KR100406239B1 - 노후수도관로의 누수감시시스템 - Google Patents

Abstract

지하에 매설된 노후수도관로를 주관 및 분기관로별, 담당 구역별로 블록화한 다음 상기 블록의 시점과 종점에 압력측정센서 또는 유량측정센서를 설치하여 측정된 압력값 또는 유량값을 소출력 무선방식으로 출력하므로 담당자의 휴대용 데이터수집기를 이용해 차량을 타고 다니며 모든 데이터를 수집후 관리용 컴퓨터에 연결하면 내장 프로그램에 의해 해당 데이터를 출력할 수 있는 노후수도관로의 누수감시시스템에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 노후수도관로의 누수감시시스템은, 측정대상지역의 전체 노후 수도관로를 주관 및 분기관로별, 담당 구역별로 블록으로 나누어 각 블록단위의 시작지점과 종단지점의 노후 수도관로(1)에 블록밸브(6)를 매개로 설치되는 압력측정센서(3)와 상기 압력측정센서(3)의 감지데이터를 전송하기 위한 현장데이터 수집/전송장치(8)가 상기 노후 수도관로(1)에 용접설치되고 상측의 개방부위가 무선안테나가 내설된 커버(9)로 덮여지는 방수보호함(7)내에 설치되어 이루어지는 누수감지장치(100A); 차량에 탑재상태로 이동하면서 상기 누수감지장치(100A)에 근접시켜 압력데이터를 무선수집할 수 있도록 된 휴대용 데이터수집기(15); 관리용 컴퓨터(17)와 누수표시현황판(18) 및 데이터기록/보관부(19)로 이루어져 상기 압력데이터를 수집한 상기 휴대용데이터수집기(15)를 연결하여 누수개소의 표시 및 해당 데이터를 저장하도록 된 원격관리센터(16)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발명임.

Description

노후수도관로의 누수감시시스템{WATER LEAKOUT DETECTION AND MONITORING SYSTEM}

본 발명은 측정대상지역의 지하에 매설된 노후수도관로를 주관 및 분기관로별, 담당 구역별로 블록화한 다음 각 블록단위의 시점과 종점에 해당하는 노후수도관로에 압력측정센서 또는 유량측정센서를 설치하여 측정된 압력값 또는 유량값을 소출력 무선방식으로 출력할 수 있도록 하고 담당자가 차량을 타고 다니며 휴대용 데이터수집기를 이용해 모든 데이터를 수집후 관리용 컴퓨터에 입력하면 내장 프로그램에 의해 해당 데이터를 출력할 수 있는 노후수도관로의 누수감시시스템에 관한 것이다.

인간생활에 있어 물은 없어서는 안될 중요한 물질이며 이것을 생산 하는데도 적지 않은 돈이 소요되고 있는 실정이다. 따라서, 지하매설 수도 관로의 누수측정은, 관로의 특성상 매우 장거리에 걸쳐 매설되어 있으며, 또한 많은 분기점에 연결된 소형 수도관로로 이루어져 있는 관계로 상기 수도관로들이 지나가는 지상의 이상한 증후, 즉 물이 새어 공중으로 솟거나 땅이 함몰되어 있는 상태 등을 보고 육안 또는 신고등으로 쉽게 알 수 있다. 그런데, 이들 수도관로가 소규모로 땅속에서스며들어 버리는 현상일 경우에는 감지가 어렵다는 것은 물론, 이 누수된 물은 이리 저리 옮겨다니며 다른 오염물질과 만나 지하수가 오염되고 있는 실정이다.

또한, 지하에 매설된 수도관로의 누수측정은 초음파 발생여부 또는 관로투입장치, 초단파 레이저에 의한 측정과 같은 방법등을 사용되고 있는 바, 이러한 방법은 매설관로의 위치를 정확히 파악하고 있어야 적용(GIS 구축등) 가능하도록 되어 있고 경비 또한 엄청나다. 이것 또한 누수가 발생된 이후의 측정이며, 누수와 동시에 위치를 파악하기 위해서는 현실적으로 많은 어려운 점들이 있었다.

한편, 상수도관의 누수를 공급량과 소모량과의 차로 비교하거나 담당직원이 심야에 현장을 돌아다니며 가청음식으로 파악하고 있으나 어느 지점에서 새고 있는지를 알 수 없어 새고있다는 상황만을 감지할 뿐이다. 누수되는 곳을 찾을려면 예상되는 현장에 가서 이곳저곳 진단하며 상당한 시간을 소비하고 있지만 그렇다고 효과적이고 만족할 만한 작업이 되지 못하고 있는 실정이다.

또한, 기존의 노후 수도관로에 누수감시시스템을 적용함에 있어 누출검출센서 및 부대설비를 설치하려면 관로를 일일이 되파고 되매우고 재포장하는 등 주로 토목공사가 차지하는 비중이 크고 복잡하며, 설치과정 중 노후 상수관로와 주변 타용도의 관로에 손상염려등을 고려하여 상기 누수감시시스템을 신설관과 같은 방식을 적용하기에 불합리 한점이 많았다, 따라서, 설치가 간단하며 경제적으로 단순한작업등이 될 수 있는 누수감시시스템이 필요하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 발명한 것으로, 측정대상지역의 노후수도관로를 주관 및 분기관로별, 담당 구역별로 블록으로 나누고 각 블록단위의 시작지점과 종단지점에 해당하는 노후수도관로에 압력측정센서 또는 유량측정센서를 설치하여 측정된 압력값 또는 유량값을 소출력 무선방식으로 출력하도록 함과 아울러 상기 압력값과 유량값을 무선수신할 수 있는 휴대용 데이터수집기를 차량에 탑재시켜 이동하면서 모든 데이터를 수집한 다음 관리용 컴퓨터에 입력시켜 내장 프로그램에 의해 해당 데이터를 출력할 수 있고, 이들을 유무선 또는 공중통신망과 연결하여 중앙감시망을 구축함으로 노후 수도관로의 누수 여부를 더 정확히 측정하여 감시할 수 있을 뿐만 아니라 경제적으로 설치 운영할 수 있는 노후수도 관로의 누수감시시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예로써 압력측정센서를 채용한 노후수도관로의 누수감지시스템의 설치구성도,

도 2 는 본 발명의 다른 실시예로써, 유량측정센서를 채용한 노후수도관로의 누수감지시스템의 설치구성도,

도 3 은 본 발명의 또다른 실시예로써, 압력측정센서와 유량측정센서를 채용한 노후수도관로의 누수감지시스템의 설치구성도,

도 4 는 본 발명에 따른 노후수도관로의 누수감지시스템에서 압력(유량)측정에 따른 누수검출작용을 설명하는 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 노후 수도관로 2 : 단자대

3 : 압력측정센서 4 : 유량측정센서

5 : 용접부 6 : 블록밸브

7 : 방수보호함 8 : 현장데이터수집/전송장치

9 : 커버 10 : 히터

15: 휴대용 데이터수집기 16 : 원격관리센터100A, 100B : 누수감지장치

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노후 수도관로의 누수감시시스템은, 측정대상지역의 전체 노후 수도관로를 주관 및 분기관로별, 담당 구역별로 블록으로 나누어 각 블록단위의 시작지점과 종단지점의 노후 수도관로(1)에 블록밸브(6)를 매개로 설치되는 압력측정센서(3)와 상기 압력측정센서(3)의 감지데이터를 전송하기 위한 현장데이터 수집/전송장치(8)가 상기 노후 수도관로(1)에 용접설치되고 상측의 개방부위가 무선안테나가 내설된 커버(9)로 덮여지는 방수보호함(7)내에 설치되어 이루어지는 누수감지장치(100A); 차량에 탑재상태로 이동하면서 상기 누수감지장치(100A)에 근접시켜 압력데이터를 무선수집할 수 있도록 된 휴대용 데이터수집기(15); 관리용 컴퓨터(17)와 누수표시현황판(18) 및 데이터기록/보관부(19)로 이루어져 상기 압력데이터를 수집한 상기 휴대용데이터수집기(15)를 연결하여 누수개소의 표시 및 해당 데이터를 저장하도록 된 원격관리센터(16)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예로써 누수감지수단으로서 압력측정센서를 채용한 노후수도관로의 누수감지시스템의 설치구성도를 나타내는 도면으로서, 본 실시예에 따른 누수감지장치(100A)는 지하에 매설된 노후수도관로(1)를 주관 및 분기관로별, 담당 구역별로 블록으로 나눈다음 상기 각 블록의 시작지점과 종단지점에 해당하는 노후수도관로(1)에 압력측정센서(3)를 각각 설치하고, 상기 압력측정센서(3)는 측정된 압력신호를 수집하여 전송할 수 있도록 된 현장데이터수집/전송장치(8)와 함께 방수보호함(7)내에 설치함과 더불어 상기 방수보호함(7)의 상측 개방부위는 무선안테나가 내설된 커버(9)로 덮여져 있다.그리하여 압력측정센서(3)와 현장데이터수십/전송장치(8)는 방수상태로 보호되어 측정 압력값을 외부로 소출력 무선송출하도록 하고, 담당자가 차량을 타고 이동하면서 휴대용 데이터수집기(15)로 모든 지역의 측정 압력데이터를 수집후 원격관리센터(16)의 관리용 컴퓨터(17)에 연결하여 내장 프로그램에 의해 해당 데이터를 출력할 수 있도록 되어 있다.

즉, 측정대상지역을 측정상 편의 및 측정데이터의 무선송출거리를 고려하여, 주관 및 분기관로별, 담당 구역별로 블록으로 나누고, 각 블록의 시작지점과 종단지점에 해당하는 노후 수도관로(1)에 블록밸브(6)를 매개로 압력측정센서(3)가 각각 설치되는 한편, 상기 압력측정센서(3)는 노후 수도관로(1)에 용접부(5)로 표시된 바와 같이 용접설치되는 방수보호함(7)내에 설치하여 부식이 방지되도록 이루어져 있다.아울러, 상기 방수보호함(7)내에는 압력측정센서(3)에서 측정된 압력값을 수집처리하는 현장데이터수집/전송장치(8)가 설치되고, 상기 방수보호함(7)을 덮는 커버(9)내에는 무선안테나(도시되지 않음)가 설치되어, 측정된 압력데이터를 외부로 무선송출할 수 있도록 되어 있다.상기 압력측정센서(3)는 스마트형으로 정밀도가 ±0.2 급이상으로 재현성이 뛰어나고 오차없이 측정가능하고, 소량의 누수에도 압력편차가 크게 작용하여 쉽게 판단이 되도록 분해능을 소숫점 2 자리까지 할 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.상기 현장데이터 수집/전송장치(8)가 내장된 방수보호함(7)은 땅속에 설치되고 그 상측 개방부위는 개폐가능한 커버(9)로 덮여져 있다. 그리하여 상부의 커버(9)를 열어 상기 압력측정센서(3)의 상태를 점검할 수 있는 한편 내부 결로를 막기 위해 방수보호함(7)내에는 히터(10)가 설치된다. 현장데이터 수집/전송장치(8)의 데이터출력선인 RS-485 케이블과 파워선은 측정 압력값의 유선전송을 위해 접속부재(20)를 통해 외부로 인출되며, 또한 커버(9)에 내설된 무선안테나로 연결되는 신호선은 방수씰링을 거쳐 커버(9)에 연결된다. 상기 커버(9)에는 위치표시로서 고유어드레스번호가 부여되어 있으며, 스크류타입으로 취부되어 특수공구를 사용하여 내부를 점검할 수 있도록 이루어져 있다.

상기 방수보호함(7) 내측의 압력측정센서(3)에서 측정되어 현장데이터 수집/전송장치(8)로부터 커버(9)내의 무선안테나로 전송된 압력데이터는 소출력 무선방식에 의거 외부로 출력되며, 이와 같이 무선송출되는 압력데이터는 차량에 탑재된 휴대용 데이터수집기(15)가 근접될 때 휴대용 데이터수집기(15)로 전송되어 수집되어지며, 이러한 수집작용은 측정대상지역을 이동하면서 이루어지게 된다. 그리고 압력데이터가 수집되어 있는 휴대용 데이터수집기(15)를 차량에서 꺼내어 원격관리센터(16)의 관리용 컴퓨터(17)에 접속하면 수집데이터가 관리용 컴퓨터(17)로 입력된 후 내장된 프로그램에 의해 처리되어 누수상태가 누수표시현황판(18)에 표시됨과 아울러 해당 데이터는 데이터기록/보관부(19)에 저장되어지게 된다.상기 현장데이터 수집/전송장치(8)는 검출기의 측정 신호값을 무선랜방식으로 송신하기 위한 장치로서 전송거리는 법적 허용거리를 고려하여 약 500 m 이내로 제한하게 되는 바, 각 전송장치(8)별로 정해 놓은 고유어드레스가 있어 설치장소등의 정보를 알 수 있으므로 휴대용 데이터수집기(15)로서 상기 고유어드레스를 호출하면 상기 현장데이터 수집/전송장치(8)로부터 데이터가 전송되어 입력하게 된다.

상기 휴대용 데이터수집기(15)는 각 누수측정장치(100A)들이 설치된 장소들을 차량으로 이동하면서 현장데이터 수집/전송장치(8)의 데이터를 수집 후 차량에서 꺼내서 원격관리센터(16)에 구비된 관리용 컴퓨터(17)에 접속시키면 데이터를 출력할 수 있게 된다. 상기 관리용 컴퓨터(17)는 상기 휴대용 데이터수집기(15)로 수집해온 데이터를 자체에 내장되어 있는 소프트웨어 프로그램에 의해 수집/저장/분석/정보제시/경보표시/상황표시/필요시 원격 신호전송등을 수행한다. 상기 누수표시현황판(18)은 압력측정센서(3)가 설치된 모든 장소와 현상황을 디지털지도상으로 디스플레이하여 알려준다.한편, 상기에서는 압력측정센서(3)를 채용하여 노후 수도관로(1)의 블록간 수압변동에 따른 누수여부를 검출하는 방법을 설명하였으나, 압력측정센서(3) 대신 부식정도 검출센서를 채용할 수도 있음은 당업자에게 명백한 것인데, 이는 전기저항 방식에 의한 관내 부식정도를 측정하여 그 데이터값을 원격관리센터에서 수집할 수 있도록 함으로써 관의 부식정도가 어느 정도인지를 감지하여 향후 관의 교체라든지 상수 수질의 상태를 파악할 수 있도록 하기 위한 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 노후수도관로의 누수감시시스템은 도 4 에 도시된 흐름도와 같이 해당 압력측정센서(3)에서 측정한 데이터가 현장데이터수집/전송장치(8)를 거치고 다시 휴대용 데이터수집기(15)로 받아 이것을 원격관리센터(16)의 관리용 컴퓨터(17)까지 전송되고 있다. 상기 현장데이터수집/전송장치(8)를 경우에 따라서는 방수보호함(7)대신에 도 3에 의거 후술되는 바와 같이 지상에 설치되는 파이프스탠숀(12)에 설치할 수도 있다.

도 2 는 본 발명의 다른 실시예로써, 누수감지수단으로서 유량측정센서가 채용된 노후수도관로의 누수감지시스템의 설치구성도를 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 실시예가 도 1 에 도시된 실시예와 다른 점으로 누수측정장치(100B)에 압력측정센서(혹은 부식센서)대신에 유량측정센서(4)만 설치되고 블록밸브(6)는 설치되지 않는다는 점으로서 측정 데이터가 압력데이터가 아니라 유량데이터라는 차이 이외에 처리방법은 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 실시예에서 채용되는 상기 유량측정센서(4)는 초음파 크램프-온식, 오리피스식 또는 현장여건에 따라 전자식으로 사용할 수 있고, 정밀도가 ±0.6 급이상으로 재현성이 뛰어나고 오차없이 측정가능하고, 소량의 누수에도 압력편차가 크게 작용하여 쉽게 판단이 되도록 분해능을 소숫점 2 자리까지 하도록 함이 바람직하다.

본 발명의 노후수도관로의 누수감시시스템은 도 4 에 도시된 흐름도와 같이 해당 유량측정센서(4)에서 측정한 데이터가 현장데이터수집/전송장치(8)를 거치고 다시 휴대용 데이터수집기(15)로 받아 이것을 원격관리센터(16)의 관리용 컴퓨터(17)에 입력시켜 내장 소프트웨어 프로그램에 의해 입력된 측정데이터를 여러 각도로 분석하므로 누수상황을 판독할 수 있도록 디스플레이하고 저장할 수 있도록 운영되고 있다. 여기서 유량측정센서(4)는 도 1의 실시예와 달리 주배관에 설치하되 설치간 거리를 충분히 유지하며 분기관은 단부에 설치하도록 한다.

도 3 은 본 발명의 또다른 실시예로써, 누수감지수단으로서 도 1 및 도 2에 도시된 압력측정센서와 유량측정센서가 각각 혼용된 노후수도관로의 누수감지시스템의 설치구성도를 나타내는 도면이다. 본 실시예에서는 누수측정장치(100A)와 누수측정장치(100B)가 적재적소에 배치되어 설치되게 되며, 특히 측정 데이터의 무선송출수단으로서 현장데이터 수집/전송장치(13)가 지상의 파이프스탠숀(12)에 설치되고, 압력측정센서(3)의 측정된 압력데이터는 단자대(2)를 통해 지상의 현장데이터 수집/전송장치(13)로 전송되어 무선송출될 수 있도록 하는 누수측정장치(100C)가 부가된 것이다.즉, 도 1과 같이 압력측정센서(3)는 노후수도관로(1)에 블록백브(6)를 매개로 설치되어 신호라인이 방수보호함(7)내에 설치되는 현장데이터 수집/전송장치(8)에 연결되므로써 측정된 압력데이터가 뚜껑(9)의 무선안테나를 통해 외부로 송출되도록 하거나 지상의 현장데이터 수집/전송장치(13)로 전송되어 무선송출되도록 하고, 유량측정센서(4)의 측정 유량데이터는 방수보호함(7)내에 설치되는 현장데이터 수집/전송장치(8)에 연결되어 측정된 압력데이터가 뚜껑(9)의 무선안테나를 통해 외부로 송출되도록 이루어진 실시예를 나타내는 것이다. 물론 유량측정센서(4)의 측정 유량데이터도 지상에 설치되는 현장데이터 수집/전송장치(13)로 전송되어 무선송출될 수 있음은 당업자에게 자명한 것이다.상기 파이프스탠숀(12)은 콘크리트베이스에 견고히 설치되며, 그 위에는 솔라밧데리(14), 무선안테나(24) 및 피뢰침(25) 등이 각기 설치되어 있다.

상기 압력측정센서(3)와 유량측정센서(4)는 본 실시예에서는 측정 데이터를 2 와이어 전송방식으로 전송할 수 있도록 이루어지고 DC 24V의 전원으로서 구동되도록 이루어진 것인 바, 상기 유량측정센서(4)는 노후 수도관로(1)에 초음파식을 파이프양옆에 수신/발신센서부를 설치하고 전송기부분은 땅속의 방수보호함(7) 또는 지상의 파이프스탠숀(12)에 설치하며, 나머지 유량계는 수도관로에 직접 프랜지식으로 취부할 수도 있다. 상기 현장데이터 수집/전송장치(8 또는 13)는 각 센서(3)(4)에서 측정된 데이터를 휴대용 데이터수집기(15)에 무선으로 송출하기 위해 각 센서(3)(4)로부터 수집된 아날로그신호를 디지털화하고 증폭/선별분석과정을 거쳐 송신하는 장치로 현장여건에 따라 지하 또는 지상 파이프스탠숀(12)에 부착한다. 그리고 각 센서(3)(4)들에 대해서는 각각에 고유어드레스가 부여되어 있어 이 어드레스를 호출하여 데이터를 수신받을 수 있다.

또한, 상기 현장데이터 수집/전송장치(8 또는 13)는 각 연산 및 기능을 수행하는 부분으로 1 칩 마이크로프로세서를 사용하여 통신을 위한 소프트웨어를 내장하고, 지하에 설치되는 경우에 방수보호함(7)에 내장하는 한편 근거리 통신을 한다. 그리고, 휴대용 데이터수집기(15)는 차량으로 이동하며 현장데이터 수집/전송장치(8 또는 13)의 데이터를 수집후 원격관리센터(16)의 데이터 처리장치(22)에 연결하면 모든 데이터를 모니터링할 수 있고, 이 데이터 처리장치(22)에는 관리용 컴퓨터(17), 누수표시 현황판(18) 및 타장소 정보컴퓨터(23)가 각각 연결되어 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 노후수도관로가 주관 및 분기관로별, 담당 구역별로 블록화되고 이 블록의 시점과 종점에 압력측정센서와 부식센서 또는 유량측정센서를 설치하여 측정된 압력값 또는 유량값을 소출력 무선방식으로 출력하게 되므로 차량탑재의 휴대용 데이터수집기를 이용하여 모든 데이터를 수집한 다음 관리용 컴퓨터에 연결하면 내장 프로그램에 의해 해당 데이터를 출력할 수 있고, 이들을 유무선 또는 공중통신망과 연결하여 중앙감시망을 구축함으로 노후 수도관로의 누수 감시를 더 정확히 측정하고 경제적으로 설치 운영할 수 있는 노후수도 관로의 누수감시시스템을 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 측정대상지역의 전체 노후 수도관로를 주관 및 분기관로별, 담당 구역별로 블록으로 나누어 각 블록단위의 시작지점과 종단지점의 노후 수도관로(1)에 블록밸브(6)를 매개로 설치되는 압력측정센서(3)와 상기 압력측정센서(3)의 감지데이터를 전송하기 위한 현장데이터 수집/전송장치(8)가 상기 노후 수도관로(1)에 용접설치되고 상측의 개방부위가 무선안테나가 내설된 커버(9)로 덮여지는 방수보호함(7)내에 설치되어 이루어지는 누수감지장치(100A); 차량에 탑재상태로 이동하면서 상기 누수감지장치(100A)에 근접시켜 압력데이터를 무선수집할 수 있도록 된 휴대용 데이터수집기(15); 관리용 컴퓨터(17)와 누수표시현황판(18) 및 데이터기록/보관부(19)로 이루어져 상기 압력데이터를 수집한 상기 휴대용데이터수집기(15)를 연결하여 누수개소의 표시 및 해당 데이터를 저장하도록 된 원격관리센터(16)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 노후 수도관로의 누수감시시스템.
2. 측정대상지역의 전체 노후 수도관로를 주관 및 분기관로별, 담당 구역별로 블록으로 나누어 각 블록단위의 시작지점과 종단지점의 노후 수도관로(1)에 설치되는 유량측정센서(4)와 상기 압력측정센서(4)의 감지데이터를 전송하기 위한 현장데이터 수집/전송장치(8)가 상기 노후 수도관로(1)에 용접설치되고 상측의 개방부위가 무선안테나가 내설된 커버(9)로 덮여지는 방수보호함(7)내에 설치되어 이루어지는 누수감지장치(100B); 차량에 탑재상태로 이동하면서 상기 누수감지장치(100B)에 근접시켜 압력데이터를 무선수집할 수 있도록 된 휴대용 데이터수집기(15); 관리용 컴퓨터(17)와 누수표시현황판(18) 및 데이터기록/보관부(19)로 이루어져 상기 압력데이터를 수집한 상기 휴대용데이터수집기(15)를 연결하여 누수개소의 표시 및 해당 데이터를 저장하도록 된 원격관리센터(16)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 노후 수도관로의 누수감시시스템.