KR100414760B1

KR100414760B1 - 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치

Info

Publication number: KR100414760B1
Application number: KR10-2001-0028561A
Authority: KR
Inventors: 김우구; 이요상; 신강욱; 홍성택
Original assignee: 한국수자원공사
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2004-01-13
Also published as: KR20020089733A

Abstract

본 발명은 댐과 호소, 바다와 같은 물 속에서 수심에 따라 수질데이터를 계측하거나 동식물의 분포 등과 같은 수중환경을 모니터링하기 위하여 계측장비나 모니터링장비 등을 싣고 수중을 왕복하는 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치에 관한 것으로, 계측장비(558)가 수중데이터를 획득할 수 있도록 계측장비(558)를 수중으로 수직왕복시키는 계측장비구동수단(500)과; 상기 계측장비구동수단(500)에 의해 수중을 수직으로 왕복하는 계측장비 (558)의 수중계측 작업환경을 설정하고 이를 표시하는 설정표시수단(300)과; 상기 설정표시수단(300)에 의해 설정된 계측장비(558)의 수중계측 작업환경에 따라 계측장비구동수단(500)을 제어하는 중앙제어수단(200)과; 상기 계측장비구동수단(500)의 계측장비(558)를 통하여 수집되는 수중데이터와 설정표시수단(300)에 의해 설정된 수중계측 작업환경 데이터를 중앙제어수단(200)의 제어에 의해 원격의 사용자에게 무선으로 전송하는 무선통신수단(400)과; 태양광을 통하여 전원을 발생시켜 상기의 각 수단에 안정적인 전원을 공급하는 전원공급수단(100)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치 { The Submerged Reciprocating Apparatus for Measuring Data of Under The Water }

본 발명은 수중물체 왕복 이동장치에 관한 것으로, 상세히는 댐과 호소, 바다와 같은 물 속에서 수심에 따라 수질데이터를 계측하거나 동식물의 분포 등과 같은 수중환경을 모니터링하기 위하여 계측장비나 모니터링장비 등을 싣고 수중을 수직 왕복하는 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치에 관한 것이다.

일반적으로 수심에 따라 수온, 탁도, 수소이온농도(pH) 등의 수질데이터를 계측하거나 동식물의 분포 등의 다양한 수중환경을 모니터링하기 위하여 호소위의 부유물체 위에 각종 제어장치와 수중왕복에 필요한 구동장치 등을 구비하고, 상기 구동장치에 의해 계측장비 등을 수중이동물체에 탑재하고 상기 구동장치의 드럼에 감겨진 와이어에 상기 수중이동물체를 연결하여 수중으로 잠수시키고 제어장치에 입력된 측정방식에 따라 구동장치를 구동시켜 수중이동물체가 왕복운동을 하며, 상기 수중이동물체에 탑재된 계측장비가 필요한 요건에 부합하는 환경에서 각 데이터를 수집한다. 상기 수집된 데이터는 제어장치의 기억소자에 저장되며, 전원의 공급은 배터리를 사용하거나 지면으로부터 도선을 사용하여 전원을 공급하여 모든 장치의 구동에 필요한 전원을 공급한다.

하지만, 상기와 같은 일반적인 수중물체 왕복 이동장치는 전원공급의 제약이 있었으며, 작동중 드럼에 감긴 와이어가 꼬이는 문제점이 있었고, 상기 와이어가 끊어지는 경우 와이어에 연결된 수중이동물체가 분실되는 경우가 발생하였으며, 수중물체 왕복 이동장치의 위치를 확인하기 어려운 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 수중물체 왕복 이동장치로 본 출원인에 의해 2000년 12월 19일자로 국내 특허등록(등록번호 특284359호)된 수중물체 왕복 이동장치가 개발되었다. 이는 전원의 공급을 수면위에서 직접 해결할 수 있도록 태양전지를 구비하고, 본 장치의 위치를 사용자에게 알려주는 통신수단을 구비하며, 와이어가 꼬이지 않도록 고안된 틀이 구비된 드럼을 사용하고, 수중이동물체의 분실을 방지하도록 도르래 및 뜨개, 폴대 및 무게추로 구성된 분실방지장치를 구비하여 종래의 장치에서 발생되었던 문제점을 해결하였다.

본 출원인에 의해 등록된 수중물체 왕복 이동장치는 종래의 제반문제점을 상당부분 해소하였음에도 불구하고, 첫째, 태양전지를 통한 전원공급이 안정적으로 이루어지지 못하는 문제점과, 둘째, 사용자가 원하는 측정깊이·측정시간·재측정시간 설정 등을 위하여 노트북을 제어장치와 연결하여 프로그램을 다운로드하여야하는 번거로운 문제점과, 셋째, 온도가 높은 한여름이나 온도가 매우 낮은 한겨울 날씨에서의 계측작업에 대한 고려와, 넷째, 계측장비의 데이터를 확인하기 위하여 직접 장비가 설치된 장소로 이동해야 하는 번거로운 문제점 등이 충분히 반영되지 못하였다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전원공급이 안정적으로 이루어지며, 사용자에 의해 작업환경이 용이하게 설정되고, 작업이 주변의 온도에 따라 구애받지 않으며, 계측된 데이터를 원격에서 용이하게 확인할 수 있도록 하는 수중물체 왕복 이동장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 드럼에 감긴 와이어의 꼬임을 종래의 장치보다 효과적으로 방지하고, 이 와이어에 연결된 계측장비를 수중에서 안정적으로 이동시키며, 와이어가 끊어지더라도 계측장비의 분실을 효과적으로 방지할 수 있는 수중물체 왕복 이동장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치는 호소 위를 이동하며 계측장비를 싣고 수중을 왕복하여 다양한 수중 데이터를 수집할 수 있도록 부선에 설치되는 수중물체 왕복 이동장치에 있어서, 상기 계측장비가 수중 데이터를 획득할 수 있도록 계측장비를 수중으로 수직왕복시키는 계측장비구동수단과; 상기 계측장비구동수단에 의해 수중을 수직으로 왕복하는 계측장비의 수중계측환경을 설정하고 이를 표시하는 설정표시수단과; 상기 설정표시수단에 의해 설정된 계측장비의 수중계측환경에 따라 계측장비구동수단을 제어하는 중앙제어수단과; 상기 계측장비구동수단의 계측장비를 통하여 수집되는 수중데이터와 설정표시수단에 의해 설정된 수중계측환경 데이터를 중앙제어수단의 제어에 의해 원격의 사용자에게 무선으로 전송하는 무선통신수단과; 태양광을 통하여 전원을 발생시켜 상기의 각 수단에 안정적인 전원을 공급하는 전원공급수단을 포함하여 이루어진다.

상기 전원공급수단은 태양광을 통하여 전기에너지를 생성하는 태양전지와; 상기 태양전지를 통하여 생성된 전기에너지를 제어하여 다수의 축전지를 충전시키는 태양광제어장치와; 상기 태양광제어장치가 다수의 축전지 중 방전된 축전지를 선택하여 전기에너지를 공급할 수 있도록 제어하며, 충전된 축전지를 선택하여 전원을 인출하는 전원이중화장치와; 상기 전원이중화장치를 통하여 축전지로부터 인가되는 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터와; 상기 인버터에 의해 변환된 교류전원을 부하에서 필요로 하는 직류전원으로 변환하여 공급하는 파워서플라이를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 중앙제어수단은 상기 계측장비구동수단과 설정표시수단과의 데이터 입출력을 담당하는 입출력포트와; 상기 무선통신수단과의 데이터 입출력을 담당하는 통신포트와; 수중물체 왕복 이동장치의 각 동작을 제어하기 위한 프로그램이 저장되는 롬과; 상기 입출력포트를 통하여 계측장비구동수단과 설정표시수단으로부터 전송되는 데이터를 저장하는 기억장치와; 임의의 접근이 가능한 기억장치인 램과; 상기 롬에 저장된 프로그램을 실행시킴으로써 수중물체 왕복 이동장치의 각 동작을 제어하는 중앙처리장치(CPU)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 계측장비구동수단은 상기 중앙제어수단의 제어에 의해 와이어드럼에 감긴 와이어의 감김과 풀림 동작을 구동시키는 구동모터를 포함하여 이루어진 구동모터부와; 상기 와이어드럼에 감기는 와이어의 꼬임을 방지하기 위한 와이어꼬임방지부와; 상기 와이어드럼에 감진 와이어의 풀림과 감김시 와이어가 지정된 경로를 이탈하거나 흔들리지 않도록 경로를 설정하는 와이어이탈방지부와; 상기 와이어이탈방지부를 통하여 안정적으로 이동하는 와이어의 풀림과 감김에 따라 광센서를 통하여 상기 와이어의 일단에 연결된 계측장비가 위치된 수심을 측정하는 수심측정부와; 상기 계측장비가 연결된 와이어가 절단되어도 계측장비가 분실되지 않도록 계측장비를 지지하는 분실방지부를 포함하여 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 수중물체 왕복 이동장치의 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 수중물체 왕복 이동장치의 전체 시스템 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 수중물체 왕복 이동장치의 각 구성부에 전원을 공급하기 위한 전원공급수단의 블록구성도,

도 4는 본 발명에 따른 수중물체 왕복 이동장치의 각 구성부를 제어하는 중앙제어수단의 블록구성도,

도 5는 본 발명에 따른 수중물체 왕복 이동장치의 설정표시수단의 구성도,

도 6은 상기 도 5의 설정표시수단에 의해 설정되는 작업환경 메뉴의 일례를 나타낸 개념도,

도 7은 본 발명에 따른 수중물체 왕복 이동장치의 계측장비구동수단의 상세구성도,

도 8은 본 발명에 따른 계측장비구동수단의 와이어꼬임방지부 사시도,

도 9는 본 발명에 따른 계측장비구동수단의 와이어이탈방지부 중 와이어이송부의 확대구성도,

도 10은 본 발명에 따른 계측장비구동수단의 와이어이탈방지부 중 도르래부의 확대구성도,

도 11은 본 발명에 따른 수중물체 왕복 이동장치의 동작을 나타내는 순서도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 전원공급수단 111 : 태양전지

112 : 태양광제어장치 113 : 전원이중화장치

114 : 인버터 115 : 파워서플라이

116 : 제1축전지 117 : 제2축전지

200 : 중앙제어수단 211 : 중앙처리장치(CPU)

212 : 기억장치(MEMORY) 213 : 롬(ROM)

214 : 램(RAM) 215 : 통신포트

216 : 입출력포트 300 : 설정표시수단

310 : 표시부 311 : 전원램프

312 : 에러램프 313 : 모터동작램프

314 : 자동동작램프 315 : 설정모드동작램프

318 : LCD화면 320 : 설정부

321 : 전원버튼 322 : 상측이동버튼

323 : 메뉴버튼 324 : 좌측이동버튼

325 : 확인버튼 326 : 우측이동버튼

327 : 리셋버튼 328 : 하측이동버튼

329 : 취소버튼 330 : 온도계

340 : 환풍기 350 : 히터

400 : 무선통신수단 411 : 무선송수신기

412 : 안테나 500 : 계측장비구동수단

510 : 구동모터부 511 : 구동모터

512 : 모터축 513 : 와이어드럼

514 : 와이어 520 : 와이어꼬임방지부

521 : 제1벨트 522 : 벨트풀리

523 : 회전체 523a : 나선홈

524 : 왕복체 524a : 볼

524b : 와이어홀더 525 : 가이드바

530 : 와이어이탈방지부 531 : 와이어이송부

532 : 제2벨트 533 : 동력축

534 : 동력롤러 535 : 무동력롤러

541 : 도르래부 542 : 도르래

543 : 지지대 544 : 이탈방지캡

545 : 이탈방지캡지지대 546 : 와이어파이프

550 : 분실방지부 551 : 가이드레일

552 : 가이드레일지지대 553 : 가이드레일지지대핀

554 : 계측장비고정기 555 : 분실방지체

556 : 리미트스위치 557 : 리미트터치볼

558 : 계측장비 560 : 수심측정부

561 : 기준거리계 562 : 광센서반사판

563 : 광센서 600 : 부선

610 : 부력구 620 : 안전난간

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전체 시스템 구성도이다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수중물체 왕복 이동장치는 부력구(610)에 의해 수면위에 떠있는 부선(600) 위에 설치되는데, 상기 부선(600)에는 본 발명의 수중물체 왕복 이동장치를 보호하기 위한 안전난간(620)이 설치되어 있다. 이 안전난간(620)의 상부에는 태양으로부터 전송되는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지(111)가 설치되어 있으며, 부선(600)의 양쪽에는 상기 태양전지(111)에 의해 획득된 전기에너지를 저장하는 제1축전지(116)와 제2축전지(117)가 구비되어 있다.

상기 부선(600)에 설치되는 본 발명의 수중물체 왕복 이동장치의 전체적인 구성을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수중물체 왕복 이동장치는 각 구성부에 전원을 공급하는 전원공급수단(100)과, 각 구성부의 동작을 제어하는 중앙제어수단(200)과, 본 발명에 의한 수중데이터 계측 작업환경을 설정하고 설정된 내용을 표시하는 설정표시수단(300)과, 원격의 사용자와 데이터를 무선으로 송수신하기 위한 무선통신수단(400)과, 계측장비(558)를 통하여 수중데이터를 획득하는 계측장비구동수단(500)을 포함하여 이루어진다.

상기 전원공급수단(100)은 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지(111)와, 상기 태양전지(111)에서 발생되는 전기에너지를 제어하는 태양광제어장치(112)와, 상기 태양광제어장치(112)로부터 전기에너지를 전송받아 제1축전지(116) 및 제2축전지(117)를 충전시키고 상기 제1,2축전지(116)(117)의 충전상태를 확인하여 부하로 전원을 공급해 주는 전원이중화장치(113)와, 직류전원을 교류전원으로 바꾸어 주는 인버터(114)와, 상기 인버터에 의해 변환된 교류전원을 직류전원으로 변환하여 중앙제어수단(200) 및 무선통신수단(400)으로 전원을 공급해 주는 파워서플라이(115)를 포함한다.

상기 중앙제어수단(200)은 중앙처리장치(CPU ; Central Processing Unit)(211)와, 입출력 데이터를 저장할 수 있는 기억장치(MEMORY)(212)와, 제어프로그램을 기억하는 읽기전용 기억장치인 롬(ROM ; Read Only Memory)(213)과, 임의로 접근이 가능한 기억장치인 램(RAM ; Random Access Memory)(214)과, 무선송수신기를 이용하여 사용자와 데이터를 송수신할 수 있도록 하기 위한 통신포트(215)와, 모든 제어신호의 통로 역할을 하는 입출력포트(216)를 포함한다.

상기 설정표시수단(300)은 전원 및 모터의 동작상태를 확인할 수 있도록 LED램프와 LCD화면으로 구성된 표시부(310)와, 전원의 온/오프 및 동작모드, 설정모드, 온도모드 등의 값을 설정하기 위한 설정부(320)를 포함한다. 또한, 상기 설정표시수단(300)에는 주변의 온도를 측정하는 온도계(330)와, 측정된 주변온도가 설정된 상한온도보다 높을 경우 작동되는 환풍기(340)와, 주변온도가 설정된 하한온도보다 낮을 경우 작동되는 히터(350)를 포함한다.

상기 무선통신수단(400)은 계측장비구동수단(500)을 통하여 획득되는 수중데이터 및 설정표시수단(300)에 의해 작업환경이 설정된 설정데이터를 원격의 사용자에게 송수신할 수 있는 소출력의 무선송수신기(411)와, 무선송수신기 안테나(412)로 구성된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 무선통신수단(400)은 전파관리법상 통신기기의 인허가 및 무선사용료가 필요 없는 소출력의 무선송수신기와 안테나를 사용하여 멀리 떨어진 사용자와 통신을 할 수 있도록 한다. 따라서, 계측장비구동수단(500)에 의해 측정한 수중데이터 및 작업설정상태 등을 사용자에게 미리 정해진 시간에 송신을 해 주거나, 사용자에 의하여 상기와 같은 데이터를 요구하는 신호를 수신하였을 경우에 상기의 무선통신수단(400)이 해당 데이터를 사용자에게 전송하게 된다.

상기 계측장비구동수단(500)은 와이어드럼(513)에 감긴 와이어(514)의 일측끝에 계측장비(558)를 연결하여 상기 계측장비(558)가 와이어(514)의 풀림과 감김에 따라 수중을 수직 왕복하며 수중데이터를 계측할 수 있도록 구성되는데, 여기에는 상기 중앙제어수단(200)의 제어에 의해 와이어드럼(513)에 감긴 와이어(514)의 감김과 풀림 동작을 구동시키는 구동모터부(510)와, 상기 와이어(514)의 풀림과 감김시 와이어 꼬임을 방지하기 위한 와이어꼬임방지부(520)와, 상기 와이어(514)의 풀림과 감김시 와이어(514)가 지정된 경로를 이탈하거나 흔들리지 않도록 경로를 설정하는 와이어이탈방지부(530)와, 상기 계측장비(558)가 연결된 와이어(514)가 절단되어도 계측장비(558)가 분실되지 않도록 계측장비(558)를 지지하는 분실방지부(550)와, 상기 계측장비(558)가 연결된 와이어(514)의 풀림과 감김에 따라 수심을 측정하는 수심측정부(560)를 포함한다. 상기 와이어(514)에 연결된 계측장비(558)가 수중으로 수직 왕복하는 부선(600)의 하부에는 수심의 초기상태를 결정하기 위한 리미트스위치(556)가 설치되고, 계측장비(558)가 연결된 와이어(514)에는 상기 리미트스위치(556)를 동작시키는 리미트터치볼(557)이 구비된다.

이하, 상술한 본 발명의 각 구성을 동작과 연관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 태양광을 이용하여 발생되는 전원을 부하에 안정적으로 공급하기 위한 전원공급수단(100)을 도시한 것이다.

본 발명의 수중물체 왕복 이동장치의 동작에 필요한 전원을 공급하기 위하여 태양전지(111)는 태양 빛에너지를 전기에너지로 바꾸어 태양광제어장치(112)에 인가하고, 태양광제어장치(112)에 인가된 전기에너지는 전원이중화장치(113)의 제어에 의해 제1,2축전지(116)(117)를 충전시키고 상기 제1,2축전지(116)(117)에 충전된 전원은 인버터(114)를 통하여 교류전원으로 변환되어 구동모터부(510) 및 환풍기(340), 히터(350) 등에 공급된다. 중앙제어수단(200) 및 무선통신수단(400)은 직류전원을 사용함으로 상기 인버터(114)에서 변환된 교류전원은 파워서플라이(115)를 통하여 직류전원으로 변환된 후 각각 공급된다.

이 때, 전원이중화장치(113)는 태양광제어장치(112)로부터 인가되는 전기에너지를 제어하여 먼저 제1축전지(116)를 충전시키고, 제1축전지(116)의 충전이 완료되면 제1축전지(116)에 충전된 전원을 인버터(114)와 파워서플라이(115)를 통하여 각 구성부에 공급하는 동시에 제2축전지(117)를 충전시킨다. 또한, 제2축전지(117)의 충전이 완료되고 제1축전지(116)가 방전되었을 경우 전원이중화장치(113)는 이를 감지하여, 제2축전지(117)에 충전된 전원을 각 구성부에 공급하는 동시에 제1축전지(116)를 충전시킨다. 즉, 전원이중화장치(113)는 축전지가 방전되어 각 구성부의 동작이 정지되기 전에 이를 감지하여 전원이 충전된 축전지로부터 각 구성부에 전원을 공급하는 동시에 다른 하나의 축전지를 계속하여 충전시키는 역할을 수행하는 것이다.

도 4는 본 발명의 각 구성부를 제어하는 중앙제어수단의 상세 블록도이다.

도 4에 도시된 중앙제어수단(200)의 롬(213)에는 사용자에 의해 작성된 수중물체 왕복 이동장치의 제어프로그램 및 통신프로그램 등의 프로그램이 기억되며, 중앙처리장치(211)는 이 프로그램을 램(214)을 통하여 실행한다. 기억장치(212)에는 중앙처리장치(211)의 제어에 의해 설정표시수단(300)에 설정된 설정데이터 및 계측장비(558)에 의해 획득된 수중데이터 등의 데이터가 저장되며, 통신포트(215)는 기억장치(212)에 저장된 데이터를 무선통신수단(400)에 전송하여 사용자에게 무선으로 송신하거나 무선통신수단(400)을 통하여 사용자로부터 수신되는 데이터를 전송받는다. 상기 중앙제어수단(200)과 설정표시수단(300) 및 계측장비구동수단 (500)과의 각종 데이터 입출력은 입출력포트(216)를 통하여 이루어진다.

도 5는 본 발명의 설정표시수단(300)을 도시한 것이고, 도 6은 상기 도 5의 설정표시수단(300)에 의해 설정되는 작업환경 메뉴의 일례를 도시한 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 설정표시수단(300)은 크게 계측장비(558)의 수중데이터 계측작업환경을 설정하는 설정부(320)와, 설정된 내용을 나타내는 표시부(310)로 구분되는데, 상기 설정부(320)에는 전원을 온/오프하기 위한 전원버튼(321)과, 메뉴를 선택하여 설정할 수 있도록 하는 메뉴버튼(323)과, 선택한 메뉴를 확인하는 확인버튼(325)과, 선택한 메뉴를 취소하는 취소버튼(329)과, 작업환경을 설정할 때 메뉴를 상하좌우로 이동시키기 위한 상/하/좌/우 이동버튼(322)(328)(324)(326)과, 작업환경을 초기화시키는 리셋버튼(327)을 포함하여 이루어진다.

상기 표시부(310)는 전원의 온/오프 상태를 나타내는 전원램프(311)와, 계측장비구동수단(500)에 에러가 발생될 경우 이를 표시하는 에러램프(312)와, 구동모터부(510)의 동작상태를 나타내는 모터동작램프(313)와, 구동모터부(510)의 동작모드가 자동으로 설정되어 있을 경우 이를 나타내는 자동동작램프(314)와, 현재의 상태가 설정모드인지를 나타내는 설정모드동작램프(315)를 구비하며, 또한 상기 설정부(320)에 의해 설정되는 작업환경의 상태를 문자로 표시해주는 LCD화면(318)을 포함한다.

상기 설정부(320)에 의해 설정되는 작업환경의 메뉴는 도 6에 도시된 바와 같이, 크게 동작모드·설정모드·온도모드로 구분된다. 상기 동작모드는 자동동작·반자동동작·수동동작을 설정할 수 있으며, 설정모드는 측정깊이·측정횟수·측정시간·재측정시간 등을 설정할 수 있다. 또한, 온도모드는 상한온도·하한온도를 설정할 수 있다.

상기의 작업환경이 설정되는 과정은 먼저 메뉴버튼을 선택하면 표시부(310)의 LCD화면(318)에 모드선택화면이 나타나며, 상측이동버튼(322)을 선택하거나 하측이동버튼(328)을 선택하여 동작모드·설정모드·온도모드 중 하나를 선택한 후 확인버튼(325)을 선택한다.

상기에서 동작모드를 선택하였을 경우에 동작선택화면이 나타나므로, 상측이동버튼(322)을 선택하거나 하측이동버튼(328)을 선택하여 원하는 동작, 즉 자동,반자동, 수동을 선택한 후 확인버튼(325)을 선택한다. 여기에서 취소버튼(329)을 선택하게 되면 모드선택화면으로 되돌아가 처음부터 설정을 다시한다.

모드선택화면에서 설정모드를 선택하게 되면 설정모드선택화면이 나오며, 측정깊이를 선택하였을 경우 깊이설정화면이 나오고 상측이동버튼(322)을 누르거나 하측이동버튼(328)을 눌러 측정깊이를 설정할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 측정깊이의 단위는 미터이며, 소수점 한자리까지 나타낼 수 있도록 하였다. 또한, 측정횟수, 측정시간, 재측정시간 또한 상기 측정깊이 설정과 동일한 과정을 거쳐 설정된다.

모드선택화면에서 온도모드를 선택하게 되면 온도선택화면이 나오며, 상한온도를 선택하였을 경우 온도설정화면이 나오며, 상측이동버튼(322)을 누르거나 하측이동버튼(328)을 눌러 온도를 설정할 수 있다. 상기 온도모드에 의해 설정된 상한온도 및 하한온도에 따라 중앙제어수단(200)은 온도계(330)를 통하여 주변온도를 계속하여 측정하고, 측정된 온도가 상한온도 이상이 되는 경우 환풍기(340)를 동작시키며, 측정된 온도가 하한온도 이하가 되면 히터(350)를 동작시킨다. 상기 모든 설정값은 확인버튼(325)을 누름으로 설정이 되며, 취소버튼(329)을 누르게 되면 전화면으로 되돌아간다.

도 7은 본 발명에 따른 계측장비구동수단(500)의 상세구성도로서, 상기 계측장비구동수단(500)은 상술한 바와 같이 구동모터부(510), 와이어꼬임방지부(520), 와이어이탈방지부(530), 분실방지부(550) 및 수심측정부(560)를 포함하여 이루어지는데, 상기 구동모터부(510)는 전원공급수단(100)으로부터 전원을 공급받아 중앙제어수단(200)의 제어에 의해 구동되는 구동모터(511)와, 상기 구동모터(511)의 모터축(512)에 고정설치된 와이어드럼(513)을 포함하여 이루어진다. 상기 와이어드럼(513)에는 강철로 이루어진 와이어(514)가 감겨져 있으며, 이 강철와이어(514)의 일측단에는 수중을 수직 왕복하며 수심에 따른 수중데이터를 계측하는 계측장비(558)가 연결되어 있다.

도 8은 상기 와이어꼬임방지부(520)의 사시도로서, 와이어꼬임방지부(520)는 상기 구동모터(511)의 모터축(512)과 제1벨트(521)를 통하여 연결되어 회전력을 전달받는 벨트풀리(522)와, 상기 벨트풀리(522)에 축결합되고 외주에 나선홈(523a)이 형성된 회전체(523)와, 와이어(514)가 관통되는 와이어홀더(524b)를 구비하고 상기 회전체(523)에 형성된 나선홈(523a)을 따라 회전체(523)의 상하를 왕복하도록 내부에 볼(524a)이 설치된 왕복체(524)와, 상기 왕복체(524)의 왕복을 안내하기 위한 가이드바(525)를 포함하여 이루어져 있다.

구동모터(511)가 정회전을 하게 되면 와이어(514)가 와이어드럼(513)으로부터 풀리게 되는데, 이때 제1벨트(521)에 의해 벨트풀리(522)와 회전체(523)가 회전을 하게 되고, 회전체(523)의 회전에 따라 왕복체(524)가 회전체(523)의 나선홈(523a)을 따라 상하로 반복적인 왕복운동을 하게 되어 이 왕복체(524)의 와이어홀더(524b)를 관통하는 와이어(514)는 차례차례 풀리게 된다. 이때, 왕복체(524)에는 회전체(523)의 나선홈(523a)을 따라 이동할 수 있도록 볼(524a)이 구비되어 있으며, 왕복체(524)의 안정적인 이동을 위하여 회전체(523)에 결합된 왕복체(524)의 타측은 가이드바(525)에 슬라이드 가능하게 결합되어 있다. 만약, 구동모터(511)가 역회전을 하게 되면 와이어(514)가 상기 왕복체(524)를 통하여 회전체(523)의 상하부를 왕복하며 와이어드럼(513)에 감기게 됨으로 와이어(514)가 와이어드럼(513)의 한곳에 몰려 꼬이게 되는 경우가 발생되지 않는다.

상기 와이어이탈방지부(530)는 계측장비(558)가 연결된 와이어(514)의 이동속도를 일정하게 유지하는 와이어이송부(531)와, 와이어(514)의 이탈을 방지하며 수평으로 이동하는 와이어(514)의 이동방향을 수중 수직방향으로 전환하는 도르래부(541)를 포함한다.

도 9는 상기 와이어이송부(531)를 확대 도시한 것으로, 상기 와이어이송부(531)는 상기 와이어꼬임방지부(520)의 밸트풀리(522)에서 발생되는 회전력을 제2벨트(532)를 통하여 전송받아 회전하는 동력축(533)과, 상기 동력축(533)에 연장 형성되어 동력축(533)의 회전에 따라 회전하는 동력롤러(534)와, 상기 동력롤러(534)와 대응되도록 맞물려 동력롤러(534)의 회전에 따라 역회전하는 무동력롤러(535)로 이루어져, 상기 동력롤러(534)와 무동력롤러(535) 사이를 관통하는 와이어(514)를 일정한 속도로 이동시킨다. 즉, 와이어(514) 끝에 연결된 계측장비(558)의 자체무게의 의해 계측장비(558)가 수중으로 하강될 경우 계측장비(558)의 자체부력 등에 의해 하강이 제대로 이루어지지 않는 것을 방지하기 위한 것으로, 밸트풀리(522)의 회전에 따라 제2벨트(532)로 연결된 동력축(533)이 회전하면 동력롤러(534)와 무동력롤러(535) 사이에 위치한 와이어(514)는 계측장비(558)의 무게와는 상관없이 일정한 속도로 하강하거나 상승하게 된다.

도 10은 상기 도르래부(541)를 확대 도시한 것으로, 이 도르래부(541)는 상기 와이어이송부(531)를 통하여 수평으로 이동하는 와이어(514)의 이탈을 방지하며 와이어(514)의 이동방향을 수직하향으로 전환하기 위하여 부선(600)에 지지대(543)를 통하여 고정되는 도르래(542)와, 상기 도르래(542)로부터 와이어(514)의 이탈을 방지하기 위하여 상기 지지대(543)에 이탈방지캡지지대(545)를 통하여 상기 도르래(542)의 상부에 고정되는 이탈방지캡(544)과, 상기 도르래(542)에 의해 이동방향이 수직 하향된 와이어(514)의 흔들림을 방지하기 위하여 상기 지지대(543)에 고정설치되어 내부에 와이어(514)를 관통시키는 원통형의 와이어파이프(546)를 포함한다. 상기 도르래(542)의 외주연에는 V자형 홈이 형성되어 와이어(514)의 이탈을 방지하며, 상기 와이어(514)가 관통된 와이어파이프(546)는 물결이나 파도 등에 의해 부선(600)이 흔들릴 경우 와이어(514)가 리미트스위치(556)에 접속되어 오류가 발생되는 것을 방지한다.

상기 분실방지부(550)는 와이어(514)에 연결된 계측장비(558)가 계측장비고정기(554)를 통하여 상하 슬라이드 가능하게 끼움 결합되어 수중을 안정적으로 수직왕복 할 수 있도록 가이드레일지지대(552)와 가이드레일지지대핀(553)을 통하여 부선(600)에 고정 결합되는 가이드레일(551)과, 상기 가이드레일(551)에 결합된 계측장비(558)와 연결된 와이어가 끊어지더라도 계측장비(558)가 분실되는 것을 방지하기 위하여 상기 가이드레일(551)의 하단에 고정되는 분실방지체(555)를 포함한다. 본 발명의 실시예에서 상기 가이드레일(551)은 2미터의 길이를 갖는 알루미늄으로 된 원통형으로 이루어져 상부에는 암나사가 형성되고 하부에는 수나사가 형성되어 사용자가 측정을 원하는 깊이 만큼 다수의 가이드레일(551)을 연장결합하여 사용할 수 있도록 하였다. 상기 가이드레일(551)에 계측장비고정기(554)를 연결하여 계측장비(558)가 수직으로 상기 가이드레일(551)을 따라 이동할 수 있으며, 가이드레일(551)의 맨 하단에 구비되는 분실방지체(555)는 원형의 바구니 모양으로 형성하여 와이어(514)가 끊어지더라도 가이드레일(551)을 끌어올리면 분실방지체(555)에 담긴 계측장비(558)를 회수할 수 있도록 하였다. 또한, 상기 부선(600)과 가이드레일(551)을 결합하기 위한 가이드레일지지대(552)의 외관은 고무로 이루어져 물결이나 파도에 흔들려도 가이드레일(551)에 영향을 주지 않도록 하였으며, 가이드레일 지지대핀(553)을 통하여 부선(600)과 가이드레일(551)이 이탈되지 않도록 하였다.

상기 수심측정부(560)는 상기 와이어이송부(531)의 상부에 설치되는 광센서반사판(562)이 부착된 기준거리계(561)와, 상기 광센서반사판(562)에 대칭되게 설치되어 와이어드럼(513)에 감긴 와이어(514)의 풀림과 감김에 따른 계측장비(558)의 수심을 측정하는 광센서(563)를 포함하여 이루어진다. 상기 광센서(563)는 리미트터치볼(557)이 리미트스위치(556)를 터치할 경우 수심을 초기화하고, 이후 측정되는 와이어(514)의 이동거리에 따라 계측장비(558)가 위치한 수심을 파악한다.

이하, 상기의 구성으로 이루어진 수중물체 왕복 이동장치가 동작되는 과정을 설명한다.

먼저, 단계 S110에서 사용자는 설정표시수단(300)을 통하여 계측장비(558)의 동작모드와, 설정모드와, 온도모드 등의 작업환경을 설정하며, 필요시 설정값을 변경한다. 즉, 계측장비(558)의 수중데이터 측정깊이를 몇 미터로 할 것인지, 측정시간을 몇 초로 할 것인지, 측정횟수를 몇 번으로 할 것인지와 재측정시간을 몇분으로 할 것인지, 상한온도와 하한온도를 몇도로 할 것인지를 결정한다.

이후, 단계 S120에서 동작모드가 자동일 경우에는, 단계 S130에서 리셋버튼(327)이 턴온되어 작업시작시간을 측정하게 된다. 단계 S140에서 설정된 작업시작시간이 되면, 단계 S150에서 구동모터(511)가 정회전 구동되어 와이어(514)에 연결된 계측장비(558)가 수중으로 하강하게 된다. 계측장비(558)의 하강시 수심측정부(560)를 통하여 수심이 측정되며 단계 S160에서 계측장비(558)가 설정된 측정깊이에 도달하게 되면, 단계 S170에서 구동모터(511)가 정지되고 계측장비(558)는 수중환경을 계측하여 수중데이터를 획득한다. 계측장비(558)에 의해 획득되는 수중데이터는 중앙제어수단(200)의 제어에 의해 무선통신수단(400)을 거쳐 무선으로 사용자에게 전송된다. 만약, 상기 단계 S120에서 동작모드가 자동이 아닐 경우에는 바로 단계 S150으로 이동하여 계측장비(558)가 설정된 측정깊이로 이동할 수 있도록 구동모터(511)가 구동되어 이후의 과정을 진행한다.

단계 S180에서 계측장비(558)의 측정시간이 완료되면, 단계 S190에서 설정된 측정횟수를 만족하였는지를 판단하여 측정횟수를 만족한 경우에는 단계 S200에서 구동모터(511)가 역회전 구동되어 단계 S210에서 계측장비(558)가 수심 초기지점으로 위치된다. 만약, 상기 단계 S190에서 설정된 측정횟수를 만족하지 못하는 경우에는 단계 S140으로 되돌아가 설정된 측정횟수를 만족할 때까지 수중데이터 계측을 반복한다.

상기의 과정은 예를 들어, 동작모드를 자동으로 설정하고, 측정깊이를 2미터로 설정하며, 측정횟수를 10회로, 측정시간을 60초로, 재측정시간을 60분으로 설정하였을 경우에는 먼저 구동모터(511)가 정회전되어 계측장비(558)가 수심 2미터로 하강한 후 60초 동안 정지되어 수질을 측정하고, 다시 2미터를 하강한 후 60초동안 정지되어 수질을 측정하는 과정을 10회 반복한다. 따라서, 계측장비의 전체 수직이동거리는 수심 20미터가 되며, 최종 10회의 측정과정이 끝나면 구동모터(511)는 역회전되어 계측장비(558)가 수심 원점에 위치된다. 상기의 과정에서 소요된 시간은 600초(계측장비 수중 이동시간 미포함)가 되며, 재측정시간을 60분으로 설정하였기 때문에 60분 후에 다시 상기의 과정을 반복하게 된다. 만약 동작모드의 설정이 반자동일 경우에는 상기와 같은 동작은 1회 시행된다.

일반적으로 계측장비(558)가 처음 수질 측정을 위해 하강시, 초기 위치가 수면의 정위치에 있지 않을 경우에는 정확한 수심에서의 동작이 이루어지지 않아 에러가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 계측장비(558)가 수면의 정위치에 있는가를 측정하기 위해 부선(600)에 리미트스위치(556)를 구비하여, 계측장비(558)와 연결되어 있는 리미트터치볼(557)이 상기 리미트스위치(556)를 터치하게 되면 상기의 접점신호를 파악하여 계측장비(558)가 정위치에 있음을 확인할 수 있도록 하였다. 상기와 같은 동작은 수중데이터 계측을 위해 계측장비(558)를부선(600)에서 처음 하강시킬 때 상기의 계측장비(558)가 수면의 정위치에 있지 않고 약간이라도 하강되어 있게 되면 구동모터(511)가 역회전하여 리미트터치볼(557)이 부선(600)의 리미트스위치(556)를 터치하게 함으로써 정위치에 있음을 확인하게 된다.

상기의 과정에서 중앙제어수단(200)은 온도계(330)를 통하여 주변온도를 계속하여 측정하며, 측정된 온도가 설정된 상한온도보다 높을 경우에는 환풍기(340)를 동작시키고, 측정된 온도가 설정된 하한온도보다 낮을 경우에는 히터(350)를 동작시킨다.

상기의 과정을 통하여 본 발명의 수질데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치는 수중을 수직 왕복하며 수중 데이터를 획득하고, 획득된 수질 데이터를 무선통신부를 통하여 사용자에게 무선으로 전송된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치는 전원공급수단의 전원이중화장치를 통하여 태양전지에서 발생되는 전원을 각 구성부에 안정적으로 공급하며, 노트북컴퓨터 등의 별도의 외부 제어수단을 이용하지 않고도 중앙제어수단과 설정표시수단을 통하여 사용자가 원하는 작업환경을 용이하게 설정하고 확인할 수 있는 효과가 있다.

또한, 계측장비구동수단의 와이어꼬임방지부를 통하여 와이어가 와이어드럼에서 풀리거나 감길 경우 발생될 수 있는 와이어 꼬임을 더욱 효과적으로 방지할 수 있으며, 분실방지부의 가이드레일과 분실방지체를 통하여 계측장비의 안정적인 이동 및 분실을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 온도계 및 환풍기, 히터를 통하여 주변의 온도에 대한 영향을 줄일 수 있으며, 무선통신수단을 통하여 계측장비로부터 획득되는 수중데이터 및 설정상태를 원격의 사용자에게 전송할 수 있는 효과가 있다.

Claims

호소 위를 이동하며 계측장비(558)를 싣고 수중을 왕복하여 다양한 수중데이터를 수집할 수 있도록 부선(600)에 설치되는 수중물체 왕복 이동장치에 있어서,

상기 계측장비(558)가 수중데이터를 획득할 수 있도록 계측장비(558)를 수중으로 수직왕복시키는 계측장비구동수단(500)과;

상기 계측장비구동수단(500)에 의해 수중을 수직으로 왕복하는 계측장비 (558)의 수중계측 작업환경을 설정하고 이를 표시하는 설정표시수단(300)과;

상기 설정표시수단(300)에 의해 설정된 계측장비(558)의 수중계측 작업환경에 따라 계측장비구동수단(500)을 제어하는 중앙제어수단(200)과;

상기 계측장비구동수단(500)의 계측장비(558)를 통하여 수집되는 수중데이터와 설정표시수단(300)에 의해 설정된 수중계측 작업환경 데이터를 중앙제어수단 (200)의 제어에 의해 원격의 사용자에게 무선으로 전송하는 무선통신수단(400)과;

태양광을 통하여 전원을 발생시켜 상기의 각 수단에 안정적인 전원을 공급하는 전원공급수단(100)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치.
제 1항에 있어서, 상기 전원공급수단(100)은

태양광을 통하여 전기에너지를 생성하는 태양전지(111)와;

상기 태양전지(111)를 통하여 생성된 전기에너지를 제어하여 다수의 축전지를 충전시키는 태양광제어장치(112)와;

상기 태양광제어장치(112)가 다수의 축전지 중 방전된 축전지를 선택하여 전기에너지를 공급할 수 있도록 제어하며, 충전된 축전지를 선택하여 전원을 인출하는 전원이중화장치(113)와;

상기 전원이중화장치(113)를 통하여 축전지로부터 인가되는 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터(114)와;

상기 인버터(114)에 의해 변환된 교류전원을 부하에서 필요로 하는 직류전원으로 변환하여 공급하는 파워서플라이(115)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치.
제 1항에 있어서, 상기 중앙제어수단(200)은

상기 계측장비구동수단(500)과 설정표시수단(300)과의 데이터 입출력을 담당하는 입출력포트(216)와;

상기 무선통신수단(400)과의 데이터 입출력을 담당하는 통신포트(215)와;

수중물체 왕복 이동장치의 각 동작을 제어하기 위한 프로그램이 저장되는 롬(213)과;

상기 입출력포트(216)를 통하여 계측장비구동수단(500)과 설정표시수단(300)으로부터 전송되는 데이터를 저장하는 기억장치(212)와;

임의의 접근이 가능한 기억장치인 램(214)과;

상기 롬(213)에 저장된 프로그램을 실행시킴으로써 수중물체 왕복 이동장치의 각 동작을 제어하는 중앙처리장치(211)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치.
제 1항에 있어서, 상기 계측장비구동수단(500)은

상기 중앙제어수단(200)의 제어에 의해 와이어드럼(513)에 감긴 와이어(514)의 감김과 풀림 동작을 구동시키는 구동모터(511)를 포함하여 이루어진 구동모터부(510)와;

상기 와이어드럼(513)에 감기는 와이어(514)의 꼬임을 방지하기 위한 와이어꼬임방지부(520)와;

상기 와이어드럼(513)에 감진 와이어(514)의 풀림과 감김시 와이어(514)가 지정된 경로를 이탈하거나 흔들리지 않도록 경로를 설정하는 와이어이탈방지부(530)와;

상기 와이어이탈방지부(530)를 통하여 안정적으로 이동하는 와이어(514)의 풀림과 감김에 따라 광센서(563)를 통하여 상기 와이어(514)의 일단에 연결된 계측장비(558)가 위치된 수심을 측정하는 수심측정부(560)와;

상기 계측장비(558)가 연결된 와이어(514)가 절단되어도 계측장비(558)가 분실되지 않도록 계측장비(558)를 지지하는 분실방지부(550)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치.
제 4항에 있어서, 상기 분실방지부(550)는

계측장비(558)가 계측장비고정기(554)를 통하여 상하 슬라이드 가능하게 끼움 결합되어 수중을 안정적으로 수직왕복 할 수 있도록 부선(600)에 고정 결합되는 가이드레일(551)과;

상기 가이드레일(551)에 결합된 계측장비(558)와 연결된 와이어(514)가 끊어지더라도 계측장비(558)가 분실되는 것을 방지하기 위하여 상기 가이드레일(551)의 하단에 고정되는 분실방지체(555)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치.
제 4항에 있어서, 상기 와이어이탈방지부(530)는

상기 구동모터부(510)의 구동에 따른 회전력을 벨트를 통하여 전송받아 회전하는 동력축(533)과, 상기 동력축(533)에 연장 형성되어 동력축(533)의 회전에 따라 회전하는 동력롤러(534)와, 상기 동력롤러(534)와 대응되도록 맞물려 동력롤러(534)의 회전에 따라 역회전하는 무동력롤러(535)로 이루어져 상기 동력롤러(534)와 무동력롤러(535) 사이를 관통하는 와이어(514)를 일정한 속도로 이동시키는 와이어이송부(531)와;

상기 와이어이송부(531)를 통하여 수평으로 이동하는 와이어(514)의 이탈을 방지하며 와이어(514)의 이동방향을 수직하향으로 전환하기 위하여 부선(600)에 지지대(543)를 통하여 고정되는 도르래(542)와, 상기 도르래(542)로부터 와이어(514)의 이탈을 방지하기 위하여 상기 지지대(543)에 이탈방지캡지지대(545)를 통하여 고정되는 이탈방지캡(544)과, 상기 도르래(542)에 의해 이동방향이 수직 하향된 와이어(514)의 흔들림을 방지하기 위하여 상기 지지대(543)에 고정설치되어 내부에 와이어를 관통시키는 와이어파이프(546)로 이루어진 도르래부(541)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치.
제 5항에 있어서, 상기 분실방지부(550)에는

계측장비(558)의 완전한 상승상태를 확인하기 위하여 부선(600)의 하부에 설치되는 리미트스위치(556)를 터치하기 위한 리미트터치볼(557)이 설치되는 것을 특징으로 하는 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치.
제 1항에 있어서, 상기 수중물체 왕복 이동장치에는

주변의 온도를 측정하는 온도계(330)와,

상기 온도계(330)를 통하여 측정되는 온도가 상기 설정표시수단(300)을 통하여 설정된 상한온도보다 높을 경우 중앙제어수단(200)의 제어에 의해 동작되는 환풍기(340)와,

상기 온도계(330)를 통하여 측정되는 온도가 상기 설정표시수단(300)을 통하여 설정된 하한온도보다 낮을 경우 중앙제어수단(200)의 제어에 의해 동작되는 히터(350)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중데이터 계측용 수중물체 왕복 이동장치.