KR100615942B1 - Ｇｉｓ기록용 자동 수위 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 GIS기록을 위한 해수면의 수위를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해수면의 높이에 따라서 승하강하는 부이(bouy)를 이용하여 실시간으로 해수면의 수위를 기록 전송할 수 있는 GIS기록용 자동 수위 측정장치에 관한 것이다.
본 발명은 수위를 실시간으로 자동 측정하기 위한 수위 측정장치에 있어서, 해저면에서 부터 수면위로 수직방향으로 매설되어 있는 수직기둥; 상기 수직기둥의 내부에서 배치되어 해수면을 따라서 승하강하는 부이; 상기 수직기둥의 내측면에 배치되어 상기 부이가 접촉하면 수위신호를 발생하는 센서부; 및 상기 센서부의 수위신호를 전달받아 수위정보를 기록 전송하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS기록용 자동 수위 측정장치를 제공한다.
GIS기록용 자동 수위 측정장치

Description

ＧＩＳ기록용 자동 수위 측정장치 {Device for measuring a GIS water level}
도 1은 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치의 구성을 나타낸 블럭구성도,
도 3은 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치의 수직기둥을 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치의 수직기둥을 나타낸 횡단면도,
도 5는 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치의 수직기둥을 나타낸 종단면도임.
* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 *
100 : GIS기록용 자동 수위 측정장치 110 : 수직기둥
114 : 센서부 115 : 터치센서
120 : 보강부재 130 : 부이
150 : 제어부 152 : 감지부
154 : 저장부 156 : 송신부
본 발명은 GIS기록을 위한 해수면의 수위를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해수면의 높이에 따라서 승하강하는 부이(bouy)를 이용하여 실시간으로 해수면의 수위를 기록 전송할 수 있는 GIS기록용 자동 수위 측정장치에 관한 것이다.
현재 해안지역에서의 조수간만을 관측하여 GIS(geography information system, 지리정보시스템)의 기록에 사용하기 위하여는 현지 해안에서 24시간을 연속하여 장기간 관측하고 있는데, 이는 매우 비경제적이며 측정에 많은 어려움이 따르고 있다.
종래의 관측 방식은 나무로 제작된 양수표를 세워서 일정한 시간 간격으로 육안의 식별에 의하여 눈금을 읽어서 기록하는 수준에 지나지 않으므로, 비과학적이고 부정확하며 특히 관측자가 관측하는 시간에만 기록이 되기 때문에, 연속적인 기록이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 파도가 심할때는 관측자가 양수표에 접근하기가 어려워서 멀리서 개략적으로 본다든가 하는 부정확함이 있고, 수면이 출렁거리기 때문에 숙달이 되지 않 으면 눈금 자체를 읽는 것도 매우 곤란하다.
이하에서 종래의 수위 측정방법을 살펴본다.
부근의 삼각 기준점 등으로부터 레벨 측량에 의하여 표고를 측정한 성과를 기준으로 양수표의 눈금에 일치시키고, 년중 최대 만조시의 바닷물이 올라간 수면보다 여유 높이를 합한 위치부터, 년중 최저 간조시의 바닷물이 내려간 수면보다 여유 높이를 뺀 위치까지 모두 적용될 수 있도록 하기위하여 양수표를 대개 높이 2m씩 끊어서 계단 형식으로 다단계로 분리하여 설치한다.
이렇게 설치된 양수표에는 1cm, 5cm 또는 10cm 단위로 눈금이 새겨져 있는데, 굴이나 미역 또는 기타의 해산물이 기생하기도 할 뿐만 아니라, 떠다니는 쓰레기등의 부유물이 양수표에 걸려 있어서 눈금 읽기가 어려워지고, 양수표 자체도 바닷물에 의한 부식속도가 빠르고, 지나가는 선박등에 의하여 파손될 수가 있어서, 장기간에 걸친 완전한 유지관리가 사실상 곤란해서 몇년이 경과하면 철거 후 재설치가 불가피하다.
따라서, 충분하고도 만족스러운 자료를 얻기 위하여 많은 수의 양수표를 우리나라의 리아스식 해안에 설치하고, 그의 유지관리와 365일 24시간의 관측을 영구적으로 하기에는 현실적으로 어려움이 많이 따른다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 무인으로 실시간 해 수면의 수위를 측정할 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 목적은 장기간 사용이 가능하며 측정값의 신뢰성이 높은 실시간 수위 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수위를 실시간으로 자동 측정하기 위한 수위 측정장치에 있어서, 해저면에서 부터 수면위로 수직방향으로 매설되어 있는 수직기둥; 상기 수직기둥의 내부에서 배치되어 해수면을 따라서 승하강하는 부이; 상기 수직기둥의 내측면에 배치되어 상기 부이가 접촉하면 수위신호를 발생하는 센서부; 및 상기 센서부의 수위신호를 전달받아 수위정보를 기록 전송하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS기록용 자동 수위 측정장치를 제공한다.
상기 수직기둥은 4개가 쌍을 이루어 정사각형으로 배치되고, 상기 수직기둥 간을 보강부재로 연결되며,
상기 부이는 일부가 수면에 떠오를 수 있는 부력을 가지는 몸체부와, 상기 몸체부가 수면과 만나는 테두리에 구비된 돌기부로 이루어지고,
상기 제어부는 센서부의 신호를 전달받는 감지부와, 상기 감지부에서 감지된 수위 신호를 기록하는 저장부와, 상기 감지부에서 감지된 수위 신호를 전송하는 송신부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명 한다.
도 1은 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치의 구성을 나타낸 블럭구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치(100)는 그 내부에 수위를 감지할 수 있도록 부이(130)와 센서부(114)를 구비하고 있는 수직기둥(110)이 사각형으로 배치되어 있고, 각각의 수직기둥(110)은 보강부재(120)로 상호 견고하게 연결되며, 해수면 위로 노출된 수직기둥(110)의 상단에 위치하는 제어부(150)를 포함하여 이루어진다.
상기 제어부(150)는 부이(130)가 센서부(114)를 접촉하여 발생하는 수위 신호를 감지하는 감지부(152)와, 상기 감지부(152)에서 감지된 수위 신호를 기록하는 저장부(154)와, 상기 감지부(152)에서 감지된 수위 신호를 전송하는 송신부(156)를 포함하여 이루어지며, 상기 제어부(150)에 전원을 공급하는 전원부(미도시)는 축전지를 이용하거나, 축전지에 태양전지를 연결하여 사용하는 것이 바람직하다.
지상에 설치되는 기지국(200)에는 상기 송신부(156)에서 전송하는 수위 신호를 감지하기 위한 수신부(202)를 구비하여, 실시간 해수면의 수위 정보를 취득할 수 있도록 한다. 상기 송신부(156)와 수신부(202) 사이의 통신은 무선통신으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 기록과 전송을 담당하는 제어부(150)의 외부는 완전 방수인 것이 바람직하고, 바닷물에 의한 부식을 전혀 받지 않는 재질로 하며, 설치 장소는 해안선에 가깝게 하되 가장 깊이가 깊으면서도 연중 최대 간조시에도 물이 고여 있을 지점을 선정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치(100)를 바다속에 영구적으로 설치하기 위하여 가장 오랜 기간의 수명을 보장 받는 재질로는 광명단과 아연으로 도금된 강철재질의 수직기둥(110)을 4개 1조로 하여 연암층에 땅에 깊이 박고 그 하나하나의 기둥속에 부이(130)를 구비하는 것이 바람직하다.
그리고, 바다수면은 풍량에 의하여 수위가 평면을 유지하지 못하고 높고 낮음이 심하므로, 4개의 수직기둥(110) 간의 각각의 거리를 3m 이상으로 충분히 멀리하여, 풍랑에 의한 전도의 저항력을 증가시켜주는 것은 물론이며, 4개의 수직기둥(110)에서 측정되는 수위의 결과를 평균하므로서, 가능한한 정확한 수위값을 취득할 수 있도록 하는 구조를 제공한다.
도 3은 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치의 수직기둥을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치의 수직기둥을 나타낸 횡단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치의 수직기둥을 나타낸 종단면도이다.
본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치의 수직기둥(110)은 내부가 비어있는 관의 형상을 가지고 있으며, 그 내측면에 부이(130)에 의하여 터치되는 터치센서(115)가 수직방향으로 소정간격으로 균일하게 배열되어 있는 센서부(114)를 구비하고 있다. 상기 터치센서(115)는 돌출된 형태로 부착되어 있어서 부이(130)에 의하여 눌려짐으로써 신호가 발생되고, 발생된 신호가 제어부(150)로 전송된다.
상기 부이(130)는 해수면에 일부가 떠오르는 정도의 부력을 가지고 있는 몸체(132)와 상기 몸체가 수면과 만나는 위치에 상기 센서부(114)를 향하여 돌출되어 있는 돌기부(134)로 이루어져, 상기 부이(130)가 해수면을 따라서 승하강 하면 그 높이에 위치한 터치센서(115)가 눌려져 수위신호를 발생하는 구조를 제공한다. 상기 돌기부(134)의 두께는 상기 터치센서(115) 사이의 간격보다 작게 하여, 한번에 하나의 터치센서(115)만이 신호를 발생하는 구조로 하는 것이 바람직하다.
상기 부이(130)가 해수면에 따라 승하강 하기 위해서는 상기 수직기둥(110) 내부로의 해수의 출입이 자유로워야 하므로, 상기 수직기둥(110)은 다수의 통수공(미도시)을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 수직기둥(110) 내의 수면은 상기 통수공으로 인하여 해수면의 수면과 일치하므로, 해수면이 상승하면 부력에 의하여 부이(130)가 떠오르고, 해수면이 낮아지면 부이(130)가 자중에 의하여 하강하면서, 상기 부이(130)의 돌기부(134)는 항상 해수면과 일치하는 높이를 가지게 되는 것이다.
또한, 상기 수직기둥(110)에 해산물의 접촉을 방지함과 동시에 재질 자체의 부식을 방지하기 위해서는 상기 수직기둥(110)에 소정의 전류를 공급하는 것이 바람직하다. 이렇게 수직기둥(110)에 전류를 공급하면 상기 수직기둥(110)에 해산물이 붙는 것을 방지할 수 있으며, 금속재질인 수직기둥(110)의 부식을 방지하는 효과를 가져온다. 이러한 수직기둥(110)으로의 전류 공급은 제어부(150)를 통해서 이루어지는데, 상기 제어부(150)는 축전지나 태양전지 등으로 이루어진 전원부를 구비하여 제어부(150)의 작동에 사용하며, 이를 일부 수직기둥(110)으로 흘려보내는 것이다.
본 발명의 설치위치가 해상이다 보니 주간에 태양전지를 통해 변환된 전류를 축전지에 축적하면서 지속적으로 사용할 수 있으므로, 지상으로 부터 별도의 전원공급선을 연결하지 않아도 된다. 상기 태양전지와 축전지를 주기적으로 교환 점검하여주면 반 영구적으로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 각각의 수직기둥(110)은 내부에 두개의 센서부(114)를 구비하고 있어서, 부이(130)가 양측의 센서부(114)를 모두 터치하는 구조를 가지고 있다. 따라서 각각의 수직기둥(110)에서 발생되는 두가지의 수위신호의 평균값을 취하고, 또 4개의 수직기둥(110)이 하나의 측정장치를 구성하므로, 4개의 수직기둥(110)의 평균값을 취하면 보다 정확한 해수면의 수위 값을 취득할 수 있다.
상기 센서부(114)를 구성하는 개개의 터치센서(115)는 부이(130)가 수위의 변화에 따라서 상하 운동할 때에 터치됨과 동시에 후면의 공간으로 후퇴하므로서 부이(130)의 상하운동에 지장을 주지 않도록 부드럽게 하며, 보다 확실하게 하기 위해서 부이(130)의 양편에 설치하므로서 전후의 2개 중에 하나만이라도 접촉되면 결과가 기록이 되도록 하는 것이 바람직하다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치는 부이가 해수면을 따라 승하강하며 수위 신호를 발생시켜 기록, 전송하도록 함으로써, 무인으로 실시간 수위 측정을 가능하게 해주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치는 다수의 측정값을 발생시킴으로써 그 평균값을 사용하면 보다 정확한 수위 정보를 취득할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 GIS기록용 자동 수위 측정장치는 무인으로 작동하므로 기상상태와 관계없이 365일 24시간 수위를 실시간으로 측정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 수위를 실시간으로 자동 측정하기 위한 수위 측정장치에 있어서,
    해저면에서 부터 수면위로 수직방향으로 매설되어 있으며, 4개가 3m의 간격을 가지고 쌍을 이루어 정사각형으로 배치되고, 아연도금 또는 광명단으로 된 보강부재에 의해 연결되어 있는 수직기둥;
    상기 수직기둥의 내부에서 배치되어 해수면을 따라서 승하강하며, 수면에 떠오를 수 있는 부력을 가진 몸체부와, 상기 몸체부가 수면과 만나는 테두리에 구비된 돌기부로 이루어진 부이;
    상기 수직기둥의 내측면에 배치되어 상기 부이가 접촉하면 수위신호를 발생하는 센서부; 및
    상기 센서부의 수위신호를 전달받아 수위정보를 기록 전송하며, 상기 센서부의 신호를 전달받는 감지부와, 상기 감지부에서 감지된 수위 신호를 기록하는 저장부와, 상기 감지부에서 감지된 수위 신호를 전송하는 송신부와, 축전지 또는 태양전지를 포함하여 전류를 일부의 상기 수직기둥으로 흘려보내는 전원부로 구성되는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS기록용 자동 수위 측정장치.
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