KR100773427B1 - High speed wireless non-homogeneous soil exchange effectiveness tester - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시일예에 따른 측정장치의 개략도.1 is a schematic view of a measuring device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 개략도.2 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 개략도.3 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 측정장치가 투입되는 보어홀을 도시한 개략도.Figure 4 is a schematic diagram showing a bore hole into which the measuring device of the present invention is put.
도 5는 종래의 지중열전도율을 측정하기 위한 측정장치를 도시한 개략도.5 is a schematic diagram showing a measuring apparatus for measuring the conventional ground thermal conductivity.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10 : 측정장치 20 : 본체10: measuring device 20: main body
30 : 커버 40 : PCB기판30: cover 40: PCB substrate
41 : 마이크로프로세서 42 : EEPROM41: microprocessor 42: EEPROM
43 : 전원부 44 : 온도 및 압력센서43: power supply 44: temperature and pressure sensor
45 : 작동버튼 46 : LED램프45: operation button 46: LED lamp
47 : 연결구 48 : RF송신기47: connector 48: RF transmitter
50 : 보어홀50: borehole
본 발명은 지중열교환 유효도 측정장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 데이터를 처리하기 위한 마이크로프로세서와, 온도 및 압력센서를 구비하여 보어홀에 삽입시 수압에 따른 온도를 신속히 측정하고 이를 바탕으로 지중의 토양성질을 분석할 수 있도록 하며, 일단에 연결구를 형성하여 중계기 없이 컴퓨터에 직접 연결사용할 수 있도록 한 초고속 무선 비균질 지중열교환 유효도 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an underground heat exchange effectiveness measuring device, and more particularly, to a microprocessor for processing data, and a temperature and pressure sensor to quickly measure the temperature according to the water pressure when inserted into the borehole and based on this The present invention relates to an ultra-high speed non-homogeneous geothermal heat exchange efficiency measuring device, which enables the analysis of soil properties and the direct connection to a computer without a repeater.
근래에는 청정에너지 및 대체에너지에 대한 관심이 높아지고 있어 많은 연구가 지속되며, 이 중 대표적인 한 방법이 지열을 이용한 방법이다. 상기 지열을 이용한 기술은 건물에너지로써 유용성이 높은 대체에너지 기술이기 때문에 경제적으로 큰 잠재력을 갖고 있으며, 대표적인 지열이용장치는 히트펌프유니트와 지중열교환기를 구비한 히트펌프시스템으로 지중열교환기내를 열매체가 순환하면서 지중의 열을 흡수하도록 하고 있다. In recent years, interest in clean energy and alternative energy is increasing, and many studies are continued. One representative method is geothermal method. The geothermal technology has a great economic potential because it is an alternative energy technology with high utility as building energy. A typical geothermal heat exchanger is a heat pump system equipped with a heat pump unit and an underground heat exchanger. While absorbing underground heat.
상기 지열이용장치를 이용하기 위해서는 지중의 열전도율 및 온도분포를 측정하는 것이 필수적인 파라미터로써, 상기 요소를 측정하여 지중의 상태와 적합한 지중열교환기의 크기 및 길이, 지중열 교환기 형태를 설치하는 것이 바람직하다.In order to use the geothermal heat exchanger, measuring the thermal conductivity and temperature distribution of the ground is an essential parameter. It is preferable to measure the elements and install the ground heat exchanger, the size and length of the ground heat exchanger, and the type of the ground heat exchanger. .
따라서 이를 측정하기 위한 기술은 도 5를 참조한 바와같이 지중에 설치된 보어홀(1)에 유체를 투입하고 일정시간 후 투입된 유체를 회수장치(2)로 회수하여 회수된 유체의 온도를 측정하도록 한 것이다. 즉, 상기 종래방법은 보어홀에 투입 되기 전의 유체온도와 투입후 회수된 유체온도를 측정하여 온도차와 유량을 기초로 하여 지하토질의 상태를 예측하는 것으로, 토양 전체가 균질하다는 조건하에 이루어지기 때문에 대부분의 비균질 토양에 대한 깊이별 지중온도 및 열전도율에 대해서는 측정할 수 없다.Therefore, the technique for measuring this is to put the fluid in the borehole (1) installed in the ground as shown in Figure 5 and to recover the injected fluid to the
또한, 측정의 정확성을 위해 48시간 이상의 측정을 권장하기 때문에 측정준비에서 철거까지 최소 3일 정도의 시간이 요구됨으로 이에 따른 인건비가 상승되는 단점이 내재되어 있다. In addition, because the measurement is recommended for more than 48 hours to ensure the accuracy of the measurement is required at least three days from the measurement preparation to removal, there is a disadvantage that the labor cost increases accordingly.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,The present invention has been made to solve the above problems,
깊이별 지중의 온도 및 온도분포, 열전도율 측정이 가능하며, 투명한 합성수지를 사용하여 방수성 및 무게를 가볍게 하여 이동이 용이하도록 하고, 내부에 LED램프를 장착하여 작동유무를 육안으로 확인할 수 있도록 하며, 일측단부에 연결구를 형성하여 컴퓨터에 직접 결합하여 데이터가 전송되도록 함으로써 장치의 구조를 단순화시키고 사용편의성을 향상시킨 장치의 제공을 목적으로 한다.It is possible to measure the temperature, temperature distribution and thermal conductivity of the ground by depth, and it is easy to move by lightly waterproofing and weight using transparent synthetic resin, and it is equipped with LED lamp inside to check the operation status visually. It is an object of the present invention to provide a device that forms a connector at the end and is directly coupled to a computer to transmit data, thereby simplifying the structure of the device and improving convenience of use.
또한 본 발명은 RF송신기를 장착하여 측정된 데이터를 무선으로 전송가능하게 한 것을 다른 목적으로 한다.In another aspect, the present invention is to enable the wireless transmission of the measured data by mounting the RF transmitter.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지중열교환 유효도 측정장치는,Underground heat exchange effectiveness measuring apparatus of the present invention for achieving the above object,
지중의 보어홀에 내포된 유체의 온도와 압력을 측정하는 온도 및 압력센서가 장착된 PCB기판과, 상기 PCB기판의 일측에 장착되어 측정된 데이터를 처리하는 마이크로프로세서와, 상기 PCB기판의 일단과 전원부를 내포하는 본체와, 상기 본체로부터 노출된 PCB기판을 덮는 투명합성수지제의 커버로 이루어진다.A PCB substrate equipped with a temperature and pressure sensor for measuring the temperature and pressure of a fluid contained in an underground bore hole, a microprocessor mounted at one side of the PCB substrate to process measured data, and one end of the PCB substrate; And a cover made of a transparent synthetic resin covering a PCB substrate exposed from the main body.
상기 PCB기판은 읽기전용 메모리인 EEPROM을 더 구비하고, 상기 전원부로부터 전원을 공급받은 마이크로프로세서는 온도 및 압력센서로부터 전송받은 데이터를 상기 EEPROM에 저장시키도록 한 것을 특징으로 한다.The PCB substrate further includes an EEPROM, which is a read-only memory, and a microprocessor supplied with power from the power supply unit stores data received from a temperature and pressure sensor in the EEPROM.
또한, 상기 온도 및 압력센서는 보어홀의 깊이에 따른 압력과 온도를 측정하여 측정된 데이터를 본체의 마이크로프로세서로 전송하도록 한다.In addition, the temperature and pressure sensor measures the pressure and temperature according to the depth of the borehole to transmit the measured data to the microprocessor of the main body.
또한, 상기 PCB기판에는 LED램프를 장착하여 작동유무를 육안으로 확인할 수 있도록 할 수 있으며, 상기 PCB기판의 일단에는 연결구를 형성하여 측정후 컴퓨터에 직접 결합하여 데이터 전송이 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 상기 PCB기판의 일단에는 RF송신기를 장착하여 컴퓨터에 무선으로 데이터의 전송이 이루어지도록 할 수 있다.In addition, the PCB board can be mounted to the LED lamp so that the operation can be checked with the naked eye, and one end of the PCB board to form a connector to be directly coupled to the computer after the measurement can be made to transmit data. In addition, one end of the PCB substrate may be equipped with an RF transmitter to transmit data wirelessly to a computer.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 지중열교환 유효도 측정장치를 첨부된 도면을 참조로 상세하게 설명한다.Hereinafter, the ground heat exchange effectiveness measuring apparatus of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시일예에 따른 측정장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 개략도이고, 도 3은 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 측정장치가 투입되는 보어홀을 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram of a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention, Figure 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention, Figure 4 is It is a schematic diagram which shows the borehole into which the measuring apparatus of this invention is put.
도시된 바와같이 본 발명의 측정장치(10)는 PCB기판(40)을 갖는 본체(20)와 커버(30)로 구성된다. 상기 본체(20)는 내수성이 강한 스테인레스스틸 또는 합성수지제 등 산화를 방지할 수 있는 재질로 형성하는 것이 바람직하며, PCB기판이 장착되어 있다. 상기 PCB기판(40)은 일측이 상기 본체(20)에 고정설치되고 타측이 외부로 표출되어 있어 표출된 부분은 커버(30)에 의해 보호되고 있다. 상기 커버(30)는 방수성이 강한 합성수지재로 형성하는 것이 바람직하며, 투명재질 또는 반투명재질로 형성하여 내부의 상태를 육안으로 확인할 수 있도록 할 수 있다. As shown, the
아울러 상기 PCB기판(40)에는 마이크로프로세서(41)와 EEPROM(42) 및 전원부(43)가 장착되며, 상기 마이크로프로세서(41)는 상기 전원부(43)로부터 전원을 직접 공급받아 구동하고 하기 온도 및 압력센서(44)로부터 전송된 데이터를 저장메모리인 EEPROM(42)에 저장되도록 하는 것이다. 여기서 상기 EEPROM(42)은 마이크로프로세서(41)의 한 구성요소일 수 있다.In addition, the PCB 40 is equipped with a
또한, 상기 온도 및 압력센서(44)는 일정시간 단위별로 측정이 이루어지도록 하는 것으로, 측정은 상기 마이크로프로세서(41)의 신호를 받아서 측정이 이루어지거나, 주기적으로 반복적인 센싱이 이루어지도록 하여 센싱 데이터를 마이크로프로세서에 전송하도록 한다. 상기 두 센서(44)는 센싱에 필요한 전원을 상기 마이크로프로세서(41)를 통해 공급받거나 전원부(43)로부터 직접 공급받도록 할 수 있다.In addition, the temperature and
이러한 구성을 갖는 측정장치(10)는 비균질토양의 깊이별 열전도율과 온도분포를 측정하기 때문에 총 측정시간이 300M 보어홀(50)을 기준으로 1시간 이내로 매우 신속하게 측정할 수 있다. 또한 보어홀(50)에 삽입되어지는 것만으로도 깊이별 토양의 특성을 파악하고 토양의 종류를 예측할 수 있고, 압력에 의해 깊이를 측정하기 때문에 시추되어진 보어홀의 설치상태에 대한 검증도 가능하게 한 것이다. Since the
상기 본 발명의 측정장치(10)는 유체가 담수된 보어홀(50)의 일측으로 투입시키면 측정장치는 보어홀을 따라 침전되면서 압력과 온도를 측정하게 되는 것이다. 즉, 측정장치는 전원부(43)의 전원으로 마이크로프로세서(41)와 온도 및 압력센서(44)가 작동되고, 상기 마이크로프로세서(41)에서는 일정시간마다 온도 및 압력센서(44)에 센싱신호를 보내어 센서가 센싱이 이루어지도록 한 후 센싱된 데이터를 전송받아 EEPROM(42)에 저장되도록 한다. 또한, 상기 각 센서는 자체적으로 일정시간동안 센싱이 이루어지도록 하여 센싱된 데이터를 마이크로프로세서에 전송되도록 할 수 있다. When the
또한, 본 발명의 측정장치(10)는 PCB기판(40)의 일단에 연결구(47)를 형성하고, 상기 연결구를 커버(30)의 외측으로 노출되도록 하여 상기 연결구를 이용해 컴퓨터에 직접 결합될 수 있도록 할수 있다. 따라서, 상기 연결구(47)는 다수개의 핀으로 구성되거나, USB포트로 구성할 수 있다.In addition, the
도 2를 참조한 바와같이 본 발명의 측정장치(10)는 PCB기판(40)에 작동버튼(45)과 LED램프(46)를 장착하여 사용성을 향상시킬 수 있다. 상기 커버(30)의 내측부분에 위치하는 PCB기판에 작동버튼을 형성하여 사용자가 가압하여 장치를 ON/OFF시킬 수 있으며, 장치의 작동유무를 육안으로 확인할 수 있도록 일측에 LED램프(46)를 더 장착하여 램프의 발광에 따라 작동유무를 판단하도록 한다.As shown in FIG. 2, the
또한, 상기 본체(20)는 전원부(43)와 PCB기판(40)이 분리가능하도록 하여 측정후 전원을 교체하여 센서가 장착된 PCB기판(40)을 재사용 가능하도록 할 수 있다.In addition, the
본 발명의 유효도 측정장치(10)는 도 4를 참조한 바와같이 지중에 천공된 보어홀(50)에 투입되는 것으로, 상기 보어홀에 담수된 유체를 따라 이동되면서 주기적인 센싱작용으로 전원부(43)의 전력을 사용하게 된다. 따라서 측정장치를 재사용하기 위해서는 전원부(43)의 교체가 이루어져야 하며 이를 용이하게 이루어지도록 상기 PCB기판(40)을 본체(20)와 분리가능하도록 하여 전원부를 교체한 후 PCB기판을 재결합하여 사용하도록 할 수 있다. 또한, 상기 본체의 후미부분이 분리가능한 구조로 되어 있어 후미부분을 통해 전원부의 교체가 이루어지도록 할 수 있다. 그러므로, 전원부와 PCB기판은 연결구를 통해 탈착가능한 구조로 결합되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, the
도 3을 참조한 바와같이 본 발명의 측정장치(10)는 무선에 의해 컴퓨터와 데이터 전송이 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 즉, PCB기판(40)의 일단에는 RF송신기(48)가 장착되어 온도 및 압력센서(44)에서 측정된 값을 무선으로 컴퓨터에 전송되도록 할 수 있다. 즉, 마이크로프로세서(41)는 EEPROM(42)에 저장된 센서의 측정값을 독출하여 RF송신기(48)로 전송하면 RF송신기에서 데이터의 주파수를 변환하여 무선으로 송출시키고 이를 컴퓨터에서 수신받아 데이터 분석이 이루어지도록 하는 것이다. 물론 미도시되었지만 상기 RF송신기에는 증폭기나 신호변환기가 더 장착되 는 것으로, 상기 사항은 무선통신에서 필수적으로 사용되는 것이므로 본 명세서에서는 생략하기로 한다.As shown in FIG. 3, the measuring
또한 상기 주파수 송출세기를 증폭시켜 측정장치에서 측정된 측정값을 저장없이 외부로 송출되도록 하고 이를 지상의 안테나나 컴퓨터를 통해 수신받아 데이터를 분석하도록 할 수 있다. In addition, the frequency transmission strength may be amplified so that the measured value measured by the measuring device may be transmitted to the outside without storage, and received through an antenna or a computer on the ground to analyze the data.
이와같이 구성되는 본 발명의 측정장치(10)는 보어홀(50)에 투입되면 강하되면서 압력과 온도를 동시에 측정한다. 이 때 측정된 값은 무선으로 전송 또는 장치내의 EEPROM(42)에 저장되어 보어홀(50)의 배출구를 통해 회수되며, 회수된 측정장치(10)는 컴퓨터에 연결되어 EEPROM(42)에 저장된 데이터를 컴퓨터에 전송하는 것이다. The measuring
상기 전송된 데이터는 압력과 온도가 동시에 측정되어 있으므로, 측정된 압력으로 측정위치를 알 수 있어 깊이별로 온도분포를 알 수 있는 것이다. 또한 깊이에 따른 온도에 따라 열전도율을 알 수 있으므로, 지중의 토양의 종류에 대한 정보를 유추할 수 있는 것이다. 따라서, 보어홀이 천공된 부분에 토양의 적층상태와 온도분포를 알수 있으므로, 이에 적합한 지열원 시스템의 설계 및 설치가 가능한 것이다.Since the transmitted data is measured at the same time pressure and temperature, it is possible to know the measurement position by the measured pressure to know the temperature distribution for each depth. In addition, the thermal conductivity can be known according to the temperature according to the depth, so that it is possible to infer information about the type of soil in the ground. Therefore, since the lamination state and temperature distribution of the soil in the bored hole can be known, it is possible to design and install a geothermal source system suitable for this.
이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 지중열교환 유효도 측정장치 는,As described in detail above, the ground heat exchange effectiveness measuring apparatus of the present invention,
깊이별 지중의 온도 및 온도분포, 열전도율 측정이 가능하며, 투명한 합성수지를 사용하여 방수성 및 무게를 가볍게 하여 이동이 용이하도록 하고, 내부에 LED램프를 장착하여 작동유무를 육안으로 확인할 수 있도록 하며, 일측단부에 연결구를 형성하여 컴퓨터에 직접 결합하여 데이터가 전송되도록 함으로써 장치의 구조를 단순화시킬 수 있다. 또한 본 발명은 RF송신기를 장착하여 측정된 데이터를 무선으로 전송가능하게 하여 사용편의성을 향상시킨 유용한 장치의 제공이 가능하게 된 것이다.It is possible to measure the temperature, temperature distribution and thermal conductivity of the ground by depth, and it is easy to move by lightly waterproofing and weight using transparent synthetic resin, and it is equipped with LED lamp inside to check the operation status visually. The structure of the device can be simplified by forming a connector at the end to couple it directly to a computer so that data can be transferred. In addition, the present invention has been made possible to provide a useful device that improves the ease of use by mounting the RF transmitter to wirelessly transmit the measured data.
한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.In addition, the above-mentioned example is only an example to demonstrate this invention. Therefore, it is obvious that the ordinary skilled in the art to which the present invention pertains uses the partial change with reference to the detailed description.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020070007637A KR100773427B1 (en) | 2007-01-24 | 2007-01-24 | High speed wireless non-homogeneous soil exchange effectiveness tester |
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KR1020070007637A KR100773427B1 (en) | 2007-01-24 | 2007-01-24 | High speed wireless non-homogeneous soil exchange effectiveness tester |
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KR100773427B1 true KR100773427B1 (en) | 2007-11-05 |
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KR1020070007637A KR100773427B1 (en) | 2007-01-24 | 2007-01-24 | High speed wireless non-homogeneous soil exchange effectiveness tester |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10180360B1 (en) * | 2015-01-06 | 2019-01-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of The Interior | Distributed temperature sensor probe |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1123503A (en) | 1997-06-30 | 1999-01-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Soil thermal resistance measuring instrument |
-
2007
- 2007-01-24 KR KR1020070007637A patent/KR100773427B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
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