D변환부
5 ; 제 1 제어부 6 ; RS-232C
7 ; 모뎀 8 ; 제1모니터부
9 ; 제2모니터부 10 ; 데이터로거
11 ; 제 2 제어부 12 ; 디스플레이부
13 ; 운용키제공부 14 ; 메모리부
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지하수 자동 관측시스템의 특징은 지하수의 수온, 수위, 전기전도도 및 산성도값을 일정시간동안 주기적으로 측정하여 측정된 수질 및 수위 데이터 값을 리딩하는 감지수단과; 상기 감지수단으로부터 리딩된 수질 및 수위데이터를 순차적으로 저장하는 저장수단과; 상기 저장수단에 저장된 다수의 수질 및 수위데이타중 가장 최근에 측정된 수질 및 수위데이터를 표시하는 제 1 디스플레이수단과; 상기 저장수단에 저장된 모든 수질 및 수위데이타를 무선으로 전송하는 전송수단과; 상기 감지수단으로부터 측정된 수질 및 수위데이타값이 저장수단에 저장되도록 제어하고, 표시키 입력신호에 따라 상기 저장수단에 저장된 수질 및 수위데이타중 가장 최근에 저장된 수질 및 수위데이타값을 리드하여 상기 제 1 디스플레이수단으로 제공하며, 전송키 입력신호에 따라 저장수단에 저장된 모든 수질 및 수위데이타값을 리드하여 상기 전송수단으로 출력하는 제어수단과; 상기 제어수단에서 전송수단으로 전송되는 모든 수질 및 수위데이타를 순차적으로 디스플레이하는 제 2 디스플레이수단과; 상기 전송수단에서 원격전송되는 수질 및 수위데이타를 디스플레이하는 제 3 디스플레이수단을 포함하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 특징으로 상기 센서부는 지하수로부터의 온도와 수위와 전도도와 산성도값을 각각 측정하여 측정된 측정신호를 각각 출력하는 다수개의 센서와; 상기 센서로부터의 출력되는 각각의 수질 및 수위데이타를 제공되는 선택출력 제어신호에 따라 순차적으로 선택 출력하는 멀티플렉서와; 상기 멀티플렉서에서 출력되는 수질 및 수위데이타값을 A/D 변환하는 A/D 변환부와; 상기 멀티플렉서에 선택출력 제어신호를 제공하고, 상기 A/D변환부로부터 입력되는 A/D변환된 수질 및 수위데이타값에 따라 지하수의 온도, 수위, 전도도, 산성도값을 산출하여 산출된 수질 및 수위데이타값을 상기 제어수단으로 출력하는 출력제어부로 이루어짐에 있으며, 상기 출력제어부로부터 출력되는 측정된 수질 및 수위 데이타값과, 상기 저장수단에 저장된 모든 수질 및 수위데이타값을 리드하여 전송수단으로 출력시 각각 RS-232C 포트를 이용하여 출력함에 있다.
이하, 본 발명에 따른 지하수 자동 관측 시스템의 바람직한 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 지하수 자동 관측 시스템을 나타낸 계통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 지하수 자동 관측 시스템의 상세 블록구성을 나타낸 도면으로서, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 구성을 살펴보기로 하자.
도 1에 도시된 바와 같은 본 발명의 지하수 자동 관측 시스템은 소정의 길이와 외경을 갖는 원통형상의 프로브로서, 지하수의 수위와 온도와 전도도와 산성도(pH)를 일정 시간간격으로 주기적으로 각각 측정하여 측정된 수질 및 수위데이타들을 순차적으로 출력하는 센서부(1)와, 상기 센서부(1)로부터 출력되는 주기적으로 측정된 수질 및 수위데이터를 순차적으로 저장하고, 현재 측정된 수질 및 수위데이타값만을 디스플레이시켜주며, 키 입력신호에 따라 상기 저장된 모든 수질 및 수위데이타들을 양방향프로토콜을 통해 출력하는 데이터로거(10)가 구성된다.
또한, 데이터로거(10)의 출력단에는 지금까지 측정되어 저장된 수질 및 수위데이타들을 시간대별로 순차적으로 디스플레이하거나, 제공되는 선택 제어신호에 따라 수질 및 수위데이타가 주기적으로 변환되는 그래프를 표시하는 근거리용 제1모니터부(8)가 연결되어 있으며, 또한, 데이터로거(10)의 출력단에는 상기 저장된 모든 수질 및 수위데이터를 원격 무선전송할 수 있는 모뎀(7)이 마련되어 있다.
또한, 상기 모뎀(7)을 통해 전송되는 수질 및 수위데이타들을 원격지 모뎀(7')을 통해 수신하여, 수신된 수질 및 수위데이타들을 순차적으로 디스플레이하고, 수질 및 수위데이타의 변화를 그래프로 표시할 수 있는 프로그램을 내장하고 있어 상기 수질 및 수위데이타들의 변화추이를 그래프로 표시할 수 있도록 한 원격지 모니터(9)로 구성된 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 지하수 자동 관측시스템의 상세구성을 도 2를 참조하여 설명하기로 하자.
센서부(1)는 다수개의 센서(2)와, 멀티플렉서(3)와, A/D변환부(4)와, 제 1 제어부(5) 및 RS-232C(6)로 구성된다.
그리고, 데이터로거(10)는 RS-232C(6')와, 제 2 제어부(11)와, 디스플레이부(12)와, 운용키 제공부(13)와, 메모리부(14)로 구성된다.
센서부(1)의 다수개의 센서(2)들은 제 1 제어부(5)의 제어 신호에 따라 지하수의 수온, 수위, 전기 전도도 및 산성도를 각각 측정하여 측정된 측정신호들을 멀티플렉서(3)로 제공하게 된다.
멀티플렉서(3)는 제 1 제어부(5)에서 제공되는 선택 제어신호에 따라 다수의 센서(2)로부터 측정된 각각의 측정신호를 순차적으로 A/D변환부(4)로 선택 출력하고, A/D변환부(4)는 상기 멀티플렉서(3)에서 선택 출력된 측정신호를 A/D변환하여 제 1 제어부(5)로 출력하게 된다.
제 1 제어부(5)는 상기 멀티플렉서(3)에 선택 제어신호를 제공하고, A/D변환부(4)에서 A/D변환되어 출력되는 일련의 측정신호에 따라 수질 및 수위 데이타값을 산출하여 산출된 수질 및 수위데이타 값을 RS-232C(6) 포트를 통해 데이터로거(10)로 출력하게 된다.
데이터로거(10)의 RS-232C(6')포트는 센서부(1)의 RS-232C(6) 포트로부터 출력되는 수질 및 수위데이타값을 제 2 제어부(11)로 제공하게 된다.
제 2 제어부(11)는 RS-232C(6') 포트를 통해 입력되는 수질 및 수위 데이타값을 메모리부(14)에 순차적으로 저장시키게 된다. 또한, 제 2 제어부(11)는 운용키 제공부(13)의 디스플레이키 입력신호에 따라 메모리부(14)에 저장된 수질 및 수위 데이타값을 리드하여 디스플레이부(12)에 디스플레이시킨다.
또한, 제 2 제어부(11)는 운용키 제공부(13)의 전송키 입력신호에 따라 메모리부(14)에 저장된 지금까지 측정된 모든 수질 및 수위데이타값을 리드하여 RS-232C(6)를 통해 제 1 모니터(8)로 제공함과 동시에 모뎀(7)을 통해 원격지에 설치된 제 2 모니터(9)로 시리얼 전송하게 된다. 여기서, 디스플레이부(12)는 LCD로 이루어져 사용자에게 상기 수질 및 수위데이터들 중 사용자가 선택한 온도, 전도도 또는 산성도에 대한 수질데이타 및 수위데이타를 선택적으로 디스플레이하게 된다. 또한, 운용키 제공부(13)는 데이터로거의 모드를 설정 및 변환할 수 있는 모드키와, 측정된 수질 및 수위데이타를 상기 LCD(12)를 통해 확인하고자 하는 디스플레이키, 메모리부(14)에 저장된 수질 및 수위 데이타값을 제 1, 2 모니터(8, 9)로 전송하기 위한 전송키가 구비된다.
데이터로거(10)의 출력단에는 상기 제 2 제어부(11)에서 RS-232C(6)를 통해 출력되는 메모리부(14)에 저장된 모든 수질 및 수위데이타값을 순차적으로 표시하는 제1모니터부(8)가 연결되어 있으며, 데이터로거(10)의 모뎀(7)에는 상기 제 2 제어부(11)의 제어명령에 따라 원격지에서 상기 모뎀(7)의 통신선로를 통해 전송되는 일련의 수질 및 수위 데이터를 통신 사용자에게 표시하는 제2모니터부(9)가 연결되어 있다.
이상에서와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 지하수 자동 관측 시스템의 동작에 대하여 설명하기로 한다.
먼저 지반을 수직으로 굴착하여 형성된 관측정에 프루버 즉 센서부(1)를 지하수에 맞닿을 때까지 삽입한 후에 전원을 공급하여 측정준비를 한다.
이어, 운용키 제공부(13)의 다수의 키들을 이용하여 현재 날짜, 현재 시간 및 데이터 측정 간격 시간 등을 설정한 후, 측정하고자 하는 측정모드를 선택하게 된다. 즉, 수위, 수온, 전기전도도, pH중 측정모드를 선택하게 되면, 제어부(11)는 선택된 측정 모드 신호를 RS-232C(6)을 통해 제 1 제어부(5)로 제공하여 해당 측정센서에 의해 수질 및 수위를 측정하도록 하는 것이다.
이에, 해당 측정센서들은 온도, 수위, 전도도, 산성도(pH)를 측정하여 측정된 각각의 측정신호를 멀티플렉서(3)로 출력하게 되는 것이다. 이때, 멀티플렉서(3)는 제 1 제어부(5)에서 제공되는 선택 출력신호에 따라 일 측정신호만을 선택하여 A/D변환부(4)로 출력하게 된다.
A/D 변환부(4)는 상기 멀티플렉스(3)에서 선택 출력된 일 수질 및 수위 측정신호를 A/D 변환하여 제 1 제어부(5)로 입력하게 되고, 제 1 제어부(5)는 디지털로 변환된 상기 수질 및 수위 측정신호에 따라 각각의 데이타값을 결정하게 되는 것이다.
이렇게 결정된 수질 및 수위데이타는 RS-232C(6)포트를 통해 데이터로거(10)에 전송되고, 그 전송된 수질 및 수위데이터는 데이터로거(10)의 RS-232C(6')포트를 통해 제어부(11)로 입력되게 된다.
따라서, 제어부(11)는 입력되는 수질 및 수위데이타를 메모리부(14)에 순차적으로 저장시키게 되는 것이다. 여기서, 사용자가 측정된 수질 및 수위 데이타값을 확인하고자 하여 수질 및 수위 데이타 확인키를 누르게 되면, 제 2 제어부(11)는 메모리부(14)에 저장된 수질 및 수위데이타값 즉, 동일시간에 측정한 수온, 수위, 전도도, 산성도값을 리드하여 디스플레이부(12)에 디스플레이하게 된다. 즉, 디스플레이부(12)에 디스플레이되는 수질 및 수위 데이타값은 가장 최근에 측정되어 저장된 수질 및 수위 데이터 값이 디스플레이되는 것이다.
또한, 상기 확인키를 계속적으로 누르게 되면, 즉, 확인키를 누를때마다 메모리부(14)에 저장된 이전의 측정 수질 및 수위 데이타값이 순차적으로 리드하여 디스플레이부(12)에 디스플레이된다.
이와 같은 방법으로 다수개의 수질 및 수위 데이타값이 사용자가 설정한 시간 간격으로 측정되어 메모리부(14)에 저장된 상태에서 메모리부(14)에 저장된 다수의 수질 및 수위데이타값을 전체적으로 확인하기위하여 운용키 제공부(13)의 전송키를 누르게 되면, 제어부(11)는 전송키 입력신호에 따라 메모리부(14)에 저장된 모든 수질 및 수위 데이타값 즉, 현재까지 측정된 모든 수질 및 수위데이타값을 순차적으로 리드하여 RS-232C(6')포트를 통해 제 1 모니터부(8)에 디스플레이시켜주게 된다. 즉, 제 1 모니터부(8)에는 지금까지 측정되어 메모리부(14)에 저장된 모든 수온, 수위, 전도도, 산성도값이 날짜와 시간대 별로 순차적으로 디스플레이되는 것이다.
그와 동시에 메모리부(14)에 저장된 모든 수질 및 수위데이타값은 RS-232C(6')와 모뎀(7)을 통하여 원격지에 있는 제 2 모니터부(9)로 전송하여 상기 제 1 모니터부(8)에서 디스플레이되는 정보와 동일한 수질 및 수위 수집데이타를 디스플레이하게 된다.
또한, 상기 제 1, 2 모니터(8, 9)에 디스플레이된 수질 및 수위측정 데이터값들이 시간대별로 변화되는 추이를 그래프로 확인하고자 할 경우에는 각 모니터(8, 9)에 부착된 그래프 디스플레이키를 누르면된다.
그래프 디스플레이키를 누르게 되면, 수위, 수온, 산성도, 전기전도도 각각의 측정데이타값들의 변화그래프가 디스플레이된다. 즉, 수위그래프, 수온그래프, 산성도그래프, 전기전도도 그래프가 각각 디스플레이되게 되는 것이다.
결국, 본 발명에 따른 지하수 자동 관측시스템은 지하수의 수온, 수위, 전기전도도 및 산성도센서를 이용하여 수온, 수위, 전기전도도 및 산성도값을 각각 측정하여 메모리에 저장하고, 저장된 수질 및 수위데이타 값중 사용자의 선택신호에 따라 메모리에 저장된 가장 최근에 측정된 수질 및 수위데이타 값과 사용자 임의대로 필요구간의 데이타값을 리드하여 디스플레이수단에 디스플레이하며, 또한 사용자의 선택신호에 따라 상기 메모리에 저장된 모든 수질 및 수위데이타 값을 리드하여 원격지에 있는 컴퓨터에 모뎀을 통해 원격 전송하여 주는 것이다.
상술한 바와같은 본 발명에 따른 지하수 자동 관측시스템은 지하수의 수온, 수위, 전기전도도 및 산성도센서를 이용하여 수온, 수위, 전기전도도 및 산성도값을 각각 측정하여 메모리에 저장하고, 저장된 수위 및 수질데이타 값(수온, 산성도 및 전기전도도)중 사용자의 선택신호에 따라 메모리에 저장된 가장 최근에 측정된 수질 및 수위데이타 값을 리드하여 디스플레이수단에 디스플레이하며, 또한 사용자의 선택신호에 따라 상기 메모리에 저장된 모든 수질 및 수위데이타 값을 리드하여 원격지에 있는 컴퓨터에 모뎀을 통해 원격전송하여 주는 것으로써, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 지하수의 수위, 수온, 전기 전도도 및 산성도를 각각의 센서로부터 주어진 시간간격에 따라 주기적으로 자동 측정 기록함으로써, 인력손실이 없이 짧은 시간에 많은 자료를 획득할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 저장된 자료를 수거하기 위한 통신은 개방된 양방향 프로토콜를 사용하기 때문에 사용자가 운용하기 편리하며, 모뎀을 연결하여 원격지에서도 장비의 제어 및 상기 측정하여 저장된 수질 및 수위에 대한 데이터들의 수집이 가능하도록 한 이점이 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 지하수의 수온, 수위, 전기 전도도 및 산성도값을 개별적으로 일정시간동안 주기적으로 측정하여 측정된 수온값, 전기전도도값 및 산성도값을 포함하는 수질 데이터 및 수위값으로 이루어진 수위데이타을 출력하는 감지수단과; 상기 감지수단으로부터 출력되는 상기 수질 및 수위데이터를 순차적으로 저장하는 저장수단과; 상기 저장수단에 저장된 다수의 수질 및 수위데이타중 가장 최근에 측정된 수질 및 수위데이터를 표시하는 제 1 디스플레이수단과; 상기 저장수단에 저장된 모든 수질 및 수위데이타를 무선으로 원격 전송하는 전송수단과; 상기 감지수단으로부터 측정된 수질 및 수위데이타 값이 저장수단에 저장되도록 제어하고, 표시키 입력신호에 따라 상기 저장수단에 저장된 수질 및 수위데이타중 가장 최근에 저장된 수질 및 수위데이타 값을 리드하여 상기 제 1 디스플레이 수단으로 제공하며, 전송키 입력신호에 따라 상기 저장수단에 저장된 모든 수질 및 수위데이타 값을 리드하여 상기 전송수단으로 출력하는 제어수단과; 상기 제어수단에서 전송수단으로 전송되는 모든 수질 및 수위데이타를 순차적으로 디스플레이하는 제 2 디스플레이수단과; 상기 전송수단에서 원격 전송되는 수질 및 수위데이타를 디스플레이하는 제 3 디스플레이수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 자동 관측 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감지수단은, 지하수의 수온을 측정하여 수온값을 출력하는 수온 센서와; 지하수의 수위를 측정하여 수위값을 출력하는 수위 센서와; 지하수의 전기 전도도를 측정하여 전기 전도도값을 출력하는 전기 전도도 센서와; 지하수의 산성도를 측정하여 산성도값을 출력하는 산성도 센서와; 상기 수온 센서, 상기 수위 센서, 상기 전기 전도도 센서 및 상기 산성도 센서로부터의 출력되는 각각의 측정값을 선택출력 제어신호에 따라 순차적으로 선택출력하는 멀티플렉서와; 상기 멀티플렉서로부터의 출력값을 A/D변환하는 A/D변환부와; 상기 멀티플렉서에 상기 선택 출력 제어신호를 제공하고, 상기 A/D변환부로 부터 입력되는 A/D변환된 수질 및 수위데이타 값에 따라 온도, 수위, 전도도, 산성도값을 산출하여 산출된 수질 및 수위데이타값을 상기 제어수단으로 출력하는 제어부로 이루어짐을 특징으로 하는 지하수 자동 관측 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부로부터 출력되는 측정된 수질 및 수위데이타 값과, 상기 저장수단에 저장된 모든 수질 및 수위데이타 값을 리드하여 전송수단으로 출력시 각각 RS-232C포트를 이용하여 출력하는 것을 특징으로 하는 지하수 자동 관측 시스템.
KR1019980045798A 1998-10-29 1998-10-29 지하수자동관측시스템 KR100311854B1 (ko)

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