KR100920684B1 - 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 국가하천, 지방하천, 소하천(이하 본 출원서류에서 “각급하천”이라 칭함)에 설치된 각종 하천수문의 강밖수위(이하 본 출원서류에서 “내수위”라 칭함)와 강수위(이하 본 출원서류에서 “외수위”라 칭함)의 높고 낮음을 자동 감지하여, 수위가 높고 낮은 방향에 따라 수문이 완전자동으로 개폐되도록 제어하고 자동제어시스템의 정상 가동 여부를 담당자(일반적으로 시·군·구 소속공무원중에서 지정하며, 본 출원서류에서는 “원격관리자”라고 칭함)등에게 신호를 보내기 위한 장치 및 프로그램과 기록매체를 포함하는 무인완전자동 하천수문 개폐시스템에 관한 것으로, 수문과, 수문개폐 구동모터와, 수문개폐상태 등을 감지하는 수문개폐센서부와, 수문 내·외수위를 판독할 수 있는 적어도 하나 이상의 센서들 및 수위계등으로 구성된 수위센서부와 수문개폐상태 등을 감지하는 수문개폐센서로부터 획득한 신호를 인터페이스부로 전송하고, 인터페이스부로부터 수문개폐정보를 수신하여, 수신된 내·외수위의 높고 낮음에 의거하여 수문이 자동으로 개폐구동되도록 제어하는 제어기와 상기 수위센서부로부터 수문 내·외수위 데이터를 수집하는 신호수집부와 상기 수집된 수문 내·외수위 데이터를 판독하고, 메모리부 또는 관리서버로부터 오는 수위 데이터와 비교하는 데이터비교부 및 데이터 비교를 통해 수문 내·외수위의 높고 낮음을 감지하고 수문개폐를 결정하는 수문개폐선택부로 구성된 신호확인부와 상기 신호확인부로부터 수신된 수문개폐선택에 따라 수문개폐모터의 구동을 위한 구동제어신호로 변환 출력하여 인터페이스부를 거쳐 제어기를 통해 수문을 개폐하도록 하는 신호처리부와 상기 신호처리부와 제어기를 접속하는 인터페이스부와, 상기 수문 내·외수위 데이터와 상태 정보를 유무선 통신부와 메모리부로 전송하는 정보전송부와; 상기 각 구성부에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 유무선 통신부와 유무선통신망으로 연결된 관리서버와, 상기 관리서버와 연결된 관리자 단말기, ARS, SMS를 포함하는 것을 특징으로 한다.
각급하천, 수문, 수문개폐, 원격감시, 카메라
Description
본 발명은 국가하천, 지방하천, 소하천(이하 본 출원서류에서 “각급하천”이라 칭함)에 설치된 각종 하천수문의 강밖수위(이하 본 출원서류에서 “내수위”라 칭함)와 강수위(이하 본 출원서류에서 “외수위”라 칭함)의 높고 낮음을 완전자동으로 감지하여, 수위가 높고 낮은 방향에 따라 수문이 완전자동으로 개폐되도록 제어하고 자동제어시스템의 정상 가동 여부를 원격관리자 등에게 신호를 보내기 위한 장치 및 프로그램과 기록매체를 포함하는 무인완전자동 하천수문 개폐시스템에 관한 것이다.
일반적으로 댐과 하구언 및 방조제 배수갑문 같은 대형 수문에는 관리사무소를 댐 인근에 설치하여 관리인이 상주하고 있으며, 댐 수위에 따라 컴퓨터로 제어되는 수문개폐시스템이 설치되고 무인 또는 유인 조정, 제어되며 또한 원격감시시스템으로 수문개폐가 통제되고 있다.
그러나 이와 별도로 각급하천에 설치된 종래의 각종 수문은 관리사무소와 상주관리인이 없고, 일반적으로 도 1에 나타난 바와 같이 기어유닛 또는 유압피스톤 장치 등으로 구성된 기계식 수문개폐장치(일명: 권양기)를 수문에 설치하여 인력으 로 회전핸들을 회전시키거나, 수동동작레버를 왕복작동시킴으로써 수문을 개폐하도록 하는 수동방식을 채용하거나, 기계식개폐장치에 전동기를 취부하여 전동방식을 채용하고 있다.
상기와 같은 수문을 개폐하기 위하여는 기계식개폐장치를 설치한 수동방식 수문인 경우 수문관리자가 수문에 접근하여 수문개폐장치를 직접조작하여야 하며, 전동방식의 수문이라 하더라도 종래에는 모터 등을 구동하는 제어판넬이 수문 근처에 설치되어 있어, 수문관리자가 수문이 설치된 곳까지 직접 가서 제어판넬의 스위치를 조작하여야만 한다.
그러나, 상주관리인이 없는 각급하천의 각종수문은 원격관리자가 담당지역내 많은 수문을 관리하기는 물리적으로 사실상 불가능하여, 인근 마을 주민 등을 관리인으로 지정(이하 본 출원서류에서 “마을관리인”이라 칭함)하여 홍수발생시 수문에 접근하여 수위상황에 따라 수문의 개폐 장치를 직접 조작하거나, 극히 일부 전동식 개폐장치인 경우는 동력스위치를 직접 작동시켜 수문을 개폐하도록 하고 있다. 각종하천수문의 개폐를 위하여는 야간중 홍수의 경우나, 폭우 또는 태풍 등 악천후 날씨에도 불구하고 마을관리인이 하천수문까지 위험한 제방이나 농로길을 통하여 원거리를 이동하여야 하는데, 이와 같이 악천후중 하천수문에 접근하기 위한 현장이동에는 안전사고의 위험이 크며, 수문위치에 도착하더라도 강우량에 따라 시시각각으로 변화하는 수문 내 외수위에 따라 수문의 개문 또는 폐문장치를 선택하여 조작하여야 했으며, 수위변화가 안정될 때까지 수문위치에서 장시간 대기하거나, 수위상황을 확인하기 위하여 자택과 수문사이를 수시로 왕래하여야 함으로써 인력이 낭비되는 등 인력과 시간면에서 문제점이 컸으며, 특히 지정된 마을관리인이 부재중이거나, 수문의 적정한 개폐시점을 상실할 경우에는 긴급대응이 지연되어 농경지나 주거지역 등이 침수피해를 면하기 어려워 재해예방에도 심각한 문제가 있었다.
이러한 실정에서, 수문을 원격지에서 감시, 관리하기 위한 종래의 기술로는 삐삐호출기를 이용하여 수문 개폐를 원격 조정할 수 있는 장치(대한민국 특허등록 제10-0189321호)가 있는데, 수문개폐장치에 설치된 삐삐 수신기를 통해 수문 관리자의 개폐명령을 무선 수신하여 모터를 제어함으로써 수문을 개폐할 수 있지만, 삐삐 호출기는 단방향 통신수단이므로, 수문 관리자가 각 수문이 현재 어느 정도 열려 있는지 시각적으로 확인할 수는 없고 전화기의 키를 이용하여 수문 개폐정보를 발생시켜야 하기 때문에 불편할 뿐만 아니라 개폐조작에도 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다.
컴퓨터를 이용한 가동보 수문의 원격감시 제어방법과 이를 위한 제어장치(대한민국 공개특허 특2002-0026491호)는 수문을 개폐시키기 위한 동력발생수단, 각 수문별로 수문개폐센서, 구동전원공급부, 상기 수문개폐센서로부터 전기신호를 획득하여 컴퓨터로 전송된 각 수문별 개방율을 설정할 수 있는 화면을 제공하고 개방율 정보에 의해 상기 가동보 제어수단으로 전송하는 관리자 컴퓨터를 구비하여 원격지가동보시설의 수문을 제어할 수 있도록 하고 있으나, 수문을 개폐하기 위하여는 관리자가 직접 수문의 개방율 정보를 입력한 후, 동력발생부가 구동되어 수문을 개폐하는 번거로움이 있었다.
또한, 구내용 디지탈가입자회선모뎀을 이용한 무인 원격감시,통제시스템(대한민국 특허등록 제10-0424479호)은 구내전화선을 이용해 원격지를 네트워크 환경으로 구축하고 고속의 데이터 전송이 가능하도록 하여 카메라 신호의 전송 및 출입제어 및 각종 기기의 제어가 가능하도록 하였으나 이 역시 관리자가 일일이 확인한 후, 직접 입력한 개폐명령에 따라 수문을 개폐하는 단점이 있었다.
방조제 배수갑문의 원격감시 및 제어시스템(대한민국 특허등록 제10-0472081호)은 네트워크망을 통해 원격지에 방조제 배수갑문의 동영상 및 음성을 제공하며 양방향 통신을 하여 기기 제어를 원격지에서 할 수 있는 방조제 배수갑문의 원격감시 및 제어시스템을 제공하고 있으나, 수문의 개방율 정보와 각종 환경센서로부터 정보를 획득한 다음, 원격으로 제어하고, 배수갑문이 설치된 내수면과 해수면의 환경을 효과적으로 파악할 수는 있지만, 반면에, 비상시에도 관리자가 그 상황을 모니터를 일일히 확인한 후, 직접 입력한 개폐명령에 따라 배수갑문을 개폐하는 문제점이 있어 무인 완전자동화에는 한계가 있었다.
또한, 현재 전국에 산재해 있는 각급하천의 본류 및 지류에 설치된 중소규모의 수문은 약 38,000여개소로서 종래의 대형수문제어시스템을 모두 적용하기에는 비용면에서 고가이기 때문에 비경제적이고, 실용성면에서 효용가치가 없으며, 실시간으로 즉각 대처하기에도 불가능한 실정이므로 홍수 및 침수 등 비상시 실시간으로 즉각 대비하기 위하여는 간단한 구조 및 저렴한 비용으로 전국하천에 산재해 있는 각종 하천수문에 무인 완전자동화된 하천수문개폐 제어장치의 개발, 설치가 절실히 필요하였다.
따라서 본 발명은 상기 문제점 및 필요성을 해결하기 위하여 각급하천에 설치된 각종 수문에서 수문의 내·외수위를 자동 감지하여 수문이 적정한 시점에서 완전자동으로 개폐되도록 함과 동시에 수문개폐장치의 정상가동여부를 원격관리자 등에게 신호송출을 제어하기 위한 장치 및 프로그램과 기록매체를 포함하는 무인 완전자동화 하천 수문 개폐시스템을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템은 수문과; 수문개폐구동모터와; 수문의 개폐상태 및 수문개폐 정상작동을 감시하는 하나 이상의 수문개폐센서와; 수문 내외의 수위를 판독할 수 있는 적어도 하나 이상의 센서들 및 초음파 또는 레이더 수위계 등으로 구성된 수위센서부와; 수문개폐센서로부터 획득한 신호를 인터페이스부로 전송하고, 인터페이스부로부터 수문개폐정보를 수신하며, 수신된 수문개폐정보에 의거하여 수문이 개폐구동되도록 제어하는 제어기와; 상기 수위센서부로부터 수문 내외의 수위 데이터를 수집하는 신호수집부와; 상기 수집된 수문 내외의 수위 데이터를 판독하고, 메모리부 또는 관리서버로부터 오는 수위 데이터와 비교하는 데이터비교부 및 데이터 비교를 통해 수위차를 계산하고 수문개폐선택을 결정하는 수문개폐선택부로 구성된 신호확인부와; 상기 신호확인부로부터 수신된 수문개폐선택에 따라 수문개폐모터의 구동을 위한 구동제어신호로 변환 출력하여 인터페이스부를 거쳐 제어기를 통해 수문을 개폐하 도록 하는 신호처리부와; 상기 신호처리부와 제어기를 접속하는 인터페이스부와; 상기 수문 내외의 수위 데이터와 상태 정보를 유무선 통신부와 메모리부로 전송하는 정보전송부와; 상기 각 구성부에 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 유무선 통신부와 유무선 통신망으로 연결된 관리서버와, 상기 관리서버와 연결된 관리자 단말기, ARS, SMS를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템에 의하면 각급 하천에 설치된 약 38,000개소의 중소수문에 컴퓨터 제어되는 원격감시 시스템 및 무인 완전자동 수문개폐시스템을 저렴한 비용으로 설치할 수 있고, 수동 또는 전동스위치 작동이 필요 없게 되므로 시간과 인력 및 관리비용이 대폭 절감되며, 관리자의 단말기 및 관리 서버와의 통신이 두절된 경우에도 메모리부에 저장된 평시 수문개폐 및 수위 데이터에 따라 자동수문개폐할 수 있으며, 태풍이나 폭풍우, 홍수 발생시에도 안전상 위험이 전혀 없이 수문 개폐에 용이하게 대처할 수 있는 획기적인 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 종래의 수문개폐장치를 나타내는 상태도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 수문개폐장치는 수문에 개폐핸들(회전핸들 또는 핀젝 방식의 수동동작레버 등)을 설치하여 이 개폐핸들을 회전 또는 레버상하작동시 킴으로써 수문이 개폐되도록 하는 수동방식을 채용하거나, 모터와 기어유닛 또는 유압피스톤 장치 등을 이용하여 수문이 개폐되도록 하는 전동방식을 채용하고 있다.
이에 따라 본 발명은 현재 설치된 각종수문을 교체하지 않고도 현재수문의 개폐방식이 수동이든 전동이든 상관없이 전동모터 및 개폐장치를 부착하여 수문을 개폐할 수 있는 구성이면 어떤 구조의 수문이라도 적용 가능하다.
현재 전동방식의 수문은 특허등록 제10-0189321호, 실용신안등록 제20-0217658호, 실용신안등록 제20-02153040호, 실용신안등록 제1997-0004431호 등과 같은 다양한 실시예가 종래기술로서 소개되어 있으므로, 여기서는 수문의 구조나 작동 메커니즘에 대하여 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템의 전체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템은 수문개폐장치(100)와, 현장제어장치(200)와, 중앙제어장치(300)로 구성된다.
수문개폐장치(100)는 수문과; 수문개폐모터와; 수문의 개폐상태(열림, 닫힘 등) 및 나무, 바위 등 장애물에 의한 수문개폐장애상태를 탐지하는 하나 이상의 수문개폐센서(103)와; 수문 내외의 수위를 판독할 수 있는 적어도 하나 이상의 센서들 및 초음파 또는 레이더 수위계 등으로 구성된 수위센서부(104)와; 수문개폐센서로(103)부터 획득한 신호를 인터페이스부(201)로 전송하고, 인터페이스부(201)로부 터 수문개폐정보를 수신하며, 수신된 수문개폐정보에 의거하여 수문이 개폐구동되도록 제어하는 제어기(106)을 포함하여 구성된다.
현장제어장치(200)는 상기 수위센서부(104)로부터 수문 내외의 수위 데이터를 수집하는 신호수집부(202)와; 상기 수집된 수문 내외의 수위 데이터를 판독하고, 메모리부(208) 또는 관리서버(302)로부터 오는 수위 데이터 기준값과 비교하는 데이터비교부(206) 및 데이터비교부(206)의 데이터 비교를 통해 기준값과의 수위차를 계산하고 수문개폐를 결정하는 수문개폐선택부(205)로 구성된 신호확인부(204)와; 상기 신호확인부(204)로부터 수신된 수문 개폐정보에 따라 수문개폐모터의 구동을 위한 구동제어신호로 변환 출력하여 인터페이스부(201)를 거쳐 제어기(106)를 통해 수문을 개폐하도록 하는 신호처리부(203)와; 상기 신호처리부(203)와 제어기(106)를 접속하는 인터페이스부(201)와; 상기 수문 내외의 수위 데이터와 수문개폐 및 장애상태 정보를 유무선 통신부(209)와 메모리부(208)로 전송하는 정보전송부(207)와; 중앙제어장치(300)의 유무선통신망(301)과 접속되는 유무선통신부(209)와; 상기 각 구성부에 전원을 공급하는 전원공급부(211)를 포함하여 구성된다.
중앙제어장치(300)는 상기 유무선 통신부(209)와 유무선 통신망(301)으로 연결된 관리서버(302)와, 상기 관리서버(302)와 연결된 관리자 단말기(303), ARS(304), SMS(305)를 포함하여 구성된다.
이하에서는 수문개폐장치(100)와, 현장제어장치(200)와, 중앙제어장치(300)의 각 구성부에 대하여 상세히 설명한다.
수문개폐장치(100)의 개폐센서(103)는 도 3에 도시된 바와 같이, 각 수 문(101) 측면마다 하나 이상 설치되어 그 수문의 개폐상태(열림, 닫힘 등) 및 나무, 바위 등 장애물에 의한 수문개폐장애상태를 탐지하는 센서로서 이러한 기능을 발휘할 수 있는 것이면 어떤 것이라도 무방하다.
또한, 수위센서부(104)는 도 3에 도시된 바와 같이, 수문 내외의 수위를 판독할 수 있는 센서로서 초음파 또는 레이더 수위계를 사용할 수 있으며, 수위센서부에서 검출된 수위데이터는 현장제어장치(200)의 신호수집부에 수집된다. 상기 초음파수위계는 초음파를 발신하고 그 반사파를 수신해 수위를 계측하는 초음파 수위계를 사용하며, 상기 레이더수위계는 주파수를 발신하고 그 반사파를 수신해 수위를 계측하는 레이더 수위계를 사용하는 것이 바람직하다.
감시카메라(105)는 본 발명에 선택적으로 부가할 수 있는 구성으로서 수문 내외의 수위와 수문개폐상태, 주변 환경의 영상을 감시하기 위하여 수문 다수 곳에 설치되고, 원격 카메라 제어 및 시스템 운영 등의 기능을 수행하는 영상제어부(210)와 감시 카메라의 영상을 디스플레이하는 관리자 컴퓨터(303)를 포함하여 구성될 수 있다.
제어기(106)는 수문개폐센서(103)로부터 획득한 신호를 인터페이스부(201)로 전송하고, 인터페이스부(201)로부터 수문개폐정보를 수신하며, 수신된 수문개폐정보에 의거하여 수문이 개폐구동되도록 한다.
현장제어장치(200)의 전원공급부(211)는 상용전원과 병행 또는 대체할 수 있는 태양전지를 사용하는 것이 바람직하며, 또는 선택적으로 상용전원의 고장시를 대비하여 수문의 개폐, 인터페이스부, 신호수집부, 제어부, 유무선통신부 등 현장제어장치(200)의 정상적인 운용이 가능하도록 배터리에 상용전원을 상시 충전하였다가, 비상시에 배터리에 충전된 전원을 수문개폐시스템의 정상 가동에 필요한 전원으로 활용할 수도 있다.
신호수집부(202)는 신호확인부(204)와 접속되어 수위센서부(104)로부터 검출된 수위 데이터를 수집하여 신호확인부(204)로 전송하며, 신호확인부(204)는 신호수집부로부터 전송된 수위 데이터와 메모리부(208) 또는 관리서버(302)로부터 오는 평시 수위 데이터 기준값을 비교 판독하고 수위차를 계산하여 수문 개폐여부를 결정하여 신호처리부(203)로 전송한다.
신호처리부(203)는 신호확인부(204)에서 결정된 수문 개폐여부에 따라 인터페이스부(201) 및 제어기(106)를 통해 수문 모터를 구동시켜 수문을 개폐한다.
정보전송부(207)는 수문 개폐시기 및 평시 수문파라미터에 대한 정책결정에 반영하도록 신호수집부(202)에 수집된 수위 데이터, 신호확인부(204)에서 결정된 수문 개폐 데이터 및 상태 정보들을 유무선 통신부(209)를 거쳐 관리 서버(302), 관리자 단말기(303), ARS, SMS로 전송하고, 메모리부(208)에 저장한다.
위와 같은 현장제어장치(200)는 각 구성부의 전반적인 동작에 필요한 마이컴(CPU)과 운영체제 프로그램 및 유틸리티 프로그램, 롬 및 메모리 등을 운용하기 위한 소프트웨어, 하드웨어 시스템을 포함하는 구성으로 설계될 수 있다.
중앙제어장치(300)에는 수문 개폐상태를 감시하고 필요한 때에 수문의 개폐를 제어하기 위한 관리자 컴퓨터(303) 및 관리 서버(302)가 설치되며, 관리자 컴퓨터에는 수문 개폐를 제어하는데 필요한 여러 가지 기능들, 예컨대 정보전송부(207)가 전송해준 각 수문의 개폐상태와 수위 데이터 등에 관한 정보를 수신하여 이를 데이터베이스로 저장 관리하고, 모니터에 각 수문별로 개폐상태를 표시하고, 각 수문별로 원하는 개폐상태를 설정할 수 있는 제어화면을 모니터에 표시하며, 관리자 가 제어화면에서 설정한 각 수문별 개폐상태 정보를 정보전송부(207)로 전송하는 등의 기능들을 갖는 수문 감시 제어 프로그램이 설치될 수 있으며, 감시카메라(105)의 영상을 디스플레이할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 무인 완전자동화 하천 수문 개폐시스템의 현장제어장치(200)의 신호수집부, 신호확인부, 신호처리부 및 정보전송부에서 적용되는 인공지능 알고리즘을 나타내는 회로도이다.
도 4를 참조하여 주요 작동회로를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 수문상태가 평상시와 같이 이상이나 변화가 없으면(스위치=0) 모든 시스템은 동작하지 않으나, 수위센서부 및 신호수집부로부터 입력된 L1 및 L2값의 데이터비교부의 판독결과, 기준값 이상으로 변화가 있는 경우(L1-L2=기준값), 수문이 열려있는 상태이면 수문폐쇄작동되고, 수문이 닫힌 상태이면 작동이 종료된다.
또한, 수위센서부 및 신호수집부로부터 입력된 L1 및 L2값의 데이터비교부의 판독결과, 기준값 미만인 경우, 수문이 닫힌 상태이면 수문오픈작동되고, 수문이 열려있는 상태이면 작동이 종료된다.
한편, 수위센서부 및 신호수집부로부터 입력된 L1 및 L2값의 데이터비교부의 판독결과, 기준값 이상일 때, 수문패쇄명령 후, 수문작동횟수(count)가 기준값 이상이면 수문작동 이상으로 감지하여 오류경보를 발생하게 된다.
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 완전자동 하천수문 개폐시스템에 의한 원격감시 및 수문자동개폐 처리 흐름에 대한 플로챠트이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 관리자가 컴퓨터(303) 및 관리 서버(302)를 통해 수 문 개폐시기에 대한 정책결정(S1)과 평시 수문 파라미터를 서버에 입력하고(S2), 평시에는 수문을 개방(S3)한 후, 본 발명의 완전자동 하천수문 개폐시스템을 작동한다.(S4)
신호수집부(202)는 상기 수위센서부(104)로부터 하나 이상의 센싱 신호(데이터)를 수집(S5)하고, 신호확인부(204)로 전송하면, 신호확인부(204)의 데이터비교부에서 수문 내외 수위차 확인(S6)을 거쳐 관리 서버(302) 및 메모리부(208)에 미리 입력된 평시 수문개폐 높이 데이터와 비교 판독하여 수위 차를 계산(S7)하고 수문 개폐 여부를 결정(S8)하여 신호처리부(203)로 전송한다.
신호처리부(203)는 인터페이스부(201)를 거쳐 수문개폐정보에 따라 자동으로 수문개폐(S9)함과 동시에 정보전송부(207)는 관리자에게 자동 수문개폐상황을 통보한다.(S10)
상기 신호확인부(204) 및 신호처리부(203)는 관리자의 컴퓨터(303) 및 관리 서버(302)와의 통신이 두절된 경우에도 메모리부(208)에 저장된 평시 수문개폐 데이터에 따라 자동수문개폐를 수행한다.
또한, 상기 원격감시 및 수문자동개폐 처리 흐름외에도 수문 내외에 설치된 감시카메라 또는 정보전송부(207)를 통해 해당 수문의 화면을 디스플레이중인 관리자 컴퓨터에서 해당 수문의 화면이 깜박거리거나 비상신호벨(미도시)을 울림으로써 관리자가 비상상태를 인식할 수도 있으며, 관리자 컴퓨터와 영상제어부를 통해 원격으로 카메라를 제어할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시내용 및 도면에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래의 수문개폐장치를 나타내는 상태도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템의 전체적인 구성을 나타내는 도면
도 3은 수문 내외의 수위를 판독할 수 있는 적어도 하나 이상의 센서들과 초음파 또는 레이더 수위계로 구성된 수위센서부를 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 무인 완전자동화 하천 수문 개폐시스템의 현장제어장치(200)의 신호수집부, 신호확인부, 신호처리부 및 정보전송부에서 적용되는 인공지능 알고리즘을 나타내는 회로도
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 완전자동 하천수문 개폐시스템에 의한 원격감시 및 수문자동개폐 처리 흐름에 대한 플로챠트
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 수문개폐장치 101 : 수문 102 : 수문개폐모터
103 : 수문개폐센서 104 : 수위센서부 105 : 감시카메라
106 : 제어기 200 : 현장제어장치 201 : 인터페이스부
202 : 신호수집부 203 : 신호처리부 204 : 신호확인부
205 : 수문개폐선택부 206 : 데이터비교부 207 : 정보전송부
208 : 메모리부 209 : 유무선통신부 210 : 영상제어부
211 : 전원공급부 300 : 중앙제어장치 301 : 유무선통신망
302 : 관리서버 303 : 관리자 컴퓨터 304 : ARS 305 : SMS
Claims (9)
- 각급하천에 설치된 각종 수문의 개폐장치에 있어서, 수문(101)과; 수문개폐모터(102)와; 수문의 개폐상태(열림, 닫힘 등) 및 나무, 바위 등 장애물에 의한 수문개폐장애상태를 탐지하는 하나 이상의 수문개폐센서(103)와; 수문 내외의 수위를 판독할 수 있는 적어도 하나 이상의 센서 및 수위계로 구성된 수위센서부(104)와; 수문개폐센서로(103)부터 획득한 신호를 인터페이스부(201)로 전송하고, 인터페이스부(201)로부터 수문개폐정보를 수신하며, 수신된 수문개폐정보에 의거하여 수문이 개폐구동되도록 제어하는 제어기(106)를 포함하여 구성되는 수문개폐장치(100)와;상기 수위센서부(104)로부터 수문 내외의 수위 데이터를 수집하는 신호수집부(202)와; 상기 수집된 수문 내외의 수위 데이터를 판독하고, 메모리부(208) 또는 관리서버(302)로부터 오는 수위 데이터 기준값과 비교하는 데이터비교부(206) 및 데이터비교부(206)의 데이터 비교를 통해 기준값과의 수위차를 계산하고 수문개폐를 결정하는 수문개폐선택부(205)로 구성된 신호확인부(204)와; 상기 신호확인부(204)로부터 수신된 수문 개폐정보에 따라 수문개폐모터의 구동을 위한 구동제어신호로 변환 출력하여 인터페이스부(201)를 거쳐 제어기(106)를 통해 수문을 개폐하도록 하는 신호처리부(203)와; 상기 신호처리부(203)와 제어기(106)를 접속하는 인터페이스부(201)와; 상기 수문 내외의 수위 데이터와 수문개폐 및 장애상태 정보를 유무선 통신부(209)와 메모리부(208)로 전송하는 정보전송부(207)와; 중앙제어장치(300)의 유무선통신망(301)과 접속되는 유무선통신부(209)와; 상기 각 구성부에 전원을 공급하는 전원공급부(211)를 포함하여 구성되는 현장제어장치(200)와;상기 유무선 통신부(209)와 유무선 통신망(301)으로 연결된 관리서버(302)와; 상기 관리서버(302)와 연결된 관리자 단말기(303), ARS(304), SMS(305)를 포함하여 구성되는 중앙제어장치(300)로 이루어지며,상기 현장제어장치(200)의 신호확인부(204) 및 신호처리부(203)는 관리자 단말기(303) 및 관리 서버(302)와의 통신이 두절된 경우에도 메모리부(208)에 저장된 평시 수문개폐 및 높이 데이터에 따라 자동수문개폐를 수행하는 것을 특징으로 하는 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템
- 제1항에 있어서, 상기 수위센서부(104)는 수면위에 설치된 초음파수위계에서 초음파를 발신하고 그 반사파를 수신해 수위를 계측하는 초음파 수위계인 것을 특징으로 하는 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템
- 제1항에 있어서, 상기 수위센서부(104)는 수면위에 설치된 레이더수위계에서 발신하는 주파수와 그 반사파를 수신해 수위를 계측하는 레이더 수위계인 것을 특징으로 하는 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템
- 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 수문개폐센서(103)는 각 수문(101) 측면마다 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템
- 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원공급부(211)는 상용전원 과 병행할 수 있는 태양전지를 사용하는 것을 특징으로 하는 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템
- 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원공급부(211)는 배터리에 상용전원을 상시 충전하였다가 비상시에 배터리에 충전된 전원을 수문개폐시스템의 정상 가동에 필요한 전원으로 활용하는 것을 특징으로 하는 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템
- 삭제
- 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 무인 완전자동화 하천 수문 개폐시스템에는 수문 내외의 수위와 수문개폐상태, 주변 환경의 영상을 감시하기 위하여 수문 다수 곳에 설치되는 감시카메라(105)와; 상기 감시카메라(105)를 원격제어기능을 수행하는 영상제어부(210)를 통해 관리자 컴퓨터(303)에 감시카메라(105)의 영상을 디스플레이하는 구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템
- 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 무인 완전자동화 하천 수문 개폐시스템은 수문 내외에 설치된 감시카메라(105) 또는 정보전송부(207)를 통해 해당 수문의 화면을 디스플레이중인 관리자 컴퓨터에서 해당 수문의 화면이 깜박거리거나 비상신호벨을 울림으로써 관리자가 비상상태를 인식할 수 있도록 하는 구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 완전자동화 하천수문 개폐시스템
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