KR100389299B1

KR100389299B1 - 무인 급수장치

Info

Publication number: KR100389299B1
Application number: KR10-2001-0048945A
Authority: KR
Inventors: 정용주
Original assignee: 주식회사 리더스
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2003-07-02
Also published as: KR20010109222A

Abstract

본 발명은 지하수의 관정으로부터 수백m~수Km 정도로 멀리 떨어져 있는 저수조에 무인으로 물을 공급하는 무인 급수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 관정에서 저수조까지 물을 공급하는 저수조에 물을 공급하는 급수관의 압력을 감지하여 저수조 내부의 수위를 판단하고, 이 감지된 저수조의 수위에 따라 관정에 설치된 모터펌프를 제어함으로써 상수도 시설이 되어 있지 않는 섬과 산간벽지는 설치된 저수조는 물론, 상하수도를 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 무인 급수장치에 관한 것이다.

본 발명의 무인 급수장치는 모터펌프에 의해 관정으로부터 끌어올린 지하수를 급수관을 통해 저수조로 공급하는 무인 급수장치에 있어서, 상기 급수관 내부의 압력에 비례하는 전압을 출력하는 전자압력감지센서와, 상기 전자압력감지센서의 출력단에 연결되어 입력되는 신호를 소정 레벨로 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기로부터 출력되는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기와, 저수조의 용량 및 저수조내의 수위변동에 따른 압력변화의 데이터, 상기 압력변화에 의한 저수조내의 수위레벨 데이터, 시스템 제어에 필요한 프로그램이 내장된 롬과, 상기 A/D변환기의 출력 데이터와 롬의 데이터를 읽어들여 비교 연산하여 그 결과에 따라 설정된 프로그램에 의해 시스템을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 MPU와, 상기 MPU로부터 출력되는 제어신호에 의해 급수관의 압력, 저수조의 수위, 잔존하는 물의 량 등을 수치로서 표시하는 디스플레이부와, 상기 MPU 및 디스플레이부 사이에 연결되어 MPU의 제어신호로서 디스플레이부를 구동하는 드라이브와, 상기 MPU의 제어신호에 의해 지하수를 펌핑하는 모터펌프를 온.오프시키는 스위칭부와, 상기의 모든 입력데이터와 출력데이터를 일시적으로 저장하는 이이피롬과, 시스템을 조작하기 위한 각종 버튼이 구비된 조작부로 구성된 것에 특징이 있다.

Description

무인 급수장치{The manless water feeding apparatus }

본 발명은 지하수의 관정(灌頂)으로부터 수백m~수Km 정도로 멀리 떨어져 있는 저수조에 무인으로 물을 공급하는 무인 급수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 관정에서 저수조까지 물을 공급하는 저수조에 물을 공급하는 급수관의 압력을 감지하여 저수조 내부의 수위를 판단하고, 이 감지된 저수조의 수위에 따라 관정에 설치된 모터펌프를 제어함으로써 상수도 시설이 되어 있지 않는 섬과 산간벽지는 설치된 저수조는 물론, 상하수도를 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 무인 급수장치에 관한 것이다.

일반적으로 섬이나 또는 산간벽지에서는 상수도가 설치되어 있지 않아 거의 지하수에 의존하고 있으며, 이러한 지하수에서 끌어 올린 물은 일정한 지역에 설치된 저수조까지 급수관을 통해 공급하고, 이 저수조에 공급되는 물을 다시 각 가정으로 공급하게 되는 것이다.

따라서 통상적인 급수장치의 경우에는 모터펌프에 의해 펌핑된 지하수를 급수관을 통해 공급하기 위해서는 반드시 급수관이 필요하고, 이 급수관은 가공상태로 연결되거나 땅속에 매설되며, 이와 동시에 모터펌프를 구동하기 위한 제어선이 별도로 가공 또는 매설되어야 하므로 2중의 연결작업을 필요로 할 뿐만 아니라 가공 또는 매설된 배선은 외부의 영향이나 조건에 의하여 단선, 단락 또는 누전될 가능성이 높아 제어부에서 모터펌프로 정상적인 제어신호를 전송하지 못하였을 경우에는 저수조에 저장되는 지하수가 범람하는 등 많은 문제가 있었다.

또한, 모터펌프를 항상 가동상태로 운전시키게 되면, 모터펌프의 내구성이 저하되어 수명을 단축시키는 단점이 야기되고, 배선된 전선이 단선, 단락 또는 누수에 의하여 누전이나 전력의 누설 등의 손실 뿐만 아니라 감전사고를 일으킬 수 있는 문제도 내재되어 있으며, 별도의 전선을 배선하게 되므로 급수장치의 설치비용 및 유지보수에 필요한 비용도 상승되는 요인이 있었다.

따라서 상기의 모든 문제를 해소하기 위해 본인의 실용신안등록 제 163186호에서는 저수조에 물을 공급하는 급수관에 기계적으로 압력을 감지하는 압력감지센서를 설치하고, 급수관의 압력변화에 따라 기계적인 압력감지센서의 동작으로 모터펌프에 구동전원을 공급 및 차단하는 플리커스위치를 제어함으로써 별도의 전선없이 멀리 격리되어 있는 저수조 내에 무인으로 지하수를 자동 공급하도록 되어 있다.

그러나 이와 같은 본인의 실용신안등록 제 163186호는 단순히 압력의 상한점과 하한점을 설정하고, 급수관에 가해지는 감지된 압력이 상한점일 경우 급수를 중단하고, 감지된 압력이 하한점일 경우 급수를 시작하도록 되어 있어 저수조 내부에 유입되어 있는 물의 수위, 물의 량, 가뭄 등의 기후변화에 따른 사전 급수시점 등을 정확히 파악할 수 없는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 저수조에 물을 공급하는 급수관의 소정 위치에 압력에 따라 그에 비례한 전압을 출력하는 전자압력감지센서를 설치하고, 이 전자압력감지센서로부터 출력되는 전압레벨의 신호를 디지털로 변화후 마이크로 프로세서 유니트(이하 "MPU"라함)로 전송함에 따라 상기 MPU는 설정된 프로그램에 의해 급수관에 가해지는 압력과 저수용량 등을 상호 연산하고 저수조내부의 현재 수위를 인지 및 급수시점을 판단함으로써 지하수를 공급하는 모터펌프를 자동으로 제어함과 동시에 각각의 정보를 표시장치에 디스플레이되도록 한 것이다.

따라서 본 발명은 전자압력감지센서와 MPU에 의해 저수조 내의 수위를 항시 확인할 수 있을 뿐만 아니라 수위의 정확한 인지로 인해 가뭄 등의 기후변화에 따른 사전 급수시점 등에 관련하여 신속히 대처가 가능함은 물론, 관정으로 부터 물을 집수하는 저수조와의 거리가 수백m~수Km로 멀리 있을 경우에 별도의 전선없이 저수조 내에 물을 무인자동 공급함으로써 상수도 시설이 되어 있지 않는 섬과 산간벽지에 설치된 저수조 및 상하수도를 보다 효율적으로 관리함에 따른 관리 및 설치비용을 현저히 절감할 수 있도록 한 것을 기술적 과제로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 무인 급수장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 수위조절장치의 제어부회로도.

도 3은 본 발명에 따른 수위조절장치에 있어 제어부의 동작흐름도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 관정 3 : 모터펌프 4 : 급수관

5 : 공기변 11 : 체크밸브 16 : 미압역류밸브

6 : 저수조 9 : 제어부 13 : 부기

14 : 개폐구 20 : 토출구 개폐장치 31 : 전자압력감지센서

32 : 정전압회로 33 : 증폭기 34 : 조작부

35 : A/D변환기 36 : 스위칭부

37 : 마이크로 프로세서 유니트(MPU) 38 : 전원부

39 : 롬(ROM) 40 : 이이피롬(EEPROM) 41 : 드라이브

42 : 디스플레이부

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 무인 급수장치의 설치상태도로로서, 관정(1) 내에 지하수를 끌어올리는 모터펌프(3)가 설치되며, 상기 모터펌프(3)의 배출관에는 분출되는 지하수의 토출량을 조절하는 밸브(10)를 통해 원거리에 있는 저수조(6)에 물을 공급하는 급수관(4)이 연결되고, 상기 밸브(10)와 인접한 급수관(4)의 일측에는 급수관(4)내부의 압력을 감지하여 그에 비례하는 전압을 출력하는 전자압력감지센서(31)가 설치되며, 저수조(6)의 하측에는 상기 저수조(6)의 압력을 측정하기 위한 보조관(15)이 상기 급수관(4)과 병렬 연결되어 있고, 상기 보조관(15)에는 미압역류밸브(16)가 설치된다.

또한, 상기 저수조(6) 내부에는 수위에 의해 승하강되는 부기(13)가 설치되며, 상기 부기(13)의 연결부에는 부기(13)의 승하강에 따라 급수관(4)의 토출구를 개폐시키는 개폐구(14)가 연결되어 있는 토출구 개폐장치(20)가 설치되고, 상기 관정(1)의 내부 일측 벽면에는 전자압력감지센서(31)의 신호에 의해 저수조(6) 내부의 수위를 인지 및 디스플레이시키고, 이 결과에 따라 모터펌프(3)를 자동으로 제어하는 제어부(9)가 설치된다.

미설명 부호 5는 공기변이며, 11은 체크밸브이고, 21은 역류관이다.

도 3은 본 발명에 따른 무인 급수장치인 제어부(9)의 회로도로서, 급수관(4) 내부의 압력에 비례하는 미세한 전압을 출력하는 전자압력감지센서(31)의 출력단에는 입력되는 미약한 신호를 소정 레벨로 증폭시키는 증폭기(33)가 연결되고, 이 증폭기(33)의 출력측에는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(35)를 통해 롬(39) 및 이이피롬(40)의 데이터를 읽어들여 비교 연산하여 그 결과에 따라 설정된 프로그램에 의해 시스템을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 MPU (37)가 접속된다.

그리고 상기 MPU(37)의 일측단에는 저수조의 용량 및 저수조내의 수위변동에 따른 압력변화의 데이터, 상기 압력변화에 의한 저수조 내의 수위레벨 데이터, 시스템 제어에 필요한 프로그램이 내장된 롬(39)과, 급수관(4)의 최대 압력과 최소 압력의 범위가 지정되어 급수 공급시점 및 급수 중단시점 등의 데이터가 저장되고 일시적인 데이터를 저장 및 소거하는 이이피롬(40)이 연결된다.

또한, 상기 MPU(37)의 출력단에는 드라이브(41)를 통해 급수관(4)의 압력, 저수조(6)의 수위, 잔존하는 물의 량 등을 수치로서 표시하는 디스플레이부(42)와, 지하수를 펌핑하는 모터펌프(3)를 온.오프시키는 스위칭부(36)가 각각 연결되어 있다.

미설명 부호 32는 전자압력감지센서(12)에 일전한 전압을 공급하기 위한 것이며, 38은 시스템 전체에 동작 전원을 공급하는 전원부이고, 17은 배출관이다.

도 3은 본 발명에 따른 수위조절장치에 있어 제어부의 동작 흐름도이다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 무인 급수장치의 동작과정을 첨부된 도 2 및 도 3에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 2에서와 같이 저수조(6) 내부에 저정되어진 물의 수위에 따라 저수조(6) 바닥면에 가해지는 압력이 증감 변화되고, 이러한 압력은 보조관(15)을 통해 급수관(15)에 그대로 전달됨으로써 관정(1) 내부의 급수관(4)에 설치된 전자압력감지센서(31)는 상기 급수관(4) 내부의 압력에 비례하는 전압을 발생하게 된다.

따라서 도 2에서와 같이 상기 전자압력감지센서(31)로부터 출력되는 전압 즉, 저수조(6) 내부의 압력에 비례하는 전압은 제어부(9)의 증폭기(33)를 통해 소정의 레벨로 증폭한 후 A/D변환기(35)로 입력되어 전압레벨의 아날로그신호인 전자압력감지센서(31)의 출력을 디지털신호로 변환하여 MPU(37)로 전송한다.

이때 상기 MPU(37)는 도 3에서와 같이 롬(39)에 저장된 시스템 제어프로그램에 의해 A/D변환기(35)로부터 출력되는 전자압력감지센서(31)의 출력값을 주기적으로 읽어(단계 102)들이게 되며, 상기 전자압력감지센서(31)의 출력데이터와 롬(39)에 저정된 기준 데이터를 상호 비교 분석하여 현재 저수조(6)내에 저장되어 있는 물의 수위를 판단(103)하게 되며, 드라이브(41)를 통해 급수관(4) 내부의 압력과 저수조(6)내부 수위, 물의 량 등을 문자 또는 그래픽으로 디스플레이부(42)에 표시(단계 104)하게 된다.

따라서 상기 MPU(37)에서 비교 분석하여 인지된 저수조(6) 내부의 수위가 이이피롬(40)에 설정된 저수위 시점의 압력으로 판단(단계 105)될 경우 스위칭부(36)를 턴온 상태로 제어함으로써 모터펌프(3)를 구동(단계 106)시켜 급수를 진행하게 된다.

이와 같이 모터펌프(3)의 구동으로 펌핑되는 지하수는 밸브(10)와 급수관(4)을 통해 저수조(6)로 유입되며, 지속적인 물의 공급으로 저수조(6) 내의 수위가 상승되면 토출구 개폐장치(20)인 부기(13) 역시 상승되어 개폐구(14)가 급수관(4)의 토출구를 폐쇄하게 됨으로써 급수관(4)의 압력은 급격히 상승되며, 이의 압력은 전자압력감지센서(12)에서 감지되어 압력에 비례하는 전압을 출력하게 된다.

그러므로 상기 전자압력감지센서(12)로부터 출력되는 테이터를 MPU(37)에서 비교 분석하여 전자압력감지센서(12)의 압력이 롬(39)에 설정된 고수위 압력으로 판단(단계 107)될 경우 스위칭부(36)를 오프상태로 유지하여 모터펌프(36)의 구동을 정지(단계 108)시킴으로써 급수를 중단하게 되는 것이다.

그리고 상기 전자압력감지센서(12)로부터 출력되는 테이터를 MPU(37)에서 비교 분석하여 전자압력감지센서(12)의 압력이 저수위 또는 고수위도 아닐 경우에는 저수조 내에 적정 수위를 유지하고 있는 것이므로 현재상태를 유지(단계 109)하게 되는 것이다.

또한 상기의 모든 전자압력감지센서(31)의 출력 데이터와, MPU(37)에서 제어되는 모든 데이터들은 이이피롬(40)에 저장되며, 이 저장된 테이터는 조작부(34)의 버튼과 디스플레이부(42)를 통해 재생 확인할 수 있도록 되어 있다.

한편, 저수조(6)에 저장된 물이 배출관(17)를 통해 사용되어 수위가 낮아지게 되며, 이러한 수위변화에 따른 수압은 미압역류밸브(16)가 설치된 보조관(15)을통해 급수관(4)으로 전달되고, 이 전달된 압력은 전자압력감지센서(12)에서 감지됨으로써 저수조(6)의 수위에 따라 디스플레이부(42)를 통해 현재의 수위, 잔존량을 확인하게 되는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 저수조에 물을 공급하는 급수관의 소정 위치에 압력에 따라 비례한 전압레벨을 출력하는 전자압력감지센서를 설치하고, 이 전자압력감지센서로부터 출력되는 신호를 이용하여 급수관에 가해지는 압력에 의해 저수조 내부의 현재 수위를 인지 하여 급수시점을 판단함으로써 저수조 내의 수위를 항시 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 수위의 정확한 인지로 인해 가뭄 등의 기후변화에 따른 사전 급수시점 등에 관련하여 신속히 대처가 가능함은 물론, 관정으로부터 물을 집수하는 저수조와의 거리가 수백m~수Km로 멀리 있을 경우에 별도의 전선없이 저수조 내에 물을 무인자동 공급함으로써 상수도 시설이 되어 있지 않는 섬과 산간벽지에 설치된 저수조 및 상하수도를 보다 효율적으로 관리함에 따른 관리 및 설치비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

모터펌프(3)에 의해 관정(1)으로부터 끌어올린 지하수를 급수관(4)을 통해 저수조(6)로 공급하는 무인 급수장치에 있어서,

급수관(4) 내부의 압력에 비례하는 전압을 출력하는 전자압력감지센서(31)와,

상기 전자압력감지센서(31)의 출력단에 연결되어 입력되는 신호를 소정 레벨로 증폭시키는 증폭기(33)와,

상기 증폭기(33)로부터 출력되는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(35)와,

저수조의 용량 및 저수조내의 수위변동에 따른 압력변화의 데이터, 상기 압력변화에 의한 저수조 내의 수위레벨 데이터, 시스템 제어에 필요한 프로그램이 내장된 롬(39)과,

상기 A/D변환기(35)의 출력 데이터와 롬(39)의 데이터를 읽어들여 비교 연산하여 그 결과에 따라 설정된 프로그램에 의해 시스템을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 MPU(37)와,

상기 MPU(37)로부터 출력되는 제어신호에 의해 급수관(4)의 압력, 저수조(6)의 수위, 잔존하는 물의 량 등을 수치로서 표시하는 디스플레이부(42)와,

상기 MPU(37) 및 디스플레이부(42) 사이에 연결되어 MPU(37)의 제어신호로서 디스플레이부(42)를 구동하는 드라이브(41)와,

상기 MPU(37)의 제어신호에 의해 지하수를 펌핑하는 모터펌프(3)를 온.오프시키는 스위칭부(36)와,

상기의 모든 입력데이터와 출력데이터를 일시적으로 저장하는 이이피롬(40)과,

시스템을 조작하기 위한 각종 버튼이 구비된 조작부(34)로 구성된 것을 특징으로 하는 무인 급수장치.