상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액체관 네트워크 구축방법은, 하나 이상의 도선이 설치된 복수의 액체관이 연결관에 의해 단계적으로 상호 연결되어 설치된 액체관 네트워크 중 하나 이상의 액체관을 선택하고 선택된 액체관의 각 도선에 펄스시험기를 이용하여 펄스신호를 송출하여 반사 펄스신호를 수신하고, 반사 펄스신호를 분석하여 각 액체관의 누수여부를 탐지하는 액체관의 누수탐지 시스템에 대하여 액체관 네트워크를 구축하는 액체관 네트워크 구축방법으로서, 펄스시험기와 직접 연결되는 제 1 액체관의 도선을 통해 송출 및 수신된 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 수신하는 제 1 신호 수신단계; 반사 펄스신호의 수신시간을 통해 제 1 액체관의 도선길이 및 액체관 길이를 산출하는 제 1 산출단계; 제 1 액체관부터, 제 1 액체관과 각 연결관을 통해 단계적으로 연결되는 제 2 액체관까지 펄스신호의 전송경로를 설정하고, 전송경로에 포함된 각 액체관의 각 도선을 전기적으로 접속시키고 제 2 액체관의 도선의 종단을 쇼트시킴으로써 펄스신호의 전송경로를 설정하는 각 라우터에 설정된 전송경로를 포함하는 제어신호를 전송하는 경로 설정단계; 펄스시험기로부터 설정된 전송경로로 송출된 펄스신호에 대한 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 수신하는 제 2 신호 수신단계; 수신된 반사 펄스신호를 이용하여 제 2 액체관에 설치된 도선의 길이와 제 2 액체관의 길이를 산출하는 제 2 산출단계; 및 소정의 데이터베이스의 초기 위치데이터 필드에 제 1 액체관 및 제 2 액체관에 대한 수신된 반사 펄스신호의 파형, 수신시간, 도선길이 및 액체관 길이를 저장하는 데이터 저장단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 제 1 신호 수신단계 이전에, 액체관 네트워크를 구성하는 각 액체관의 아이디, 종류, 길이 및 매설위치와, 각 액체관에 설치되는 각 도선의 종류 및 길이와, 각 연결관의 아이디 및 종류와, 라우터의 아이디를 포함하는 액체관 네트워크 정보를 데이터베이스에 저장하는 데이터 입력단계를 더 포함하고, 경로 설정단계가, 제 1 액체관부터 제 2 액체관까지의 전송경로를 설정하는 설정단계; 및 각 라우터의 아이디 및 설정된 전송경로에 포함된 각 액체관의 아이디를 전송하는 전송단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 제 1 산출단계가, 수신된 반사 펄스신호의 수신시간을 이용하여 제 1 액체관의 도선길이를 산출하는 단계; 및 산출된 제 1 액체관의 도선길이를 이용하여 제 1 액체관의 길이를 산출하는 단계를 포함하고, 제 2 산출단계가, 수신된 반사 펄스신호의 수신시간을 이용하여 전송경로에 포함된 전체 액체관의 도선길이인 제 1 도선길이를 산출하는 단계; 전송경로에 포함된 각 액체관 중 제 2 액체관 이외의 액체관의 초기 위치데이터를 추출하는 단계; 추출된 각 액체관의 초기 위치데이터에 포함된 각 도선길이를 합산하여 제 2 도선길이를 산출하는 단계; 산출된 제 1 도선길이에서 합산된 제 2 도선길이를 감산하여 제 2 액체관의 도선길이를 산출하는 단계; 및 산출된 제 2 액체관의 도선길이를 이용하여 제 2 액체관의 길이를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 액체관 네트워크의 누수탐지시, 수신된 반사 펄스신호의 분석결과와 비교되는 기준값으로 이용되고, 손상되지 않은 각 액체관에 대한 반사 펄스신호의 파형, 수신시간, 도선길이 및 액체관의 길이를 포함하고, 주기적으로 업데이트되는 보정용 위치데이터가 저장되는 보정용 위치데이터 필드에 초기 위치데이터를 저장하는 초기값 설정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 하나 이상의 도선이 설치된 복수의 액체관으로 구성된 액체관 네트워크 중 소정의 액체관을 선택하여 선택된 액체관의 각 도선을 전기적으로 접속시켜 펄스신호의 전송경로를 설정하고, 설정된 전송경로로 펄스시험기를 이용하여 펄스신호를 송출하여 반사 펄스신호를 수신하고, 반사 펄스신호의 파형, 수신시간, 각 액체관에 설치된 도선의 길이 및 각 액체관의 길이를 포함하고 소정의 데이터베이스에 저장된 보정용 위치데이터와 수신된 반사 펄스신호의 분석결과를 비교 분석하여 각 액체관의 누수여부를 탐지하는 액체관의 누수탐지 시스템에 대하여 보정용 위치데이터를 주기적으로 보정하는 액체관의 누수탐지 시스템의 데이터 보정방법으로서, 액체관 네트워크 중 하나 이상의 액체관을 선택하여 전송경로를 설정하고, 선택된 각 액체관의 각 도선을 전기적으로 접속시키고 전송경로의 종단에 위치한 도선을 쇼트시킴으로써 전송경로를 설정하는 각 라우터에 설정된 전송경로를 포함하는 제어신호를 전송하는 경로 설정단계; 펄스시험기로부터 설정된 전송경로에 포함되는 각 액체관의 도선으로 송출된 펄스신호에 대한 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 수신하는 신호 수신단계; 수신된 반사 펄스신호와 전송경로에 포함된 각 액체관의 보정용 위치데이터가 상이한 경우, 각 액체관의 보정용 위치데이터를 반사 펄스신호에 따라 업데이트하는 업데이트 단계; 및 액체관 네트워크의 누수탐지를 수행하는 누수탐지 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 업데이트 단계가 수신된 펄스시험기 아이디를 키로 하여 전송경로를 추출하는 제 1 경로 추출단계와 추출된 전송경로에 포함된 각 액체관의 아이디를 키로 하여 데이터베이스로부터 각 액체관의 보정용 위치데이터를 추출하는 제 1 데이터 추출단계와 수신된 반사 펄스신호의 수신시간과 보정용 위치데이터의 수신시간을 비교하는 비교단계와 양 수신시간이 상이한 경우, 수신된 반사 펄스신호의 수신시간을 이용하여 액체관 네트워크를 구성하는 각 액체관에 설치된 각 도선의 길이를 산출하고, 산출된 각 도선의 길이를 이용하여 각 액체관의 길이를 산출하는 산출단계 및 수신된 반사 펄스신호의 파형, 반사 펄스신호의 수신시간, 산출된 각 도선의 길이 및 산출된 각 액체관의 길이를 데이터베이스의 보정용 위치데이터 필드에 업데이트하는 저장단계를 포함하고, 산출단계가 수신된 반사 펄스신호의 수신시간을 이용하여 선택된 각 액체관에 설치된 각 도선의 길이 및 각 액체관의 길이를 산출하는 제 1 산출단계와 선택된 각 액체관에 설치된 각 도선의 길이의 변화율 및 각 액체관의 길이의 변화율을 산출하는 변화율 산출단계와 데이터베이스로부터 선택된 액체관 이외의 액체관에 설치된 각 도선의 길이 및 각 액체관의 길이를 추출하는 데이터 추출단계와 및 추출된 각 도선의 길이 및 각 액체관의 길이에 각 변화율을 적용하여 변화된 각 도선의 길이 및 각 액체관의 길이를 산출하는 제 2 산출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 누수탐지 단계가, 액체관 네트워크 중 누수탐지를 실시할 하나 이상의 액체관을 선택하여 전송경로를 설정하고, 라우터로 설정된 전송경로를 포함하는 제어신호를 전송하는 경로 설정단계와 펄스시험기로부터 설정된 전송경로에 포함되는 각 액체관의 도선으로 송출된 펄스신호에 대한 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 수신하는 신호 수신단계 및 수신된 반사 펄스신호를 분석하는 신호 분석단계를 포함하고, 신호 분석단계가 수신된 펄스시험기 아이디를 키로 하여 전송경로를 추출하는 제 2 경로 추출단계와 추출된 전송경로에 포함된 각 액체관의 아이디를 키로 하여 데이터베이스로부터 각 액체관의 보정용 위치데이터를 추출하는 제 2 데이터 추출단계와 보정용 위치데이터에 반사 펄스신호의 파형 및 수신시간을 적용하여 각 액체관의 손상여부, 손상유형 및 손상위치를 산출하는 결과 산출단계; 및 산출된 결과를 출력하는 결과 출력단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 경로 설정단계가, 전송경로에 포함되는 각 액체관의 아이디를 선택 및 입력받는 입력단계 및 라우터의 아이디 및 각 액체관의 아이디를 전송하는 전송단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 출원인은 상기에서 제기한 문제점을 해결하기 위하여, 하나 이상의 도선이 설치된 복수의 상수도관으로 구성된 상수도 네트워크에 대하여 상기 도선으로 펄스신호를 송출하고 수신된 신호를 검사하여 상수도관의 손상여부를 검사하고 검사결과를 디스플레이하는 상수도 누수탐지 및 관리 시스템에 관한 대한민국 특허출원 제 10-2001-0043474 호를 이미 출원한 바 있다.
상기 특허출원 발명을 이용하여 상수도관을 검사함에 있어서, 상수도 네트워크의 설치시에 각 상수도관에 손상이 발생하지 않은 정상상태에서 매설된 도선의 길이 및 반사 펄스신호의 수신시간 등을 측정하고 측정된 데이터를 데이터베이스에 저장하여 기준값으로 활용하게 된다. 즉, 검사시에 수신된 반사 펄스신호와 데이터베이스에 저장된 데이터를 비교하여 액체관의 손상여부 및 손상위치를 측정할 수 있다.
그러나, 실제 시스템을 운영함에 있어서 주위환경, 특히 온도의 변화에 따라 펄스신호의 전송속도가 변하게 되고, 이에 따라 반사 펄스신호의 분석을 통해 산출되는 도선 및 액체관의 길이와 손상위치가 측정할 때마다 상이해지는 문제점이 있었다. 이러한 변화의 폭은 하나의 상수도관을 검사할 경우 미세한 수준이지만 전체 상수도 네트워크로 확장하여 검사할 경우 변화의 폭은 크게 증가하게 되므로, 잘못된 검사결과가 도출되게 된다. 이에 따라, 정확하고 정밀한 분석결과를 요하는 상수도 네트워크에 있어서 검사결과에 대한 신뢰도가 떨어지고, 상수도관의 손상위치를 잘못 측정함에 따라 유지보수에 드는 비용이 증가하는 문제점이 있었다. 따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안이 요청되었다.
따라서, 본 출원인은 상기와 같은 문제점을 해결하고 액체관을 이용하는 다른 관로에까지 적용범위를 확장시킨 개선된 본 발명을 제시한다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 장점, 특징 및 바람직한 실시례에 대해 상세히 설명한다.
도 1 은 액체관의 누수탐지 시스템의 구성도이다. 도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 액체관의 누수탐지 시스템은, 하나 이상의 도선이 설치된 복수의 액체관(10)이 연결관(20)에 의해 상호 연결되어 네트워크를 구성하고, 라우터(30)에 의해 각 도선 간에 전기적으로 접속되어 설정된 경로로 펄스신호를 송출하여 반사 펄스신호를 수신하고 수신된 반사 펄스신호를 전송하는 하나 이상의 펄스시험기(40)를 구비하는 액체관 네트워크(50), 반사 펄스신호를 수신 및 분석하여 액체관(10)의 상태를 파악하고 액체관 네트워크(50)의 정보를 디스플레이함으로써 모니터링 환경을 제공하는 중앙 모니터링 시스템(60), 인터넷 또는 유무선 통신망(70) 및 액체관 네트워크(50)를 관리하는 관리자 클라이언트(80)를 포함한다.
액체관 네트워크(50)는, 하나 이상의 도선이 삽입 또는 고정됨으로써 설치되는 복수의 액체관(10), 복수의 액체관을 상호 연결하는 연결관(20), 각 액체관에 설치된 각 도선 간의 전기적인 접속상태를 온/오프시킴으로써 펄스신호의 전송 경로를 설정하는 라우터(30) 및 액체관에 설치된 도선으로 펄스 신호를 송출하고 수신하는 펄스 시험기(40)를 구비한다.
액체관(10)은 펄스시험기(40)로부터 송출된 펄스신호가 전송되는 하나 이상의 도선을 구비한다. 만일 액체관에 누수가 발생하거나 파손된 경우 도선이 침수 또는 단선되므로 반사 펄스신호가 정상 상태와 상이하게 된다. 따라서 수신된 반사 펄스신호를 통해 도선의 상태 및 액체관의 상태를 파악할 수 있다.
라우터(30)는 연결관(20)에 의해 3 개 이상의 액체관이 다중 연결된 경우 펄스신호를 전송하여 테스트를 실시할 도선의 경로를 설정하거나, 자체 검사를 위하여 하나의 액체관에 설치된 도선을 쇼트시킨다. 라우터는 중앙 모니터링 시스템 (60)으로부터 라우터의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 수신하는 수신수단(미도시)을 구비하고, 바람직하게는 무선 수신수단을 구비한다.
펄스시험기(40)는 주기적으로 펄스신호를 발생 및 송출하며, 라우터(30)에 의해 도선의 경로가 설정되면 설정된 경로로 펄스신호가 전달된다. 또한, 펄스시험기는 도선의 종단에서 반사되어 돌아오는 반사 펄스신호를 수신하며, 도선의 어느 끝단 한쪽에만 설치하여 운용한다. 바람직하게는 누수의 정확한 위치를 찾기 위해 낮은 주파수의 펄스시험기인 반사측정기(TDR : Time Domain Reflectometer)를 사용한다. 펄스 시험기는 해당 펄스 시험기를 식별하기 위한 펄스 시험기 정보, 즉 펄스 시험기 아이디(ID)와 반사 펄스신호를 중앙 모니터링 시스템(60)으로 전송하기 위한 전송수단(미도시)을 구비하고, 바람직하게는 무선 전송수단을 구비한다.
액체관 네트워크에 대해서는 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
중앙 모니터링 시스템(60)은 라우터 제어신호를 전송하고, 펄스시험기 아이디와 반사 펄스신호를 수신 및 분석하여 도선의 상태와 각 액체관의 상태를 파악하고, 액체관 네트워크(50)의 정보를 디스플레이하며, 중앙 모니터링 서버(62), 관리자 데이터베이스(64), 파이프 네트워크 데이터베이스(66) 및 지리정보 데이터베이스(68)를 구비한다.
중앙 모니터링 서버(62)는 펄스신호가 전송되는 도선의 경로를 설정하기 위한 라우터 제어신호를 라우터(30)로 전송하고, 펄스시험기(40)로부터 설정된 경로를 통해 송출된 펄스신호에 대한 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 수신하고, 수신된 반사 펄스신호를 분석함으로써 설정된 도선의 경로에 대한 각 액체관의 상태를 파악한다. 반사 펄스신호는 반사 펄스신호의 파형 및 수신시간을 포함하므로, 반사 펄스신호를 분석하여 설정 경로의 각 도선에 대하여 손상여부를 판단하고 손상이 발생한 경우 손상된 도선의 위치를 산출하고, 손상된 도선의 위치로부터 액체관의 손상위치를 산출한다.
반사 펄스신호의 분석은, 정상상태의 액체관에 대한 반사 펄스신호의 수신시간 및 파형과 수신된 반사 펄스신호의 비교 분석을 통해 이루어진다. 액체관 네트워크를 설치함에 있어서, 상호 연결된 액체관의 도선에 펄스신호를 송출 및 수신하여 각 액체관에 대한 정상상태의 수신시간, 파형, 도선길이 및 도선길이로부터 산출되는 액체관 길이를 포함하는 데이터(이하 '초기 위치데이터'라 한다.)를 취득 및 산출하여 파이프 네트워크 데이터베이스에 저장한다. 또한, 액체관 네트워크의 운영시에 주위환경, 특히 온도의 변화에 따라 펄스신호의 전송속도가 변화하여 반사 펄스신호를 통해 산출되는 데이터에 대비하기 위하여, 누수탐지시 분석결과와 비교되는 정상상태의 기준치로 사용되는 데이터(이하 '보정용 위치데이터'라 한다.)를 주기적으로 보정한다. 보정용 위치데이터는 초기 위치데이터와 같은 데이터를 포함한다. 초기 위치데이터와 보정용 위치데이터는 액체관 네트워크를 구성하는 각 액체관마다 취득 및 산출되어 저장된다. 보정용 위치데이터의 보정은 하나 이상의 액체관을 선택하여 펄스신호를 송출 및 수신하여 정상상태의 수신시간, 파형, 도선길이 및 액체관 길이 등을 취득 및 산출하여 파이프 네트워크 데이터베이스에 업데이트함으로써 이루어진다. 구체적으로는, 액체관 네트워크 중 소정의 액체관(제 1 액체관)을 선택하여 보정용 위치데이터를 보정하고, 제 1 액체관의 변화율을 산출한 뒤, 파이프 네트워크 데이터베이스로부터 다른 액체관, 즉 선택되지 않은 액체관(제 2 액체관)의 보정용 위치데이터를 추출하여 추출된 데이터에 상기 변화율을 적용하여 보정함으로써 전체 액체관에 대한 보정용 위치데이터를 보정한다. 따라서, 보다 정확하고 정밀한 분석 결과를 얻을 수 있다. 보정용 위치데이터의 산출 및 보정에 대해서는 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
중앙 모니터링 서버(62)는 액체관 네트워크(50) 및 각 액체관(10)의 현재 상태 정보를 소정의 모니터링 수단 또는 소정의 웹페이지를 통해 디스플레이하고, 액체관 네트워크에 손상이 발생한 경우 관리자 클라이언트(80)에게 경고 메시지를 전송한다. 경고 메시지의 전송은, 이메일 또는 SMS(Short Message Service) 등을 통해 이루어진다.
관리자 데이터베이스(64)는 각 관리자 클라이언트(80)의 정보를 저장한다. 관리자 클라이언트 정보는 관리자 클라이언트(80)의 신상정보, 담당업무 영역 및 인증정보를 포함한다.
파이프 네트워크 데이터베이스(66)는 액체관 네트워크(50)를 구성하는 액체관, 연결관, 라우터 및 펄스시험기의 정보를 저장한다. 즉, 각각의 아이디, 액체관 및 연결관의 종류, 액체관에 삽입된 도선의 종류 및 길이, 액체관의 길이, 연결관을 통해 연결된 액체관의 아이디, 액체관 또는 연결관의 손상여부 및 손상위치, 각 액체관의 초기 위치데이터 및 보정용 위치데이터 등을 저장한다. 바람직하게는, 온도에 따른 도선 및 액체관 길이 등의 오차를 보정하기 위해 일정간격마다 보정기(calibrator)를 설치하여 데이터베이스 상의 오차를 보정한다. 따라서 액체관 네트워크에 대한 종합적인 관리와 정보 제공을 가능하게 된다. 초기 위치데이터와 보정용 위치데이터는 액체관에 손상이 발생하지 않은 정상상태에 대한 데이터로서, 바람직하게는 송출된 펄스신호의 주파수도 함께 저장한다. 따라서, 중앙 모니터링 시스템은 수신된 반사 펄스신호의 분석결과를 보정용 위치데이터에 적용하여 비교 분석함으로써 각 액체관의 손상여부, 손상유형 및 손상위치를 산출한다.
지리정보 데이터베이스(68)는 액체관 네트워크(50)의 현재 상태 정보를 디스플레이하거나 손상된 액체관을 복구하는데 이용되며, 각 액체관, 연결관, 라우터 및 펄스 시험기의 매설위치, 각각의 연결형태, 각 액체관의 길이 및 액체관에 설치된 도선의 길이를 저장한다. 따라서, 액체관 네트워크 중 선택된 일부 액체관들의 길이 및 도선의 길이를 산출할 수 있고, 손상된 액체관의 매설위치를 정확하게 파악하여 복구 작업을 수행할 수 있다.
관리자 클라이언트(80)는 중앙 모니터링 시스템(60)이 제공하는 모니터링 수단 또는 웹페이지를 통해 액체관 네트워크(50)의 상태를 점검하고 손상된 액체관 (10)을 복구하며, 인터넷 또는 유무선 통신망(70)을 통해 중앙 모니터링 시스템 (60)에 접속할 수 있는 수단인 관리자 단말기(82)와 관리자 클라이언트를 인증하기 위한 수단인 인증수단(84)을 구비한다.
관리자 단말기(82)로는 개인용 컴퓨터, PDA, 무선인터넷이 가능한 휴대 전화 및 IMT 2000 단말기 등이 사용될 수 있고, 인증수단(84)으로는 스마트 카드 또는 지문인식 단말기 등이 사용될 수 있다.
도 2 는 액체관의 외관 사시도이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액체관(10)은 외주면을 따라 적어도 한쌍의 도선(11)을 나선형으로 감아 놓은 형태로 구비하고 양 측단에 접속단(13)을 구비한다. 바람직하게는 한 쌍의 도선이 상호 일정거리만큼 이격되어 균일한 피치를 유지하도록 한다. 또한, 나선형으로 감긴 도선이 외부면과 접촉되지 않도록 PE 또는 절연물질로 이루어진 보호층(12)을 구비한다. 따라서 도 2 하단의 단면도(A-A')에 도시된 바와 같이 도선은 액체관과 보호층 사이에 고정된다.
액체관(10)은 내부 공간으로 액체가 흐르도록 하는 관으로서, 상수도관, 하수도관 또는 가스관 등으로 사용할 수 있다. 액체관을 상수도관으로 사용할 경우, 현재 일반적으로 사용되고 있는 상수도관을 사용할 수 있다. 즉, 강관, 주철관, PE(Poly Ethylen) 관, Hi-3P 내충격 수도관, 스테인레스 강관 및 PE 강관 등을 사용한다. 각각의 관은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 전문가라면 그 구성을 쉽게 알 수 있는 것으로서, 상세한 설명은 생략한다.
도선(11)은 최대 1mm 정도의 두께를 갖도록 하며, 바람직하게는 0.5mm 의 두께를 갖도록 한다. 따라서, 액체관(10)에 파손이 생기면 수압에 의해 도선이 끊어지게 되고, 액체관에 누수가 생기면 도선이 침수되게 된다. 또한, 도선의 재질로는 주로 구리선을 사용하나, 액체관이 주철관일 경우 액체관 자체에 전기가 잘 통하므로 니크롬선을 사용하거나 부도체로 피복하여 사용한다. 보다 바람직하게는 접착력이 있으며 부도체인 타르가 코팅된 도선을 사용한다.
접속단(13)은 액체관(10)의 보호층(12) 내부로 삽입 설치되어 도선(11)과 전기적 접속을 이룸으로써 액체관의 연결시 양 액체관의 각 도선을 전기적으로 접속시킨다. 접속단은, 보호층 중 도선이 매복된 위치를 소정의 펀칭기구로 뚫고 생성된 삽입홈으로 삽입하여 설치한다. 접속단은 전기가 잘 통하는 도체로 형성하며, 바람직하게는 도선과 같은 재질로 형성한다. 접속단은 각 액체관의 일측단에 각 도선마다 설치하며, 바람직하게는 각 액체관에 한쌍의 도선이 구비되는 경우 접속단이 서로 180˚를 이루도록 한다. 접속단(13)이 설치되면 양 액체관(10)의 각 접속단에 도체로 이루어진 연결선을 서로 연결하여 전기적으로 접속시킨다. 따라서, 양 액체관의 각 도선은 전기적으로 접속을 이루게 되므로 일측에서 반대측으로 펄스신호의 전송이 가능하게 된다.
액체관(10)의 손상여부를 탐지하기 위하여 상호 연결되어 형성된 액체관 라인의 일측단에 펄스시험기(40)를 설치하고, 반대 측단의 도선은 접지시키지 않고 절단된 상태를 유지하거나 쇼트시킴으로써 종단을 이루도록 한다. 따라서 펄스시험기로부터 송출된 펄스신호가 각 액체관의 도선을 통해 전송되고, 마지막 액체관의 도선의 종단에서 반사되어 되돌아오게 된다. 만일 복수의 액체관이 네트워크를 이루는 경우 펄스시험기를 네트워크의 한쪽 끝단에 설치하여 운용한다.
펄스시험기(40)는 도선(11)으로 펄스신호를 송출하고 반사 펄스신호를 수신하여 수신된 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 중앙 모니터링 시스템으로 전송하고, 중앙 모니터링 시스템은 반사 펄스신호를 분석하여 각 액체관의 상태를 파악한다. 이하에서는 펄스시험기와 반사 펄스신호의 분석에 대해 설명한다.
펄스시험기는 케이블의 임피던스의 불균등, 케이블의 단선, 단락 및 고장, 케이블의 고장점의 거리 등을 측정하는 기구로서, 고장 심선에 펄스신호를 송출하고 고장점으로부터의 반사 펄스신호를 수신한다. 고장위치는 반사 펄스신호의 수신시간을 수학식 1 에 적용하여 산출할 수 있다.
l 은 고장점까지의 거리이고, v 는 펄스 신호의 전파 속도이고, t 는 반사 펄스의 수신 시간이다.
펄스시험기에 이용되는 펄스신호로는 구형파, 톱니파 또는 정현 자승파 등이 있으며, 바람직하게는 고조파 성분이 가장 적은 정현 자승파를 사용한다. 또한 펄스시험기의 최대 측정 거리는 현대의 기술상 100km 정도이다. 따라서 본 발명에 따른 누수탐지의 경우, 도선을 나선형으로 형성하므로 수십 km 정도의 액체관마다 검사할 수 있다. 펄스신호의 주파수는 측정대상의 길이에 따라 자동으로 조정한다. 즉, 길이가 짧으면 높은 주파수의 펄스신호로 길이가 길어지면 낮은 주파수의 펄스신호로 측정하게 된다.
또한, 수신된 반사 펄스신호의 파형을 통해 도선의 상태를 파악하고 액체관의 고장상태를 파악할 수 있다. 즉, 단선(개방)인 경우에는 액체관의 해당 위치가 완전 파손으로 판단하고, 혼선(단락)인 경우에는 시공 불량으로 판단하고, 침수인 경우에는 해당 위치에서 누수가 있는 것으로 판단한다.
도 3 은 복수의 액체관이 연결된 모습을 나타낸 도로서, 3 개의 액체관(10)이 ┳ 자형을 이루며 연결되어 있는 실시례를 도시한다. 도 3 에 도시된 바대로, 각 액체관(10)은 연결관(20)에 의해 서로 연결되고, 각 액체관에 설치된 각 도선 (11)은 연결관에 구비되는 접속단(13)과 연결선(14)에 의해 라우터(30)의 각 접속점(35a 내지 35f)에 연결된다. 라우터는 외부로부터 전송되는 제어신호에 의해 각 액체관의 도선 간을 전기적으로 접속시키거나 접속을 해제한다.
연결관(20)은 복수의 액체관을 연결하여 네트워크를 형성하며 연결되는 액체관의 수 및 연결 형태에 따라 적절한 형태를 이룬다. 예를 들어, 2 개의 액체관을 연결하는 경우에는 일자형 또는 '┓' 자형, 3 개의 액체관인 경우에는 '┳' 자형, 4 개의 액체관인 경우에는 '╋' 자형 연결관을 사용한다. 또한 연결관의 각 선단부에는 각 액체관의 도선과 연결하기 위한 접속단을 구비한다.
라우터(30)는 라우터 제어신호에 의해 액체관 네트워크 중 선택된 액체관의 각 도선을 전기적으로 접속시킴으로써 부분 네트워크를 구성하여 펄스시험을 수행하도록 한다. 라우터는 펄스시험기의 신호를 감쇄시키지 않는 전용칩(ASIC)으로 설계하여 연결관에 설치할 수 있고, 자체 고장시에도 하나의 경로로 고정시켜 네트워크 시험을 계속할 수 있다.
예를 들어, 액체관 10a와 액체관 10b의 누수탐지를 할 경우, 라우터는 제어신호에 의해 액체관 10a의 각 도선과 연결된 접속점 35a 및 35b와, 액체관 10b의 각 도선과 연결된 접속점 35c 및 35d를 연결시킨다. 접속점 간의 연결은 각 접속점 간에 구비되는 스위치(미도시)를 온(On) 시킴으로써 이루어지며 제어신호에 의해 동작하는 소정의 제어회로에 의해 수행된다.
마찬가지로, 액체관 10a와 액체관 10c의 누수탐지를 할 경우 제어신호에 의해 접속점 35a 및 접속점 35b와 접속점 35e 및 35f를 연결시킨다.
또한, 라우터는 자체 검사를 위하여 선택된 액체관에 설치된 도선을 쇼트시킬 수 있는데, 예를 들면 접속점 35a 와 35b 를 연결함으로써 액체관 10a 에 설치된 두개의 도선을 쇼트시킨다. 따라서 액체관 10a 의 도선으로 전송된 펄스신호가 쇼트된 위치에서 반사되고, 액체관 10a 까지의 손상여부를 검사할 수 있다.
도 4 는 액체관 네트워크의 실시 예시도이다. 도 4 에 도시된 바대로, 본 발명에 따른 액체관 네트워크(50)는 중앙 모니터링 시스템의 제어신호에 의해 라우터(30)를 제어하여 도선의 연결경로를 자유로이 설정하고, 펄스시험기(40)를 통해 설정된 경로로 펄스신호를 송출함으로써 각 액체관의 손상여부를 탐지할 수 있다.
중앙모니터링 시스템으로부터 액체관 P1:P2:P6:P10:P14:P18:P22 로 경로를 설정하는 라우터 제어신호가 설정되면, 라우터 R1, R2, R5, R6, R10 및 R11 가 동작하여 각 액체관의 도선을 전기적으로 접속시킨다. 상세하게는, 각 라우터마다 라우터 아이디와 연결될 액체관 아이디를 포함하는 제어신호가 전송된다.
라우터에 의해 경로가 설정되면, 펄스시험기(T1)가 설정된 경로로 펄스신호 (S1)를 송출하고, 송출된 펄스신호는 중간에 단선, 즉 액체관이 파손되지 않은 이상 경로의 종단까지 전송되고 종단에서 반사되어 반사 펄스신호가 펄스시험기(T1)에 수신된다. 펄스시험기(T1)는 펄스시험기 아이디와 수신된 반사 펄스신호를 중앙 모니터링 시스템으로 전송하고, 중앙 모니터링 시스템은 수신된 반사 펄스신호를 설정된 경로에 적용하여 분석함으로써 액체관의 손상 여부 및 손상 위치를 산출한다. 즉, 펄스시험기 아이디(T1)를 통해 설정된 경로를 추출하고, 파이프 네트워크 데이터베이스로부터 설정된 경로에 대한 액체관의 보정용 위치데이터를 추출하고, 반사 펄스신호의 파형 및 수신시간을 분석하고, 분석결과를 추출된 보정용 위치데이터에 적용하여 분석한다.
마찬가지로, 액체관 P23:P24:P25:P21:P14:P7:P4 로 경로를 설정하기 위한 라우터 제어신호가 전송되면, 각 라우터는 경로를 설정하고 펄스시험기(T2)는 설정된 경로로 펄스신호(S2)를 송출하고, 수신된 반사 펄스신호를 수신하여 중앙 모니터링 시스템으로 전송한다.
도 4 의 경우, 연결관 C16 와 C4 에서 펄스신호 S1 과 S2 가 반사되어야 하므로 라우터를 구비하여 액체관 P22 와 P4 에 설치된 도선을 쇼트시킨다.
도 5a는 액체관 네트워크 설치 및 초기 위치데이터 저장과정의 흐름도이다. 도 5a를 참조하면, 액체관 네트워크의 설치 및 초기 위치데이터 저장과정은 다음과 같은 흐름을 가진다.
중앙 모니터링 시스템(60)은 파이프 네트워크 데이터베이스(66)와 지리정보 데이터베이스(68)를 구축하고(S100 단계), 액체관 네트워크(50)의 정보를 저장한다.(S105 단계) 액체관 네트워크 정보는 액체관 네트워크에 설치될 각 액체관 (10), 연결관(20), 라우터(30) 및 펄스시험기(40)의 정보와 매설위치 등을 포함한다. 바람직하게는, 액체관 네트워크 설치시에 실제로 설치된 내용을 저장한다. 예를 들어, 액체관을 절단하여 사용한 경우 액체관 전체의 길이 대신 절단하여 사용된 액체관의 길이를 저장한다. 각 데이터의 저장은 액체관 네트워크의 설치를 담당하는 관리자 클라이언트가 미리 입력함으로써 이루어지며, 현장에서의 데이터 전송에 의해 이루어질 수도 있다. 또한, 액체관 네트워크의 구축이 데이터베이스에 저장된 내용과 상이하게 이루어진 경우 해당 데이터를 이후에 업데이트한다.
관리자 클라이언트(80)는 액체관 네트워크(50)를 구성하는 펄스시험기(40)를 설치하고(S110 단계), 펄스시험기와 연결되는 위치에 매설될 액체관(10)을 설치하고, 라우터(30)를 설치한다.(S115 단계) 펄스시험기는 네트워크의 일부 끝단에 설치한다. 액체관 네트워크 설치과정은 각 액체관의 설치와 설치된 액체관의 도선길이 및 액체관 길이 산출과정의 반복에 의해 이루어진다.
중앙 모니터링 시스템(60)은 각 액체관의 설치 상태를 감지하기 위하여, 각 라우터에 설치된 각 액체관의 도선 간의 연결상태를 온/오프시키기 위한 제어신호를 송출하고(S120 단계), 라우터(30)는 수신된 라우터 제어신호에 따라 각 액체관의 도선 간의 전기적 접속상태를 온/오프시키거나 쇼트시킨다.(S125 단계) 펄스시험기(40)는 일정 주기로 계속해서 자동으로 펄스신호를 설치된 액체관의 도선으로 송출하고 수신된 반사 펄스신호를 중앙 모니터링 시스템(60)으로 전송하므로, 중앙 모니터링 시스템은 반사 펄스신호를 수신 및 분석함으로써 각 액체관의 설치여부를 감지할 수 있다. 또한, 중앙 모니터링 시스템은 라우터 제이신호를 이용하여 라우터를 원격에서 무선제어할 수 있으므로, 설치된 각 라우터(30)를 이용하여 설치된 각 액체관의 도선 간의 연결을 온/오프시키거나 또는 쇼트시켜 경로를 설정하고, 설정된 경로에 대한 반사 펄스신호를 수신 및 분석함으로써 '┳' 자형 또는 '╋' 자형으로 분기하여 설치된 액체관을 감지할 수 있다.
펄스시험기(40)는 라우터(30)에 의해 설정된 경로로 펄스신호를 송출하고 쇼트된 위치에서 반사된 반사 펄스신호를 수신하여(S130 단계), 수신된 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 중앙 모니터링 시스템(60)으로 전송한다.(S135 단계) 바람직하게는 펄스신호의 주파수도 전송한다. 펄스시험기는 자동으로 펄스신호를 송출하고 수신된 반사 펄스신호를 전송한다. 따라서, 액체관이 추가로 연결되고 연결된 액체관의 각 도선이 라우터에 의해 연결되면 펄스시험기로부터 송출된 신호는 연결된 액체관의 도선을 통해 전송되고 반사 펄스신호가 수신된다.
중앙 모니터링 시스템(60)은 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 수신하고 (S140 단계), 수신된 데이터를 통해 새로 설치된 액체관을 감지하고 해당 액체관의 도선길이를 산출하고 산출된 도선길이를 이용하여 액체관 길이를 산출한다.(S145 단계) 액체관이 추가로 설치되면 반사 펄스신호의 수신시간이 증가하게 되고, 중앙 모니터링 시스템은 수신된 반사 펄스신호를 분석하여 액체관의 추가 설치를 감지하고, 추가 설치된 액체관의 도선길이 및 액체관 길이를 산출할 수 있다.
예를 들어, 액체관 네트워크가 도 4 에 도시된 바와 같이 구축되는 경우, 액체관 P1 만이 설치된 경우 라우터 R1 이 P1 의 각 도선을 쇼트시키면 중앙 모니터링 시스템은 P1 에 대한 반사 펄스신호를 수신하게 된다. 따라서, 중앙 모니터링 시스템은 P1 의 설치를 감지하고, 반사 펄스신호의 수신시간을 통해 P1 에 설치된 도선의 길이를 산출하고 산출된 도선길이를 통해 P1 의 길이를 산출한다.
또한, 액체관 P1 과 P2 가 설치된 경우, 라우터 R1 이 P1 과 P2 의 도선을 전기적으로 접속시키고, 라우터 R2 가 P2 의 도선을 쇼트시키면, 중앙 모니터링 시스템은 P1 과 P2 에 대한 반사 펄스신호를 수신하게 된다. 중앙 모니터링 시스템은 파이프 네트워크 데이터베이스로부터 P1 에 대한 반사 펄스신호의 수신시간, 도선길이, 액체관 길이와 P1 에 연결되는 각 액체관의 연결형태를 로드하고, 수신된 반사 펄스신호를 비교 분석한다. 수신된 반사 펄스신호의 수신시간은 P1 에 대한 반사 펄스신호의 수신시간보다 크고, 라우터 R1 에 P1 과 직렬로 연결되는 P2 로 경로를 설정하는 라우터 제어신호를 송출하였으므로 P2 가 설치된 것을 감지할 수 있다. 또한, 수신된 반사 펄스신호의 수신시간을 통해 전체 도선의 길이, 즉 P1 과 P2 가 연결된 상태의 전체 도선의 길이를 산출하고, 산출된 결과에서 P1 의 도선길이를 감산함으로써 P2 의 도선길이를 산출한다. 또한, 산출된 도선길이로부터 액체관 P2 의 길이를 산출한다. 따라서, P2 는 연결관 C1 의 길이를 포함한 값으로 산출된다. 마찬가지로, 액체관 P1 내지 P5 까지 설치된 경우, 라우터 R1 이 P1 과 P5 의 도선을 전기적으로 접속시키고 라우터 R4 가 P5 의 도선을 쇼트시키면, 중앙 모니터링 시스템은 P1 과 P5 에 대한 반사 펄스신호를 수신하여 P5 의 설치를 감지하고, 수신된 반사 펄스신호의 수신시간을 통해 전체 도선길이를 산출한 후 산출결과에서 P1 의 도선길이를 감산하여 P5 의 도선길이를 산출하고 액체관 P5 의 길이를 산출한다. P5 의 길이는 연결관 C1 의 길이를 포함한다. 액체관 네트워크의 누수탐지 및 액체관 네트워크의 상태를 디스플레이함에 있어서, 손상이 발생한 정확한 위치를 산출하면 되므로 연결관의 구분이 무의미하게 된다. 따라서, 연결관 부분을 통상의 액체관과 동일하게 판단하여 손상위치를 산출한다. 또한, 수신된 반사 펄스신호의 파형이 정상상태의 파형과 상이한 경우, 측정된 액체관이 손상되었다고 볼 수 있으므로 관리자 클라이언트(80)에게 경고 메시지 등을 전송하여 다른 액체관으로 교체하도록 한다.
중앙 모니터링 시스템(60)은 파이프 네트워크 데이터베이스(66)의 초기 위치데이터 필드에 각 액체관마다 수신된 반사 펄스신호의 파형, 수신시간, 산출된 도선길이 및 액체관 길이를 저장한다.(S150 단계) 복수의 액체관의 경로에 대한 반사 펄스신호를 수신한 경우, 수신시간은 해당 액체관에 대한 데이터를 산출하여 저장할 수 있다. 즉, 상기 예에서 액체관 P1 과 P2 또는 P1 과 P5 에 대한 반사 펄스신호를 수신한 경우, P2 또는 P5 에 대한 수신시간을 산출하여 저장할 수 있다.
중앙 모니터링 시스템(60)은 파이프 네트워크 데이터베이스(66)의 보정용 위치데이터 필드에 초기 위치데이터를 저장한다.(S155 단계) 보정용 위치데이터 필드의 각 항목에 저장되는 보정용 위치데이터는 시스템의 운영 중에 주기적인 측정을 통해 보정되는 데이터로서, 초기값으로 초기 위치데이터를 입력한다. 보정용 위치데이터의 각 항목은 초기 위치데이터와 동일하므로, 대응되는 보정용 위치데이터의 각 필드에 초기 위치데이터를 입력한다.
각 액체관의 연결 및 측정과정(S115 단계 내지 S155 단계)는 전체 액체관 네트워크(50)가 구축될 때까지 반복한다.(S160 단계)
중앙 모니터링 시스템(60)은 액체관 네트워크의 현재 상태 정보를 디스플레이한다.(S165 단계) 상기 디스플레이는 관리자 클라이언트가 로컬에 있는 경우에는 디스플레이 수단을 통해 이루어지고, 원격에서 접속한 경우 웹페이지를 통해 이루어진다. 또한, 액체관 네트워크의 현재 상태 정보 디스플레이는 지리정보 데이터베이스(68)를 참조하여 이루어진다. 즉, 액체관 네트워크의 액체관 및 연결관의 매설위치 및 연결 형태를 지리정보 데이터베이스로부터 추출하고, 추출된 액체관 및 연결관의 아이디를 이용하여 파이프 네트워크 데이터베이스(66)로부터 액체관 및 연결관의 상세정보를 추출하여 디스플레이한다. 바람직하게는, 액체관 네트워크의 각 액체관의 상태를 그래픽으로 나타내고, 이상이 발생한 액체관에 대하여 관리자 클라이언트가 식별이 용이하도록 별도의 표시를 한다.
도 5b는 보정용 위치데이터 보정 및 누수탐지 과정의 흐름도이다. 도 5b 를 참조하면, 보정용 위치데이터 보정 및 누수탐지 과정은 다음과 같은 흐름을 가진다.
중앙 모니터링 시스템(60)은 보정용 위치데이터를 보정하기 위하여 액체관 네트워크에서의 펄스신호 전송경로 설정을 위한 라우터 제어신호를 송출한다.(S200 단계) 설정되는 경로는 보정용 위치데이터의 보정을 위하여 펄스신호를 송출할 경로로서, 펄스시험기와 연결된 하나 이상의 액체관을 선택한다. 경로설정 및 라우터 제어신호 송출은 관리자 클라이언트(80)의 선택 및 입력에 의해 이루어질 수도 있고, 주기적으로 자동으로 이루어질 수 있다. 자동 경로설정의 경우, 미리 설정된 경로에 대한 제어신호를 주기적으로 전송하거나 자동으로 경로를 설정하는 소정의 알고리즘(이하 '경로설정 알고리즘'이라 한다.)에 의해 경로를 설정하고 제어신호를 송출할 수 있다. 라우터 제어신호는 라우터 아이디와 경로에 포함된 액체관의 아이디를 포함한다.
라우터(30)는 라우터 제어신호를 수신하고, 제어신호에 따라 경로를 설정한다.(S205 단계) 각 라우터는 라우터 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호에 따라 선택된 액체관에 설치된 각 도선 간의 연결을 온 시킴으로써 경로를 설정하며, 선택된 액체관 중 펄스시험기와 연결된 경로의 반대 측단의 액체관에 설치된 도선을 쇼트시킨다. 예를 들어, 도 4 와 같은 액체관 네트워크에서 액체관 P1 과 P2 로 경로가 설정된 경우, P1 에서 P2 방향으로 펄스신호가 전송되므로 라우터 R1 이 P1 과 P2 의 도선을 전기적으로 접속시키고, 라우터 R2 가 P2 끝단의 도선을 쇼트시킨다. 따라서, 펄스신호가 쇼트된 위치에서 반사되어 펄스시험기로 수신된다.
펄스시험기(40)는 설정된 경로로 펄스신호를 송출하고 반사 펄스신호를 수신하여(S210 단계), 수신된 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 전송한다.(S215 단계) 펄스시험기의 펄스신호 송출과 수신된 반사 펄스신호 및 펄스시험기 아이디 전송은 중앙 모니터링 시스템의 제어에 의해 이루어지지 않고, 자동으로 이루어진다. 펄스시험기는 주기적으로 펄스신호를 자동으로 송출하고 수신한 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 중앙 모니터링 시스템으로 전송한다. 따라서, 라우터에 의해 경로가 설정되면 펄스시험기로부터 송출된 펄스신호는 설정경로를 통해 전송되고, 설정경로에 대한 반사 펄스신호를 취득하게 된다.
중앙 모니터링 시스템(60)은 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 수신하고 (S220 단계), 수신된 데이터를 통해 도선길이 및 액체관 길이를 산출한다.(S225 단계)
중앙 모니터링 시스템(60)은 설정경로에 포함된 각 액체관의 보정용 위치데이터를 파이프 네트워크 데이터베이스(66)로부터 추출하고, 산출된 도선길이 및 액체관 길이와 추출된 보정용 위치데이터의 도선길이 및 액체관 길이가 동일한지 여부를 판단한다.(S230 단계) 즉, 수신된 펄스시험기 아이디를 키로 하여 설정경로에 포함된 액체관 아이디를 추출하고, 추출된 액체관 아이디를 키로 하여 각 액체관의 보정용 위치데이터를 추출하여 산출결과와 비교한다. 액체관 네트워크가 도 4 와 같이 구축된 경우, 액체관 P1 에 대해서만 측정을 하였으면 측정결과를 통해 P1 의 도선길이 및 액체관 길이를 산출하고, P1 에 대한 보정용 위치데이터를 추출하여 비교한다. 또한, 액체관 P1 과 P2 에 경로를 설정하여 측정을 한 경우 P1 내지 P2 의 도선길이 및 액체관 길이를 산출하고, P1 과 P2 의 보정용 위치데이터를 추출하여 산출결과와 비교한다. 구체적으로는 P1 과 P2 의 보정용 위치데이터의 도선길이와 액체관 길이를 각각 합산하고, 합산된 결과와 상기 산출된 결과를 비교한다. 이때, 액체관 길이만을 비교할 수 있다. 또한, 도선길이 및 액체관 길이를 산출하지 않고, 수신된 반사 펄스신호의 수신시간과 보정용 위치데이터의 수신시간을 비교할 수도 있다. 산출결과와 보정용 위치데이터의 도선길이 및 액체관 길이가 동일한 경우, 보정용 위치데이터의 이전 보정시와 현재 측정시의 펄스신호의 전송속도가 동일하다고 볼 수 있으므로 주위환경, 특히 온도의 변화가 없었다고 볼 수 있다. 따라서, 상기 비교를 통해 주변환경의 변화여부를 판단할 수 있다. 또한, 수신된 반사 펄스신호의 파형이 보정용 위치데이터의 파형과 상이한 경우, 도선이 손상되었다고 볼 수 있으므로 액체관의 손상여부를 판단한다.
S230 단계의 비교결과 산출결과와 보정용 위치데이터가 상이한 경우, 온도 등의 변화로 인해 펄스신호의 전송속도가 변화한 것이므로 수신된 데이터를 통해 보정용 위치데이터를 보정한다.(S235 단계) 즉, 선택된 액체관의 보정용 위치데이터를 보정하고 이를 이용하여 나머지 액체관의 보정용 위치데이터를 보정한다. 구체적으로, 반사펄스신호를 이용하여 설정경로에 포함된 액체관의 도선길이를 산출하고 산출된 도선길이를 통해 액체관 길이를 산출한다. 또한, 상기 산출결과와 해당 액체관의 보정용 위치데이터를 비교하여 변화율을 추출한 뒤, 파이프 네트워크 데이터베이스로부터 나머지 액체관의 보정용 위치데이터를 추출하여 산출된 변화율을 적용함으로써 도선길이 및 액체관 길이를 산출하고, 산출된 데이터를 각 필드에 업데이트한다. 변화율 산출과 도선길이 및 액체관 길이의 산출은 초기 위치데이터와의 비교를 통해 이루어질 수도 있다. 따라서, 현재의 펄스신호 전송속도가 반영된 보정용 위치데이터를 구할 수 있다.
중앙 모니터링 시스템(60)은 액체관 네트워크(50)의 현재 상태 정보를 업데이트하여 디스플레이한다.(S240 단계)
중앙 모니터링 시스템(60)은 액체관 네트워크(50) 중 누수탐지를 실시할 경로를 설정하기 위한 라우터 제어신호를 송출한다.(S245 단계) 설정경로는 펄스신호를 이용하여 각 액체관의 누수여부를 탐지하기 위한 구간이다. 경로설정 및 라우터 제어신호의 송출은 관리자 클라이언트(80)의 선택 및 입력에 의해 이루어질 수도 있고, 경로설정 알고리즘에 의해 자동으로 이루어질 수도 있다. 라우터 제어신호는 라우터 아이디와 경로에 포함된 액체관의 아이디를 포함한다.
라우터(30)는 라우터 제어신호를 수신하고, 제어신호에 따라 경로를 설정한다.(S250 단계) 각 라우터는 라우터 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호에 따라 선택된 액체관에 설치된 각 도선 간의 연결을 온 시킴으로써 경로를 설정하고, 설정된 경로의 종단에 위치한 액체관의 도선을 쇼트시킨다.
펄스시험기(40)는 설정된 경로로 펄스신호를 송출하고, 반사 펄스신호를 수신한다.(S255 단계)
펄스시험기(40)는 수신된 반사 펄스신호와 펄스시험기 아이디를 전송한다. (S260 단계)
중앙 모니터링 시스템(60)은 반사 펄스신호 및 펄스시험기 아이디를 수신하고, 파이프 네트워크 데이터베이스(66)를 참조하여 반사 펄스신호를 분석하여(S265 단계), 액체관에 이상이 발생하였는지 여부를 판단한다.(S270 단계) 즉, 수신된 펄스시험기 아이디를 키로 하여 설정경로에 포함된 액체관 아이디를 추출하고, 추출된 액체관 아이디를 키로 하여 각 액체관의 보정용 위치데이터를 추출하고, 보정용 위치데이터의 정상상태의 반사 펄스신호 파형과 수신된 반사 펄스신호의 파형을 비교 분석하여 액체관의 손상여부를 판단한다.
S270 단계에서 이상이 발생한 경우, 즉 반사 펄스신호의 파형에 이상이 있는 경우, 손상유형 및 손상위치를 산출한다.(S275 단계)
중앙 모니터링 시스템(60)은 산출된 손상유형 및 손상위치를 파이프 네트워크 데이터베이스(66)에 저장하여 액체관 정보를 업데이트한다.(S280 단계)
중앙 모니터링 시스템(60)은 액체관 네트워크의 현재 상태 정보의 디스플레이 화면을 업데이트한다.(S285 단계) 또한, 중앙 모니터링 시스템은 해당 관리자 클라이언트(80)에게 경고 메시지를 전송하고, 관리자 클라이언트는 경고 메시지 또는 디스플레이 화면을 통해 손상된 액체관을 파악하고 복구한다.
도 6 은 액체관의 누수탐지 시스템의 데이터 보정의 예시도로서, 도 6a는 하나의 액체관을 테스트함으로써 데이터를 보정하는 예시도이고, 도 6b 및 도 6c 는 두개의 선택된 액체관을 테스트함으로써 데이터를 보정하는 예시도이다. 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액체관의 누수탐지 시스템은 액체관 네트워크의 운영 중에 주기적으로 하나 이상의 액체관을 선택 및 테스트하고, 테스트결과를 통해 파이프 네트워크 데이터베이스에 저장된 보정용 위치데이터를 업데이트한다. 바람직하게는 하나의 액체관을 선택하여 테스트한다.
각각에 대해 설명하면 이하와 같다.
도 6a의 경우, 라우터 R1 이 중앙 모니터링 시스템으로부터 전송된 제어신호에 의해 P1에 설치된 도선을 쇼트시킨다. 펄스시험기(T1)로부터 펄스신호가 송출되면, 송출된 펄스신호(S1)는 쇼트된 위치(A1)에서 반사되고 반사 펄스신호 (RS1)가 펄스시험기로 수신된다. 펄스시험기가 펄스시험기 아이디와 반사 펄스신호를 중앙 모니터링 시스템으로 전송하면, 중앙 모니터링 시스템은 수신된 데이터를 통해 P1 의 도선길이 및 액체관 길이를 산출하고, 파이프 네트워크 데이터베이스로부터 해당 액체관(P1)에 대한 정보를 추출하여 산출결과와 보정용 위치데이터를 비교한다. 중앙 모니터링 시스템은 수신된 반사 펄스신호의 수신시간과 보정용 위치데이터의 수신시간을 비교할 수 있다. 도선의 길이는 반사 펄스신호의 수신시간을 통해 산출하므로, 양 수신시간이 동일한 경우 펄스신호의 전송속도가 동일하므로 파이프 네트워크 데이터베이스를 업데이트하지 않는다. 그러나, 수신시간이 상이한 경우 보정용 위치데이터를 보정한다.
도 6b의 경우, 라우터 R1 이 P1 에 설치된 도선과 P2 에 설치된 도선을 전기적으로 접속시키고, 라우터 R2 가 P2 에 설치된 도선을 쇼트시킨다. 펄스시험기(T1)로부터 펄스신호(S2)가 송출되면, 송출된 펄스신호는 쇼트된 위치(A2)에서 반사되고 반사 펄스신호(RS2)가 펄스시험기로 수신된다. 중앙 모니터링 시스템은 펄스시험기 아이디와 반사 펄스신호를 펄스시험기로부터 수신하고, 수신된 데이터로부터 도선길이 및 액체관 길이를 산출한다. 이후에, 파이프 네트워크 데이터베이스로부터 해당 액체관(P1, P2)에 대한 보정용 위치데이터를 추출하여 산출결과와 비교한다. 구체적으로는 추출된 보정용 위치데이터에 포함된 P1 과 P2 의 도선길이와 액체관 길이를 각각 합산하고, 산출결과와 합산결과를 비교한다. 산출결과가 합산결과와 상이한 경우 각 액체관에 대한 보정용 위치데이터를 보정한다.
도 6c의 경우, 라우터 R1 이 P1 에 설치된 도선과 P5 에 설치된 도선을 전기적으로 접속시키고, 라우터 R4 가 P5 에 설치된 도선을 쇼트시킨다. 펄스시험기(T1)로부터 펄스신호(S3)가 송출되면, 송출된 펄스신호는 쇼트된 위치(A3)에서 반사되고 반사 펄스신호(RS3)가 펄스시험기로 수신된다. 데이터 보정방법은 상기한 바와 같다.
도 7 은 파이프 네트워크 데이터베이스의 구조를 나타내는 도로서, 도 7a 및 도 7b는 액체관 정보 테이블이고, 도 7c는 연결관 정보 테이블로서 중요한 필드만을 도시한 것이다. 각각은 도 4 에 도시된 액체관 네트워크를 적용한 것이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 액체관 정보 테이블은 각 액체관 및 설치된 도선의 정보를 저장한다. 액체관 정보 테이블은 각 액체관에 대한 수신시간 및 도선길이의 초기 위치데이터와 보정용 위치데이터를 저장한다. 액체관 길이 필드 및 도선길이 필드에 저장되는 데이터는 액체관 네트워크 설치에 앞서 입력된 데이터이고, 초기 위치데이터 필드의 수신시간 필드, 도선길이 필드 및 액체관 길이 필드 등에 저장되는 데이터는 액체관 네트워크 설치 중에 측정 및 산출된 데이터이다. 또한, 보정용 위치데이터 필드의 수신시간 필드, 도선길이 필드 및 액체관 길이 필드 등에 저장되는 데이터는 액체관 네트워크 운영 중에 주기적으로 측정 및 보정되는 데이터이다. 초기 위치데이터 필드의 도선길이 필드 및 액체관 길이 필드에 저장된 데이터가 도선길이 필드 및 액체관 길이 필드에 저장된 데이터보다 큰 이유는, 초기 위치데이터의 도선길이 및 액체관 길이가 연결관의 길이 및 연결관에 설치된 도선의 길이까지 포함하기 때문이다. 또한, 보정용 위치데이터 필드는, 주기적으로 하나 이상의 액체관을 선택하여 펄스신호를 송출 및 수신하고 분석함으로써 업데이트된다.
예를 들어, 액체관 P1 에 대하여 측정이 이루어지고 측정 이전의 보정용 위치데이터가 초기 위치데이터와 동일한 경우, 수신시간이 0.18 초 증가하고 액체관 도선길이가 1.8m 증가하였음을 알 수 있다. 따라서, 수신시간 및 도선길이에 대한 변화율로 +1/50 을 산출하게 되고, 이를 다른 액체관에 적용하여 보정용 위치데이터를 보정하게 된다.