KR100748680B1 - 수질측정시스템 - Google Patents

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KR100748680B1
KR100748680B1 KR1020060036147A KR20060036147A KR100748680B1 KR 100748680 B1 KR100748680 B1 KR 100748680B1 KR 1020060036147 A KR1020060036147 A KR 1020060036147A KR 20060036147 A KR20060036147 A KR 20060036147A KR 100748680 B1 KR100748680 B1 KR 100748680B1
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최선이
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주식회사 한일환경테크
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Abstract

수질측정시스템이 개시된다. 센서장치는 수질측정항목에 대응하는 복수의 수질측정센서, 수압을 감지하여 수심을 측정하는 수심측정센서 및 각각의 센서의 적어도 일부가 노출된 상태로 수용하는 케이스를 구비한다. 윈치는 모터제어신호에 의해 구동되는 모터로부터 동력을 전달받아 신호선과 케이블이 일체로 형성된 로프를 권취하거나 인출시킨다. 보호 파이프는 외주면과 내주면을 관통하는 복수개의 통공이 형성되어 있는 중공형의 관체로 구성되며, 중공의 중심축이 중력의 작용방향과 일치하도록 고정되고, 센서장치가 중공내를 왕복이동가능하도록 중공의 직경이 센서장치의 직경보다 크게 설정된다. 제어장치는 윈치로 모터제어신호를 출력하여 센서장치를 보호 파이프의 중심축 방향으로 하강 또는 상승시키며, 센서장치가 측정한 수심측정값 및 각각의 수심에 대응하는 수질측정값을 신호선을 통해 입력받아 저장한다. 본 발명에 따르면, 센서장치가 위치하고 있는 지점의 수심을 정확하게 측정하여 신뢰성있는 수심별 수질측정값을 얻을 수 있으며, 보호 파이프의 내부에 센서장치를 위치시켜 왕복이동시킴으로써 부유물질에 의한 센서장치의 손상을 방지할 수 있다.
수질측정, 센서, 수심, 윈치, 자동측정

Description

수질측정시스템{System for measuring quality of water}
도 1은 본 발명에 따른 수질측정시스템에 대한 바람직한 실시예의 상세한 구성을 도시한 도면,
도 2는 제어장치(110)의 상세한 구성을 도시한 도면,
도 3a 및 도 3b는 각각 윈치(120)의 평면도 및 측면도,
도 4a는 복수개의 관체가 연결되어 구성된 보호 파이프(140)의 측면을 도시한 도면,
도 4b는 보호 파이프(140)를 구성하는 관체의 일 실시예를 축방향으로 절단한 상태를 도면,
도 5a 및 도 5b는 각각 센서장치(160)의 실시예에 따른 외관을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 수질측정시스템의 초기동작의 수행과정을 도시한 흐름도,
도 7은 본 발명에 따른 수질측정시스템의 측정간격 및 측정시간을 설정하는 과정을 도시한 흐름도,
도 8은 본 발명에 따른 수질측정시스템의 수동측정과정을 도시한 흐름도,
도 9는 본 발명에 따른 수질측정시스템의 수질측정동작의 수행과정을 도시한 흐름도,
도 10은 자동측정제1과정의 상세한 수행과정을 도시한 흐름도,
도 11은 자동측정제2과정의 상세한 수행과정을 도시한 흐름도, 그리고,
도 12는 로프의 바람직한 일 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명은 수질측정시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수심이 깊은 댐 또는 하천의 수심별 수질상태를 측정하는 수질측정시스템에 관한 것이다.
현재 환경분야, 특히 수질분야는 국민들에게 깨끗한 식수공급과 관련하여 또는 상하수원 등에 대한 수질환경조사 등을 위하여 상하수원의 여러 지점에서 주기적으로 수질조사를 위해 시료를 채취하고 있다. 이렇게 각 지점에서 채취된 시료를 연구소 등, 실험기기가 구비된 장소로 운반하여 다양한 종류의 센서들을 이용하여 수질분석을 행하고 있다. 즉, 종래에는 환경자료에 대한 데이터를 수집하기 위하여 사용자가 상하수원의 여러 지점에서 직접 시료를 채취하거나 혹은 다양한 종류의 측정장치를 가지고 다니면서 수질을 측정하여야 하였다. 이에 따라 상하수원의 여러 지점에 수질측정을 센서를 설치하고 유선을 이용하여 원거리에서 수질을 측정할 수 있는 원격측정장치들이 등장하였으나, 시스템 구축에 따른 비용이 과다하게 발생하였다. 이로 인하여 센서들에게 필수적으로 요구되는 주기적인 보정작업이 수작업으로 이루어졌기 때문에 작업자는 센서의 보정을 위해 원격지에 설치된 센서들을
일일이 찾아다니면서 보정을 행해야 하는 번거로움이 있었으며, 수작업에 의하므로 보정의 정확도가 저하되어 센서의 센싱능력이 저하되거나 혹은 센서의 수명이 단축되는 등의 문제점이 있었다.
또한 기존의 수질측정장치를 이용하는 경우에 깊이에 따른 변화를 알아보기 위해서는 사람이 일일이 깊이에 따라 측정기기를 이동시켜 가면서 작업해야 하는 관계로 효율적으로 자료를 얻기가 어려웠다. 최근 수질 변화를 관찰하기 위해 각종 센서 또는 계기들이 수온, 용존 산소량 등을 자동 측정하여 기억수단에 저장하고 인양하여 그 저장된 데이터를 인출할 수 있도록 구성되어 있다. 그러나 현재 수질 자동 측정기는 이동 능력이 없고, 이동 능력이 있다고 해도 장치의 크기가 비대하여 운영하는데 많은 불편함이 있고, 초기 투자비용이 많다는 단점을 가지고 있다.
나아가 특정한 장소에 고정적으로 수질측정장치를 설치하고, 수질측정을 위한 센서를 단계적으로 물속으로 투입하여 수심별 수질을 측정하는 장치도 존재한다. 그러나 이러한 수질측정장치를 이용하는 경우에 물속으로 투입되는 센서에 연결된 케이블이 조류에 의해 이동되어 정확한 수심을 측정하기 어렵고, 조류를 따라 흐르는 부유물질이 센서에 충돌하여 센서가 손상되는 경우가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정확한 수심별 수질을 측정할 수 있고 부유물질에 의한 센서의 손상을 방지할 수 있는 수질측정시스템을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 수질측정시스템은, 상이한 수질측정항목에 대응하는 복수의 수질측정센서, 수압을 감지하여 수심을 측정하는 수심측정센서 및 상기 수질측정센서와 상기 수심측정센서를 수용하며 상기 수질측정센서와 상기 수심측정센서가 노출되는 개구부가 형성된 케이스를 구비하는 센서장치; 소정의 모터제어신호에 의해 구동되는 모터로부터 동력을 전달받아 자유단에 상기 센서장치가 연결되어 있는 신호선과 상기 센서장치를 지지할 수 있는 강도를 가진 케이블이 일체로 형성된 로프를 권취하거나 인출시키는 윈치; 외주면과 내주면을 관통하는 복수개의 통공이 형성되어 있는 중공형의 관체로 구성되며, 상기 중공의 중심축이 중력의 작용방향과 일치하도록 고정되고, 상기 센서장치가 상기 중공에 수용되어 상기 중공의 중심축 방향으로 이동가능하도록 상기 중공의 직경이 상기 센서장치의 직경보다 크게 설정되는 보호 파이프; 및 상기 윈치로 상기 모터제어신호를 출력하여 상기 센서장치를 소정의 이동거리에 따라 상기 보호 파이프의 중심축 방향으로 하강 또는 상승시키며, 상기 센서장치가 측정한 수심측정값 및 소정의 측정시간 동안에 각각의 수심에 대해 상기 센서장치가 측정한 수질측정값을 상기 신호선을 통해 입력받아 저장하는 제어장치;를 구비한다.
이에 의해, 센서장치가 위치하고 있는 지점의 수심을 정확하게 측정하여 신뢰성있는 수심별 수질측정값을 얻을 수 있으며, 수중에 외주면과 내주면 사이에 유체의 흐름을 보장할 수 있는 통공이 형성된 보호 파이프의 내부에 센서장치를 위치시켜 왕복이동시킴으로써 조류에 의한 센서장치의 이동을 방지하는 동시에 조류에 의해 수중을 부유하는 부유물질에 의한 센서장치의 손상을 방지할 수 있다.
이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수질측정시스템의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 수질측정시스템에 대한 바람직한 실시예의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수질측정시스템(100)은 제어장치(110), 윈치(120), 복수의 가이드 롤러(130, 132), 롤러 지지대(134), 보호 파이프(140), 로프(150) 및 센서장치(160)를 구비한다.
제어장치(110)는 외부로부터 입력되는 제어신호 또는 사전에 설정되어 있는 제어값에 의해 수질측정시스템(100)의 동작을 제어한다. 도 2에는 제어장치(110)의 상세한 구성이 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 제어장치(110)는 센서인터페이스부(210), 저장부(220), 모터제어부(230), 입력부(240), 출력부(250), 통신부(260) 및 제어부(270)로 구성된다.
센서인터페이스부(210)는 제어부(270)와 센서장치(160) 사이의 데이터교환경로를 제공한다. 이 때 센서인터페이스부(210)는 RS-232C에 의해 센서장치(160)와 데이터를 송수신한다. RS-232C는 전산처리장치가 모뎀, 센서 등의 다른 직렬장치들과 데이터를 주고받기 위해 사용하는 인터페이스이다. 제어부(270)와 센서장치(160) 사이의 데이터 송수신은 범용직렬버스와 같은 다른 직렬통신방식에 의해 수행될 수 있다. 이와 같은 제어부(270)와 센서장치(160) 사이의 데이터 전송경로는 일단은 센서장치(160)에 연결되고 타단은 센서인터페이스부(210)에 연결되는 로프(150)에 내장되거나 함께 감겨있는 신호전달선에 의해 형성된다.
저장부(220)에는 센서장치(160)에 의해 측정된 각각의 측정값이 저장된다. 또한, 저장부(220)에는 사전에 설정되어 있는 제어값 또는 조작자로부터 입력받거나 원격지로부터 전송된 제어값이 저장된다. 이를 위해 저장부(220)에는 각각의 데이터를 저장하기 위해 RAM과 ROM이 구비된다.
모터제어부(230)는 윈치(120)를 구동하는 모터의 회전방향 및 회전속도를 제어한다. 모터제어부(230)의 제어를 위한 제어값은 제어부(270)로부터 제공된다. 제어부(270)는 사전에 설정되어 있는 제어값을 기초로 모터제어신호를 생성하여 모터제어부(230)로 출력하며, 나아가, 센서장치(160)에 의해 측정된 수심값에 의해 실시간으로 모터제어신호를 생성하여 모터제어부(230)로 출력한다.
입력부(240)는 조작자로부터 제어데이터 또는 장치의 구동조작명령을 입력받는 수단이다. 입력부(240)에는 비상정지버튼이 구비되어 장치의 오동작 또는 필요시 조작자가 윈치(120)의 작동을 수동으로 정지시키거나 수질측정시스템(100)의 작동을 정지시킬 수 있다. 출력부(250)는 측정된 수질값, 시스템의 동작상태정보 등을 출력하는 수단이다. 출력부(250)에는 경고음 또는 경고신호 발생장치가 구비되어 시스템의 오작동시 조작자가 이를 즉시 파악할 수 있다. 이러한 입력부(240)와 출력부(250)는 다른 구성요소들과 분리되어 독립적으로 설치될 수 있다. 즉, 수질측정시스템(100)의 다른 구성요소들은 수질을 측정하고자 하는 장소에 설치되는 것이 바람직한 반면, 입력부(240)와 출력부(250)는 일정지점 떨어진 조작자가 위치한 실내에 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 입력부(240)와 출력부(250)는 별도의 PMU(Performance Monitoring Unit)로 구성될 수 있으며, PMU와 제어장치(110) 사이 에는 RS232C와 같은 직렬통신방식에 의해 데이터가 송수신된다.
통신부(260)는 입력부(240)와 출력부(250)가 별도의 PMU를 구성할 때 구비된다. 이 때, 통신부(260)는 기본적으로 RS232C 인터페이스를 통해 PMU와 데이터를 송수신한다. 그러나 PMU와 제어장치(110)가 상당한 거리를 두고 위치하면 RS232C 통신은 적절치 않게 된다. 이 때, 통신부(260)는 유선랜, 인터넷, 공중전화망 등과 같은 유선통신망에 적합한 프로토콜 또는 무선랜, CDMA통신 등과 같은 무선통신망에 적합한 프로토콜에 의해 PMU와 제어부장치(110) 사이에 송수신되는 데이터를 전달한다. 한편, 입력부(240)와 출력부(250)가 별도의 PMU를 구성하지 않을 때에도 통신부(260)가 구비될 수 있으며, 통신부(260)는 원격에 위치한 통합관리시스템으로 측정데이터를 전송하거나 원격에 위치한 통합관리시스템으로부터 제어데이터를 수신한다. 이 경우 통신부(260)의 통신방식은 상기한 바와 같다.
제어부(270)는 제어장치(110)의 동작을 제어한다. 제어부(270)가 수행하는 제어동작으로는 측정제어, 모터제어, 데이터입출력제어 등이 있다. 측정제어동작은 저장부(220)에 저장되어 있는 제어값 또는 외부로부터 입력되는 제어값에 따라 수행된다. 제어부(270)는 제어값에 포함되어 있는 측정시간 및 측정수심에 따라 센서장치(160)로 수질측정을 지시하고, 센서장치(160)로부터 입력되는 측정값을 저장부(220)에 저장한다. 모터제어동작은 저장부(220)에 저장되어 있는 제어값 또는 외부로부터 입력되는 제어값 또는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값에 따라 수행된다. 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값을 기초로 모터의 구동여부를 지시하는 모터제어신호를 생성하여 모터제어부(230)에 제공한다. 데 이터입출력제어동작은 저장부(220)에 저장되어 있는 제어값 또는 외부로부터 입력되는 제어값에 따라 수행된다. 제어부(270)는 정해진 데이터전송시점이 도달하거나 외부로부터의 데이터전송명령이 입력되면 저장부(220)에 저장되어 있는 시간별, 수심별 측정값을 출력부(250)를 통해 출력하거나 외부에 위치한 통합관리시스템으로 전송한다. 또한 제어부는 입력부(240) 또는 통합관리시스템으로부터 입력되는 데이터를 저장부(220)에 저장한다.
윈치(120)는 로프권치부(310), 모터(320) 및 로프가이드(330)로 구성된다. 윈치(120)의 상세한 구성은 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 로프권치부(310)에는 로프(150)가 권치된다. 로프권치부(310)에 권치된 로프(150)의 일단(즉, 고정단)은 윈치(120)에 고정되며, 로프(150)의 고정단으로부터 연장된 신호선은 제어장치(110)의 센서인터페이스부(210)에 연결된다. 모터(320)는 모터제어부(230)로부터 입력되는 구동신호에 의해 구동되며, 모터(320)의 구동력은 벨트, 기어 등과 같은 동력전달수단에 의해 로프권치부(310)에 전달된다. 로프가이드(330)는 로프권치부(310)로부터 인출되거나 로프권치부(310)에 권취되는 로프의 유동을 최소화하면서 후술하는 가이드 롤러(130, 132)로부터의 이탈을 방지한다. 본 발명에 따른 수질측정시스템(100)은 소형의 간단한 구조를 가진 윈치에 의해서도 목적하는 효과를 얻을 수 있으므로, 전제적인 시스템의 생산가격이 낮아질 수 있다.
가이드 롤러(130, 132)는 로프(150)의 끝(즉, 자유단)에 연결되어 있는 센서장치(160)가 보호 파이프(140) 내의 공간에 정확하게 위치하도록 로프(150)의 위치 를 잡아준다. 롤러 지지대(134)에는 가이드 롤러(130, 132)가 고정된다.
보호 파이프(140)는 외주면과 내주면을 관통하는 복수개의 통공이 형성되어 있는 중공형의 관체가 복수개 연결되어 이루어진다. 도 4a는 복수개의 관체가 연결되어 구성된 보호 파이프(140)의 측면을 도시한 도면이고, 도 4b는 보호 파이프(140)를 구성하는 각각의 관체에 대한 일 실시예를 축방향으로 절단한 상태를 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 각각의 관체(410)는 축방향으로 유체의 유입 및 유출이 가능하도록 내부가 비어 있으며, 외주면에 복수개의 통공(420)이 형성된다. 각각의 통공(420)은 직경이 2㎝인 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않으며, 조류에 의한 부유물이 관체(410)의 내부로 유입되는 것을 방지하면서 관체(410) 외부의 유체가 관체(410) 내부로 원활하게 유통될 수 있는 정도의 크기로 형성되면 된다. 또한, 도 4a 및 도 4b에는 두개의 통공(420)만 도시되어 있으나, 관체(410)가 부유물 또는 조류에 의해 파괴되지 않을 정도의 강도가 유지되는 한도 내에서 보다 많은 갯수의 통공이 형성되어도 무방하다. 각각의 관체(410)는 양단에 구비되어 있는 플랜지(430)를 통해 상호 연결되어 전제적으로 보호 파이프(140)를 형성한다. 한편, 도 4b에 도시된 관체(410)의 일 실시예는 관체(410)의 내주면에 하나 이상의 가이드 홈(440)이 형성되어 있다. 가이드 홈(440)에는 후술하는 센서장치(160)의 축방향으로 형성되어 있는 가이드 날개가 삽입된다. 이와 같은 구성에 의해 센서장치(160)가 보호 파이프(140)의 내부공간 속을 축방향으로 이동할 때 센서장치(160)가 보호 파이프(140)의 내주면에 충돌하는 현상이 방지된다. 이러한 가이드 홈(440)은 선택적으로 구비된다. 나아가 도 4a 및 도 4b에는 복수개의 관체(410)가 연결되어 보호 파이프(140)를 형성하는 실시예가 도시되어 있으나 보호 파이프(140)는 하나의 관체로 이루어질 수 있다.
로프(150)는 일단(즉, 고정단)은 제어장치(110) 또는 윈치(120)에 고정되고 타단(즉, 자유단)은 센서장치(160)에 고정된다. 로프(150)의 길이는 적어도 본 발명에 따른 수질측정장치(100)가 설치되는 지역의 수심보다 긴 것이 바람직하다. 한편, 로프(150)는 센서장치(160)의 이탈을 방지할 수 있는 정도의 강도를 가진 케이블과 제어장치(110)와 센서장치(160) 사이의 신호전달경로로 기능하는 신호선이 상호 나선형으로 감겨져 있는 구조를 가지거나 별도의 연결탭에 의해 케이블과 신호선이 일체적으로 결합된 구조를 가진다. 나아가, 로프(150)는 신호선이 센서장치(160)의 이탈을 방지할 수 있는 정도의 강도와 윈치(120)에 권치될 수 있는 연성을 가진 재질로 이루어진 케이블 내에 수용되는 구조를 가질 수도 있다. 도 12는 로프(150)의 바람직한 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 12를 참조하면, 로프(150)를 구성하는 케이블(152)은 내부에 신호선(154)과 전원선(156)를 수용할 수 있는 수용공간을 가지는 중공형의 관체로 되어 있다. 이 때, 케이블(152)은 복수의 강선이 그물망 형태로 직조되어 일정정도의 연성을 가짐으로써 윈치(120)에 권치될 수 있다. 또한, 그물망 형태 등으로 직조된 강선은 폴리에스터, 플라스틱 등의 재질로 코팅될 수 있다.
센서장치(160)는 각각의 수질측정항목에 대응하는 복수의 수질측정센서 및 수심을 측정하는 수심측정센서로 구성된다. 수질측정항목에는 수온, pH, 용존산소 량, 전기전도도, 클로로필-A, 염도, ORP, 탁도, 질산염 등이 있으며, 이러한 각각의 수질측정항목에 대응하는 수질측정센서의 구성 및 기능은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 사항이므로 상세한 설명은 생략한다. 수심측정센서로는 압전원리를 이용하여 수심을 측정하는 센서가 이용될 수 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b에는 센서장치(160)의 외관이 도시되어 있다.
도 5a를 참조하면, 센서장치(510)는 복수의 측정센서(512) 및 측정센서(512)를 수용하는 케이스(514)로 구성된다. 케이스(514)는 보호 파이프(140)에 형성된 통공의 직경보다 작은 부유물이 측정센서(512)와 충돌하는 현상을 방지하고, 나아가, 센서장치(160)가 보호 파이프(140) 내를 왕복이동할 때 보호 파이프(140)와 직접 충돌하는 현상을 방지하기 위해 구비된다. 이 때, 케이스(514)는 측정대상 유체가 측정센서(120)에 닿을 수 있도록 그물망 형상 또는 평행한 복수의 슬릿을 구비한 창살형상으로 제조되는 것이 바람직하다.
도 5b를 참조하면, 센서장치(520)는 복수의 측정센서(522) 및 가이드 날개(524)로 구성된다. 가이드 날개(524)는 측정센서(522)의 외주부에 돌출되어 형성되며, 반원 또는 사다리꼴 형상을 갖는다. 이러한 가이드 날개(524)는 탄성소재로 제조되어 센서장치(520)가 보호 파이프(140)의 내부를 축방향으로 왕복이동할 때 발생하는 충돌에 의한 충격을 흡수하여 센서장치(520)로 전달되는 충격을 최소화한다. 이와 달리, 가이드 날개(524)가 도 4b에 도시된 보호 파이프(140)의 내주면에 형성되어 있는 가이드 홈에 결합될 수 있는 형태를 가지도록 제작되면, 센서장 치(520)가 보호 파이프(140)의 내부를 축방향으로 왕복이동할 때 가이드 홈에 의해 이동경로가 유도되므로, 센서장치(520)가 보호 파이프(140)의 내주면에 충돌하는 것을 방지한다. 한편, 가이드 날개(524)는 측정센서(522)를 수용하는 케이스의 외주부에 형성될 수도 있다. 측정센서(522) 및 케이스의 재질, 구성 및 기능은 도 5a를 참조하여 설명한 바와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명에 따른 수질측정시스템의 초기동작의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 초기동작은 센서장치(160)를 설정되어 있는 초기수심(예를 들면, 표면으로부터 50~100㎝ 사이의 깊이)까지 제어장치(110)의 제어동작에 의해 이동시키는 동작이다. 제어장치(110)의 제어부(270)는 전원이 공급되거나 저장부(220)에 저장되어 있는 제어값에 포함되어 있는 초기동작시점이 도달하거나 외부로부터 초기동작을 지시하는 명령이 입력되면, 모터제어부(230)로 센서장치(160)를 상승시키는 방향으로 모터를 구동하도록 하는 제어신호를 출력한다(S600). 센서장치(160)가 상승하는 도중에 비상정지명령이 입력되면(S605), 제어부(270)는 모터제어부(230)로 모터의 정지를 지시하는 제어신호를 출력한다(S610). 모터가 정지되어 있는 상태에서 비상정지해제명령이 입력되면(S615), 제어부(270)는 모터제어부(230)로 센서장치(160)가 상승하는 방향으로 모터를 구동하도록 지시하는 제어신호를 출력한다.
센서장치(160)가 상승하고 있는 동안 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값이 설정되어 있는 상한값에 도달했거나 상한제한스위치가 온되 면(S620), 모터제어부(230)로 센서장치(160)가 하강하는 방향으로 모터를 구동하도록 지시하는 제어신호를 출력한다(S625). 다음으로, 센서장치(160)가 하강하는 도중에 비상정지명령이 입력되면(S630), 제어부(270)는 모터제어부(230)로 모터의 정지를 지시하는 제어신호를 출력한다(S635). 만약, 모터가 정지되어 있는 상태에서 비상정지해제명령이 입력되면(S640), 제어부(270)는 모터제어부(230)로 센서장치(160)가 하강하는 방향으로 모터를 구동하도록 지시하는 제어신호를 출력한다. 마지막으로, 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값을 기초로 센서장치(160)가 설정되어 있는 초기수심에 도달한 것으로 확인되면(S645), 초기동작의 수행을 종료한다.
도 7은 본 발명에 따른 수질측정시스템의 측정간격 및 측정시간을 설정하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 조작자는 측정간격 설정메뉴를 선택한 후 측정간격(예를 들면, 1~5m)을 입력한다(S700). 다음으로, 조작자는 측정시간 설정메뉴를 선택한 후 측정시간(예를 들면, 30분~5시간)을 입력한다(S705). 제어부(270)는 조작자로부터 입력된 측정간격 및 측정시간을 저장부(220)에 저장한다(S710). 여기서 측정간격은 센서장치(160)의 이동간격을 의미하고, 측정시간은 각각의 수심에서의 측정시간을 의미한다. 이 때, 자동제어시간은 각각의 센서가 1회의 측정에 소요되는 시간으로 설정되는 것이 바람직하며, 한 지점에서 복수회의 측정이 필요한 경우에는 자동제어시간을 증가시킨다. 데이터는 원격지에 위치한 통합관리시스템, 제어장치(110)에 구비된 입력부(240), 제어장치(110)와 별도로 설치되며 입력장치가 장착 된 PMU 등으로부터 입력된다.
도 8은 본 발명에 따른 수질측정시스템의 수동측정과정을 도시한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 수동측정동작은 초기동작이 완료된 후 조작자가 직접 센서장치(160)을 원하는 수심에 위치시킨 후 해당 지점의 수질을 측정하는 동작이다. 초기동작이 완료된 후 센서장치(160)가 정지되어 있는 상태에서 조작자는 입력부(240)에 구비되어 있는 조작반을 이용하여 측정하고자 하는 수심값을 입력한다(S800). 다음으로, 조작자가 측정개시명령을 입력하면, 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 조작자가 입력한 수심값이 일치하는지를 확인한다(S805). 만약, 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값이 조작자가 입력한 수심값보다 크면, 제어부(270)는 모터제어부(230)로 센서장치(160)를 상승시키는 방향으로 모터를 구동하도록 하는 제어신호를 출력한다(S810). 이와 달리, 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값이 조작자가 입력한 수심값보다 작으면, 제어부(270)는 모터제어부(230)로 센서장치(160)를 하강시키는 방향으로 모터를 구동하도록 하는 제어신호를 출력한다(S815). 센서장치(160)가 상승 또는 하강하는 도중에 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 조작자가 입력한 수심값이 일치하면, 제어부(270)는 모터제어부(230)로 모터의 정지를 지시하는 제어신호를 출력한다(S820). 센서장치(160)가 측정하고자 하는 수심에 위치하면, 제어부(270)는 센서장치(160)로 설정된 측정시간동안 수질측정을 지시한다(S825). 다음으로, 설정되어 있는 측정시간에 도달하면, 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수질측정 값을 저장부(220)에 저장하고 수동측정과정을 종료한다(S830).
도 9는 본 발명에 따른 수질측정시스템의 수질측정동작의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 초기동작이 완료된 후 원격지에 위치한 통합관리시스템, 제어장치(110)에 구비된 입력부(240), 제어장치(110)와 별도로 설치되며 입력장치가 장착된 PMU 등으로부터 시스템의 동작명령이 입력되면(S900), 제어부(270)는 동작모드를 확인한다(S905). 만약, 동작모드가 수동모드인 상태에서 조작자로부터 측정개시명령이 입력되면 제어부(270)는 도 8을 참조하여 설명한 수동측정과정을 수행한다(S910).
이와 달리, 동작모드가 자동모드인 경우에 제어부(270)는 초기수심(예를 들면, 50~100㎝)에 위치하고 있는 센서장치(160)를 하강시킨다(S915). 다음으로, 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값이 저장부(220)에 저장되어 있는 제어값 중에서 수질측정의 최대수심값과 일치하게 될 때까지(S920) 도 10에 도시된 바와 같은 자동측정제1과정을 반복적으로 수행하여 하강수질측정과정을 수행한다(A). 하강수질측정과정의 수행 중에 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값이 최대수심값과 일치하면, 제어부(270)는 최대수심에 대응하는 수질측정을 실시한다(S925). 이 때, 2m의 측정간격으로 4번의 측정을 수행하는 것으로 설정되어 있는 경우 최대수심값은 8m가 되며, 측정장소의 수심이 15m이고 측정간격이 2m로 설정되어 있는 경우 최대수심은 14m가 된다. 최대수심에서의 측정시간이 설정되어 있는 측정시간에 도달한 것으로 확인되면(즉, 최대수심에서의 수질측정이 완료되면), 제어부(270)는 하강수질측정단계를 종료하고 센서장치(160)를 상승시킨다(S930).
다음으로, 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값이 초기수심과 일치하게 될 때까지(S935) 도 11에 도시된 바와 같은 자동측정제2과정을 반복적으로 수행하여 상승수질측정과정을 수행한다(B). 상승수질측정과정의 수행 중에 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값이 초기수심과 일치하면(S940), 제어부(270)는 초기수심에 대응하는 수질측정을 실시한다(S945). 이 때, 초기수심에서의 측정시간이 설정되어 있는 측정시간에 도달하면(즉, 초기수심에서의 수질측정이 완료되면) 자동측정과정은 종료된다. 수동측정과정 또는 자동측정과정의 수행에 따라 센서장치(160)로부터 입력되는 각각의 수심별 수질측정항목에 대한 측정값은 저장부(220)에 저장되며, 선택적으로 원격지에 위치한 통합관리시스템으로 전송하되나, 제어장치(110)에 구비된 출력부(240) 또는 제어장치(110)와 별도로 설치된 PMU의 출력장치에 출력된다(S950).
도 10은 자동측정제1과정의 상세한 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값이 자동측정제1과정에 진입시의 수심인 최초수심과 사전에 설정되어 있는 측정간격을 더한 값과 동일하면, 센서장치(160)를 정지시킨 후 센서장치(160)로 수질측정을 지시한다(S1000). 다음으로, 제어부(270)는 수질측정이 시작된 시점으로부터 제1보정기준시간(예를 들면, 2분)이 경과했는지 확인한다(S1005). 제1보정기준시간이 경과한 것으로 확인되면, 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 최초수심에 측정간격을 더한 값의 차이의 절대값이 소정의 제1보정기준값(예를 들 면, 50㎝) 이상인지 여부를 확인한다(S1010). 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 최초수심에 측정간격을 더한 값의 차이의 절대값이 제1보정기준값 이상이면, 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 최초수심에 측정간격을 더한 값의 차이의 절대값이 제1보정기준값보다 작아질 때까지 제어부(270)는 센서장치(160)를 상승시키거나 하강시켜 센서장치(160)의 위치를 보정한다(S1015). 이러한 센서장치(160)의 위치보정은 보다 정확한 수심에서 수질을 측정하기 위한 목적으로 각각의 측정수심에 대해 1회 수행된다.
다음으로, 제어부(270)는 수질측정이 시작된 시점으로부터 설정되어 있는 측정시간(예를 들면, 2시간)이 경과했는지 여부를 확인한다(S1020). 수질측정이 시작된 시점으로부터 설정되어 있는 측정시간이 경과한 것으로 확인되면, 제어부(270)는 해당 수심에서 센서장치(160)로부터 입력된 수질측정값을 저장부(220)에 저장하고 자동측정제1과정을 종료한다(S1025). 이와 달리, 수질측정이 시작된 시점으로부터 설정되어 있는 측정시간(예를 들면, 1시간)이 경과하지 않은 것으로 확인되면, 제어부(270)는 수질측정이 시작된 시점으로부터 소정의 제2보정기준시간(예를 들면, 1시간)이 경과했는지 확인한다(S1030). 제2보정기준시간이 경과한 것으로 확인되면, 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 최초수심에 측정간격을 더한 값이 동일한지 여부를 확인한다(S1035). 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값이 최초수심에 측정간격을 더한 값과 차이가 있으면, 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 최초수심에 측정간격을 더한 값이 동일해질 때까지 제어부(270)는 센서장치(160)를 상승시키거나 하강시켜 센서장치(160)의 위치를 보 정한다(S1040). 이러한 센서장치(160)의 위치보정은 장시간의 측정시 수위의 변화에 따라 센서장치(160)의 위치를 적절하게 조절하기 위해 수행된다.
도 11은 자동측정제2과정의 상세한 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값이 자동측정제2과정의 진입시의 수심인 최초수심에서 측정간격을 감한 값과 동일하면, 센서장치(160)를 정지시킨 후 센서장치(160)로 수질측정을 지시한다(S1100). 다음으로, 제어부(270)는 수질측정이 시작된 시점으로부터 제1보정기준시간(예를 들면, 2분)이 경과했는지 확인한다(S1105). 제1보정기준시간이 경과한 것으로 확인되면, 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 최초수심에서 측정간격을 감한 값의 차이의 절대값이 소정의 제1보정기준값(예를 들면, 50㎝) 이상인지 여부를 확인한다(S1110). 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 최초수심에서 측정간격을 감한 값의 차이의 절대값이 제1보정기준값 이상이면, 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 최초수심에서 측정간격을 감한 값의 차이의 절대값이 제1보정기준값보다 작아질 때까지 제어부(270)는 센서장치(160)를 상승시키거나 하강시켜 센서장치(160)의 위치를 보정한다(S1115).
다음으로, 제어부(270)는 수질측정이 시작된 시점으로부터 설정되어 있는 측정시간(예를 들면, 2시간)이 경과했는지 여부를 확인한다(S1120). 수질측정이 시작된 시점으로부터 설정되어 있는 측정시간이 경과한 것으로 확인되면, 제어부(270)는 해당 수심에서 센서장치(160)로부터 입력된 수질측정값을 저장부(220)에 저장하고 자동측정제2과정을 종료한다(S1125). 이와 달리, 수질측정이 시작된 시점으로부 터 설정되어 있는 측정시간(예를 들면, 1시간)이 경과하지 않은 것으로 확인되면, 제어부(270)는 수질측정이 시작된 시점으로부터 소정의 제2보정기준시간(예를 들면, 1시간)이 경과했는지 확인한다(S1130). 제2보정기준시간이 경과한 것으로 확인되면, 제어부(270)는 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 최초수심에서 측정간격을 감한 값이 동일한지 여부를 확인한다(S1135). 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값이 최초수심에서 측정간격을 감한 값과 차이가 있으면, 센서장치(160)로부터 입력되는 수심측정값과 최초수심에서 측정간격을 감한 값이 동일해질 때까지 제어부(270)는 센서장치(160)를 상승시키거나 하강시켜 센서장치(160)의 위치를 보정한다(S1140).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 수질측정시스템에 의하면, 압전방식의 수심측정센서에 의해 센서장치가 위치하고 있는 지점의 수심을 정확하게 측정하여 신뢰성있는 수심별 수질측정값을 얻을 수 있다. 또한, 수중에 외주면과 내주면 사이에 유체의 흐름을 보장할 수 있는 통공이 형성된 보호 파이프를 설치하고, 센서장치를 보호 파이프의 내부에 위치시켜 왕복이동시킴으로써 조류에 의한 센서장치의 이동을 방지하는 동시에 조류에 의해 수중을 부유하는 부유물질에 의한 센서장치의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 센서장치에 가이드 날개를 형성하여 센서장치가 보호 파이프의 내주면과 충돌하는 현상을 방지할 수 있다.

Claims (1)

  1. 상이한 수질측정항목에 대응하는 복수의 수질측정센서, 수압을 감지하여 수심을 측정하는 수심측정센서 및 상기 수질측정센서와 상기 수심측정센서를 수용하며 상기 수질측정센서와 상기 수심측정센서가 노출되는 개구부가 형성된 케이스를 구비하는 센서장치;
    소정의 모터제어신호에 의해 구동되는 모터로부터 동력을 전달받아 자유단에 상기 센서장치가 연결되어 있는 신호선과 상기 센서장치를 지지할 수 있는 강도를 가진 케이블이 일체로 형성된 로프를 권취하거나 인출시키는 윈치;
    외주면과 내주면을 관통하는 복수개의 통공이 형성되어 있는 중공형의 관체로 구성되며, 상기 중공의 중심축이 중력의 작용방향과 일치하도록 고정되고, 상기 센서장치가 상기 중공에 수용되어 상기 중공의 중심축 방향으로 이동가능하도록 상기 중공의 직경이 상기 센서장치의 직경보다 크게 설정되는 보호 파이프; 및
    상기 윈치로 상기 모터제어신호를 출력하여 상기 센서장치를 소정의 이동거리에 따라 상기 보호 파이프의 중심축 방향으로 하강 또는 상승시키며, 상기 센서장치가 측정한 수심측정값 및 소정의 측정시간 동안에 각각의 수심에 대해 상기 센서장치가 측정한 수질측정값을 상기 신호선을 통해 입력받아 저장하는 제어장치;를 포함하고,
    상기 윈치는,
    상기 로프가 권치되는 로프권치부; 및
    상기 로프권취부에 권치되는 로프의 유동을 방지하고, 상기 로프의 자유단에 연결되어 있는 센서가 상기 보호 파이프 내의 공간에 위치하도록 상기 로프의 위치를 고정시키는 가이드 롤러로부터 상기 로프가 이탈되는 것을 방지하는 로프가이드;를 포함하며,
    상기 센서장치의 외주면에는 상기 센서장치의 길이방향으로 복수개의 가이드 날개가 형성되어 있고, 상기 보호 파이프의 내주면에는 상기 센서장치에 형성되어 있는 가이드 날개가 삽입되는 복수개의 가이드 홈이 형성되어 있으며,
    상기 제어장치는 상기 센서장치에 의한 수질측정의 개시시점으로부터 제1보정시간 간격마다 상기 센서장치에 의한 수질측정의 개시시점의 수심인 초기수심과 상기 센서장치의 이동거리를 합산한 값에서 상기 센서장치로부터 입력된 수심측정값을 감한 값의 차이값의 절대값이 소정의 제1보정기준값보다 크면 상기 초기수심과 상기 센서장치의 이동거리를 합산한 값에서 상기 센서장치로부터 입력된 수심측정값을 감한 값의 차이값의 절대값이 상기 제1보정기준값보다 작아질 때까지 상기 센서장치를 상승 또는 하강시키도록 제어하고, 상기 센서장치에 의한 수질측정의 개시시점으로부터 상기 제1보정시간간격보다 크게 설정된 제2보정시간간격마다 상기 센서장치에 의한 수질측정의 개시시점의 수심인 초기수심과 상기 센서장치의 이동거리의 합산한 값이 상기 센서장치로부터 입력된 수심측정값과 상이하면 상기 초기수심과 상기 센서장치의 이동거리의 합산한 값이 상기 센서장치로부터 입력된 수심측정값과 동일해질 때까지 상기 센서장치를 상승 또는 하강시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수질측정시스템.
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