KR101011093B1 - 관정 내장형 지하수 수질 관측 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

관정 내장형 지하수 수질 관측 장치, 시스템 및 방법이 제공된다. 본 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템은, 이동 통신망과 통신가능한 통신부, 수질 측정에 필요한 파라미터들을 감지하는 센싱부 및 센싱부에 의해 감지된 파라미터들을 기초로 수질을 측정하고 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면 수질 측정 결과를 통신부로 전달하여 수질 측정 결과가 이동 통신망을 통해 수질 관리자에 전달되도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, 측정된 수질이 비정상으로 판단된 경우, 즉, 수질 측정 결과를 수질 관리자에게 알려줄 것이 필요한 상황에만 통신부에 전원이 공급되도록 하여, 통신부에서의 전력 소모를 극소화할 수 있게 된다.

지하수, 수질, 관측, 이동 통신망, 이동통신 모뎀

Description

관정 내장형 지하수 수질 관측 장치, 시스템 및 방법{Apparatus, system and method for observing the quality of groundwater}

본 발명은 수질 관측 장치, 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하수에 접근하여 수질을 측정하고, 그 측정 결과를 제공하여 주는 관정 내장형 지하수 수질 관측 장치, 시스템에 관한 것이다.

보다 편리하고 보다 신속한 지하수의 수질 관측을 위해, 수질 관리자가 직접 수질 측정 시스템이 설치된 장소로 이동하지 않고, 수질 측정 시스템으로부터 무선으로 수질 측정 결과를 보고받는 방식이 등장하였다. 하지만, 이 방식의 경우 무선 통신을 하는 연유로 전력 소모가 크다는 단점을 안고 있다.

이에 따라 전력 수급을 위해서는, 태양열을 이용한 발전을 통해 배터리를 재충전하는 방식이 필요하다. 하지만, 이에 의할 경우, 솔라 셀, 솔라 레귤레이터, 지지봉, 외함체 등을 필요로 하기 때문에 설치 공간, 설치 장소 등에 제약이 따르고, 초기 설치비가 많이 소요된다는 단점이 있다.

뿐만 아니라, 외부로 노출되는 장치가 많은 관계로, 도난이나 인위적인 훼손은 물론 자연 환경이나 재해로 인한 훼손의 염려도 존재한다.

아울러, 수질 관측 시스템의 내부로 유입되는 습기의 영향으로 인해 성능이 저하되거나 고장이 발생할 수 있는 바, 이를 방지하기 위한 방안 역시 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 이동 통신망과 통신하는데 소모되는 전원을 최소화하기 위한 방안으로, 수질 측정 결과가 정상이 아닌 것으로 판단된 경우에만 수질 측정 결과를 이동 통신망을 통해 수질 관리자에게 전달하는 관정 내장형 지하수 수질 관측 장치, 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 수질 관측 시스템의 내부로 습기가 유입되는 것을 방지하기 위한 방안으로, 외부 공기가 수질 관측 시스템의 내부로 유입되는 것을 차단하면서, 대기압은 내부로 전달할 수 있는 관정 내장형 지하수 수질 관측 장치 및 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템은, 이동 통신망과 통신가능한 통신부; 수질 측정에 필요한 파라미터들을 감지하는 센싱부; 및 상기 센싱부에 의해 감지된 파라미터들을 기초로 수질을 측정하고, 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 수질 측정 결과를 상기 통신부로 전달하여 상기 수질 측정 결과가 상기 이동 통신망을 통해 수질 관리자에 전달되도록 제어하는 제어부;를 포함한다.

그리고, 상기 제어부는, 상기 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되어 상기 수질 측정 결과를 상기 이동 통신망으로 전송하는 것이 필요한 상황에만 상기 통신부에 전원이 공급되도록 제어한다.

또한, 본 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템은, 대기압의 변화에 따라 부피가 가변되는 부피 가변부; 및 상기 센싱부와 튜브로 연결되고, 상기 부피 가변부의 부피 변화에 따라 상기 튜브를 통해 상기 센싱부에 각기 다른 공기량을 전달하는 방식에 의해, 상기 센싱부에 대기압을 전달하는 대기압 전달부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 부피 가변부는, 상기 대기압 전달부 내부의 일면에 마련된 외부 공기 유입부의 외곽에 부착되어, 상기 대기압의 변화에 따라 가변되는 상기 외부 공기 유입부로 유입되는 외부 공기량에 의해 부피가 변화하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 센싱부는, 각기 다른 심도에 복수 개가 마련되고, 상기 제어부는, 각기 다른 심도에 복수 개가 마련되고, 복수의 제어부 중 어느 하나는, 다른 제어부들이 측정한 수질들을 수집하고, 수집된 수질들 중 적어도 하나가 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 수질 이상 정보를 상기 이동 통신망을 통해 수질 관리자에 전달되도록 제어할 수 있다.

그리고, 상기 수질 이상 정보는, 상기 기준 범위를 벗어난 수질에 대한 정보 및 상기 수질이 측정된 심도에 대한 정보를 포함할 수 있다.

또한, 본 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템은, 상기 통신부, 상기 센싱부 및 제어부를 둘러싸며, 외부 환경으로부터 상기 통신부, 상기 센싱부 및 제어부 를 차단하는 보호관; 및 상기 보호관의 상부에 부착되며, 상기 통신부에 부착된 안테나가 마련되는 공간 확보를 위해 일부가 외부로 돌출된 보호 덮개;를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템은, 상기 보호 덮개가 상기 보호관으로부터 이탈되는 것을 감지하는 센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센서가 상기 보호 덮개가 이탈된 것을 감지하면, 이탈 사실을 상기 통신부로 전달하여 상기 이탈 사실이 상기 이동 통신망을 통해 상기 수질 관리자에 전달되도록 제어할 수 있다.

또한, 본 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템은, 상기 센싱부 및 상기 제어부를 둘러싸며, 외부 환경으로부터 상기 센싱부 및 제어부를 차단하는 제1 보호관; 상기 보호관 보다 단면적이 넓은 상기 통신부를 둘러싸며, 외부 환경으로부터 상기 통신부를 차단하는 제2 보호관; 및 상기 보호 케이스의 상부에 부착되는 보호 덮개;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 관정 내장형 지하수 수질 관측 방법은, 수질을 측정하는 단계; 상기 측정단계에서 측정된 수질이 기준 범위를 벗어났는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단단계에서 상기 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 수질 측정 결과를 이동 통신망을 통해 수질 관리자에 전달하는 단계;를 포함한다.

그리고, 본 관정 내장형 지하수 수질 관측 방법은, 상기 판단단계에서 상기 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되어 상기 수질 측정 결과를 상기 이동 통신망으로 전송하는 것이 필요한 상황에만 상기 이동 통신망으로 상기 수질 측정 결과를 전송하는 소자에 전원을 공급하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 관정 내장형 지하수 수질 관측 장치는, 수질 측정에 필요한 파라미터들을 감지하는 센싱부; 및 상기 센싱부에 의해 감지된 파라미터들을 기초로 수질을 측정하고, 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 수질 측정 결과를 이동 통신망에 액세스할 수 있는 통신소자로 전달하여 상기 수질 측정 결과가 상기 이동 통신망을 통해 수질 관리자에 전달되도록 제어하는 제어부;를 포함한다.

그리고, 상기 제어부는, 상기 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되어 상기 수질 측정 결과를 상기 이동 통신망으로 전송하는 것이 필요한 상황에만 상기 통신소자에 전원이 공급되도록 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 센싱부는, 각기 다른 심도에 복수 개가 마련되고, 상기 제어부는, 각기 다른 심도에 복수 개가 마련되고, 복수의 제어부 중 어느 하나는, 다른 제어부들이 측정한 수질들을 수집하고, 수집된 수질들 중 적어도 하나가 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 수질 이상 정보가 상기 이동 통신망을 통해 수질 관리자에 전달되도록 제어하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 수질 이상 정보는, 상기 기준 범위를 벗어난 수질에 대한 정보 및 상기 수질이 측정된 심도에 대한 정보를 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 측정된 수질이 비정상으로 판단된 경우, 즉, 수질 측정 결과를 수질 관리자에게 알려줄 것이 필요한 상황에만 이동통신 모뎀에 전원이 공급되도록 하여, 이동통신 모뎀에서의 전력 소모를 극소화할 수 있게 된다.

한편, 유입되는 외부 공기가 수질 관측 시스템의 내부로 직접 전달되지 않으므로, 외부 공기에 포함된 습기가 수질 관측 시스템의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 보호 덮개가 보호관으로부터 이탈되는 것을 감지하여, 이동 통신망을 통해 수질 관리자에 전달할 수 있으므로, 수질 관측 시스템의 인위적인 훼손을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수질 관측 시스템은, 태양열을 이용하지 않으므로 솔라 셀, 솔라 레귤레이터, 지지봉, 외함체 등을 제외할 수 있어, 설치 공간을 크게 필요로 하지 않으며, 초기 설치비를 대폭 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수질 관측 시스템은, 솔라 셀 등과 같은 외부 노출 장치가 없어 도난이나 인위적인 훼손의 염려가 없다.

그리고, 이와 같은 효과들은 고장 가능성을 줄이며 정기 점검과 유지 관리 비용 절감을 부대하게 된다. 아울러, 설치를 용이하게 하고, 설치비를 절감케 한다. 또한, 이전 설치가 용이하며, 일조량을 고려하지 않아도 되므로 설치 장소에 대한 제약을 받지 않게 된다.

또한, 솔라 봉으로 낙뢰가 발생하는 위험을 미연에 방지할 수 있으며, 완전 밀폐형으로 인해, 자연 환경이나 재해로 인한 이물질이 수질 관측 시스템이나 지하수로 유입되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템을 도 1과 도 2에 도시하였다. 도 1은 본 실시예에 따른 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템의 외관을 도시한 도면이고, 도 2는 본 실시예에 따른 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템의 블럭도이다.

도시된 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템은, 실시간 또는 주기적으로 수질을 측정하고, 수질 측정 결과가 정상이 아닌 것으로 판단된 경우에만 수질 측정 결과를 이동 통신망을 통해 수질 관리자에게 전달한다.

이와 같은 기능을 수행하는 본 실시예에 따른 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템은 관측 지원부(100), 연결부(200), 수질 관측부(300) 및 보호관(410)을 구비한다.

관측 지원부(100)는 지상에 위치하며, 후술할 수질 관측부(300)의 수질 관측 작업을 지원하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 관측 지원부(100)는, 1) 수질 관측부(300)에 전원을 공급하고, 2) 수질 관측부(300)의 수질 관측 결과를 이동 통신망을 통해 수질 관리자에게 전달하며, 3) 수질 관측에 필요한 파라미터 중 하나인 대기압을 수질 관측부(300)로 전달한다. 관측 지원부(100)와 수질 관측부(300)는 RS-232 방식에 의거하여 연결될 수 있다.

한편, 관측 지원부(100)는 수질 관측부(300)에 의해 제어된다. 즉, 관측 지원부(100)의 동작을 제어하는 제어소자(프로세서)는 수질 관측부(300)에 마련되어 있는데, 구체적으로 수질 관측부(300)에 마련된 제어부(310)가 이에 해당한다.

이와 같은 기능을 수행하는 관측 지원부(100)는, 안테나(110), 이동통신 모뎀(120), 배터리(130), 대기압 전달부(140) 및 부피 가변부(150)를 구비한다.

이동통신 모뎀(120)은 안테나(110)를 통해 기지국(미도시)에 액세스하여, 궁극적으로는 이동 통신망을 통해 수질 관리자의 서버, PDA(Personal Digital Assistnat) 또는 모바일폰에 데이터를 전송할 수 있다. 이동통신 모뎀(120)에 의해 수질 관리자로 전달되는 데이터로 중요한 것 중의 하나가 수질 관측부(300)에 의한 수질 관측 결과와 그 정상 여부다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이(도 1에는 미도시), 이동통신 모뎀(120)에는 I/O 포트(121)가 마련되어 있다. 이 I/O 포트(121)에는 수질 관리자의 PDA가 케이블로 연결될 수 있다. 이동통신 모뎀(120)은 I/O 포트(121)를 통해 연결된 수질 관리자의 PDA로 수질 관측 결과를 유선으로 전달할 수도 있다.

배터리(130)는 이동통신 모뎀(120)이 이동 통신망과 통신하는데 필요한 전원을 공급한다. 이때, 배터리(130)에 의한 이동통신 모뎀(120)에 대한 전원 공급은, 수질 관측부(300)에 의해 제어된다.

또한, 배터리(130)는 수질 관측부(300)에도 전원을 공급한다. 배터리(130)에 의한 수질 관측부(300)로의 전원 공급은 연결부(200)에 마련된 케이블(210)을 통해 가능하다.

대기압 전달부(140)는 투명한 케이스로 제작되어, 내부에 마련되는 케이블(210), 튜브(220) 및 부피 가변부(150)를 밖에서 관찰할 수 있으며, 하부에는 공기 유입부(141)가 마련되어 있다.

대기압 전달부(140)는 튜브(220)를 통해 수질 관측부(300)의 센싱부(320)와 관통되어 있다. 이에 따라, 튜브(220)를 통해 대기압 전달부(140)에서 센싱부(320)로 공기가 전달되는데, 전달되는 공기의 양은 대기압에 따라 가변된다.

구체적으로, 1) 대기압이 높은 경우 대기압 전달부(140)에서 센싱부(320)로 많은 양의 공기가 전달되고, 2) 대기압이 낮은 경우 대기압 전달부(140)에서 센싱부(320)로 적은 양의 공기가 전달된다. 대기압에 따라 센싱부(320)로 전달되는 공기의 양이 가변되는 방식에 의해, 대기압 전달부(140)는 센싱부(320)로 대기압을 전달한다고 할 수 있다.

대기압에 따라 센싱부(320)로 전달되는 공기의 양을 조절하기 위해, 대기압 전달부(140)의 내부에는 부피 가변부(150)가 마련된다.

부피 가변부(150)는 공기가 유입될 수 있는 입구가 마련되며 탄성/신축성을 구비한 물질로 구현할 수 있으며, 일 예로 고무 풍선으로 구현할 수 있다.

부피 가변부(150)의 입구는 대기압 전달부(140)의 하부에 공기가 유입되도록 뚫려 있는 공기 유입부(141)의 외곽을 둘러싸면서 부착된다. 이에 따라, 공기 유입부(141)로 유입되는 외부의 공기는 모두 부피 가변부(150)로 유입되어 대기압 전달부(140)로 전달되지 않는다. 그 결과로, 공기 유입부(141)로 유입되는 외부의 공기가 튜브(220)를 통해 센싱부(320)로 전달되지 않는다.

대신, 공기 유입부(141)로 유입되는 외부 공기의 양에 따라 부피 가변부(150)의 부피는 가변된다.

즉, 도 3에 "점선"으로 도시된 바와 같이, 대기압이 높아 공기 유입부(141)로 유입되는 외부 공기의 양이 많아지게 되면 부피 가변부(150)의 부피는 커지게 되고, 궁극적으로 대기압 전달부(140)에서 센싱부(320)로 많은 양의 공기가 전달되게 된다.

반면, 대기압이 낮아 공기 유입부(141)로 유입되는 외부 공기의 양이 적어지게 되면 부피 가변부(150)의 부피는 작아지게 되고, 궁극적으로 대기압 전달부(140)에서 센싱부(320)로 적은 양의 공기가 전달되게 된다.

일반적으로, 대기압은 1013mBar를 기준으로 ±13% 이내의 범위를 갖는다. 즉, 강한 저기압이 형성된다 하더라도 대기압은 1013mBar의 87(100-13)% 보다 높은 것이 일반적이다. 이에 따라, 부피 가변부(150)의 최대 부피는 대기압 전달부(140)의 부피의 26%로 구현하거나, 약간의 여유를 두어 30%로 구현할 수 있다.

한편, 공기 유입부(141)로 유입되는 외부 공기는 모두 부피 가변부(150)로 유입되어 대기압 전달부(140)로 직접 전달되지 않으므로, 외부 공기에 포함된 습기가 대기압 전달부(140)와 튜브(220)를 통해 센싱부(320)로 유입되지 않는다.

대기압 전달부(140)의 제습 능력을 한층 더 강화하고자 한다면, 대기압 전달부(140)의 내부에 제습제들을 구비시키는 것이 가능하다.

연결부(200)는 관측 지원부(100)와 수질 관측부(300)를 전기적, 물리적으로 연결하는 기능을 수행하는 것으로, 케이블(210)과 튜브(220)를 구비한다.

케이블(210)은 관측 지원부(100)와 수질 관측부(300)를 전기적으로 연결하는 장치로, 1) 관측 지원부(100)에 마련된 배터리(120)에서 공급되는 전원을 수질 관측부(300)로 전달하는 경로를 제공하고, 2) 수질 관측부(300)의 수질 측정 결과 및 제어 내용을 이동통신 모뎀(120)으로 전달하는 경로를 제공한다.

케이블(210)은 관측 지원부(100)와 수질 관측부(300)를 전기적으로 연결하는 6개의 전선들과 이들을 둘러싼 우레탄 피복케이블로 구현가능하다.

튜브(220)는 관측 지원부(100)와 수질 관측부(300)를 물리적으로 연결하는 장치로, 관측 지원부(100)에 마련된 대기압 전달부(140)에서 센싱부(320)로 공기, 궁극적으로는 대기압을 전달하는 경로를 제공한다.

수질 관측부(300)는 지하에 마련되어, 자신이 위치한 심도의 지하수에 대한 수질을 관측한다. 이와 같은 기능을 수행하는 수질 관측부(300)는 제어부(310) 및 센싱부(320)를 구비한다.

제어부(310)와 센싱부(320) 모두 케이블(210)을 통해 배터리(130)로부터 공급되는 전원을 이용한다.

센싱부(320)는 지하수의 수질 측정에 필요한 파라미터들을 감지하고, 감지결과를 제어부(310)로 전달한다. 지하수의 수질 측정에 필요한 파라미터들이란, 1) 지하수의 전기 전도도, 2) 온도, 3) 수압 및 4) 대기압 등을 말한다.

여기서, '4) 대기압' 측정은 튜브(220)를 통해 대기압 전달부(140)로부터 전달되는 대기압을 통해 수행한다.

제어부(310)는 센싱부(320)가 감지한 파라미터들을 기초로, 수질을 측정한 다. 이때, '1) 지하수의 전기 전도도'는 수질 측정에 필요하며, '2) 온도'는 온도에 따라 가변되는 전기 전도도에서 온도의 영향을 보정하는데 이용된다. 한편, '3) 수압'은 센싱부(320)의 위치, 즉 지하수의 심도 측정에 필요하며, 4) 대기압은 대기압에 따라 가변되는 수압에서 대기압의 영향을 보정하는데 이용된다.

그리고, 제어부(310)는 수질이 정상인지 여부를 판단한다. 구체적으로, 제어부(310)는, 1) 측정된 수질이 기준 범위 내이면, 수질이 정상인 것으로 판단하고, 2) 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 수질이 비정상인 것으로 판단한다.

여기서, 기준 범위는, 지하수의 위치, 심도, 관측 시기 등에 따라 각기 다를 수 있다.

이때, 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 제어부(310)는 배터리(130)로부터 전원을 공급받도록 이동통신 모뎀(120)을 제어한다. 그리고, 제어부(130)는 비정상으로 판단된 수질 측정 결과를 이동통신 모뎀(120)으로 전달한다. 그러면, 이동통신 모뎀(120)은 전달받은 수질 측정 결과를 이동 통신망을 통해 수질 관리자의 서버, PDA 또는 모바일폰으로 전달한다.

이에 따르면, 측정된 수질이 비정상으로 판단된 경우, 즉, 수질 측정 결과를 수질 관리자에게 알려줄 것이 필요한 상황에만 이동통신 모뎀(120)에 전원이 공급되고, 이외의 상황에는 이동통신 모뎀(120)에 전원이 공급되지 않도록 할 수 있게 된다.

한편, 보호관(410)은 관측 지원부(100), 연결부(200) 및 수질 관측부(300)를 둘러싸, 토양이나 지압과 같은 외부 환경으로부터 관측 지원부(100), 연결부(200) 및 수질 관측부(300)를 차단하여 보호한다.

도 1에 도시되지는 않았지만, 보호관(410)의 상부에는 보호 덮개(420)가 부착된다. 도 4에는 지상에 위치한 보호관(410)의 일부와 보호덮개(420)를 보다 자세하게 도시하였다.

도 4에 도시된 바와 같이, 보호덮개(420)의 일부(425)는 볼록한 형상으로 상부로 돌출되어 있다. 이는 상부로 돌출된 안테나(110)가 마련되는 공간을 확보하기 위한 것이다.

도 5에는, 도 4에 도시된 것과 다른 형태의 보호관(510)과 보호덮개(520)를 도시하였다.

도 5에 도시된 보호관(510)은, 도 4에 도시된 보호관(410)과 달리 직경이 일정하지 않고 2단계로 되어 있다. 즉, 도 5에 도시된 보호관(510)은 직경이 서로 다른 2개의 보호관(511 및 512)으로 구성된다.

제1 보호관(511)은 대기압 전달부(140), 연결부(200) 및 수질 관측부(300)를 둘러싸, 외부 환경으로부터 이들을 차단하여 보호한다.

제2 보호관(512)은 제1 보호관(511) 보다 단면적이 넓은 이동통신 모뎀(120)과 배터리(130)를 둘러싸, 외부 환경으로부터 이들을 차단하여 보호한다.

이동통신 모뎀(120)과 배터리(130)의 단면적이 넓은 경우라면, 도 5에 도시된 바와 같이 보호관(510)을 구현하는 것이 바람직하다. 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템에서 길이가 가장 연결부(200)가 필요로 하는 보호관의 직경을 줄이는 방법에 의해 보호관 제조에 필요한 자재의 양을 줄여, 보호관의 제조 단가를 낮출 수 있기 때문이다.

한편, 제2 보호관(512)의 상부에는 보호 덮개(520)가 부착되는데, 도 5에 도시된 보호 덮개(520)도 도 4에 도시된 보호 덮개(420)와 마찬가지로 안테나(110)가 마련되는 공간을 확보하기 위해 일부(525)가 볼록한 형상으로 외부로 돌출되어 있다.

이하에서는, 본 실시예에 따른 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템이 수질을 관측하는 과정에 대해, 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 관측 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 수질 관측부(300)에 마련된 센싱부(320)는 지하수의 수질 측정에 필요한 파라미터들을 감지한다(S610). S610단계에서 센싱부(320)에 의해 감지된 감지결과는 제어부(310)로 전달된다.

제어부(310)는 센싱부(320)가 감지한 파라미터들을 기초로, 수질을 측정한다(S620).

그리고, 제어부(310)는 수질이 정상인지 여부를 판단한다(S630). 구체적으로, 제어부(310)는 1) 측정된 수질이 기준 범위 내이면, 수질이 정상인 것으로 판단하고, 2) 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 수질이 비정상인 것으로 판단한다.

이때, 측정된 수질이 비정상인 것으로 판단되면(즉, 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면)(S630-N), 제어부(310)는 배터리(130)로부터 전원을 공급받도록 이동통신 모뎀(120)을 제어한다(S640). 이에 따라, 이동통신 모뎀(120)에는 전원이 공급되게 된다.

그리고, 제어부(130)는 비정상으로 판단된 수질 측정 결과를 이동통신 모뎀(120)으로 전달한다(S650). 그러면, 이동통신 모뎀(120)은 전달받은 수질 측정 결과를 이동 통신망을 통해 수질 관리자의 서버, PDA 또는 모바일폰으로 전달한다(S660).

반면, S630단계에서 측정된 수질이 정상인 것으로 판단되면(즉, 측정된 수질이 기준 범위 내인 것으로 판단되면)(S630-Y), S640 내지 S660단계는 수행되지 않으며, S610단계부터 재수행된다.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 대해, 도 7을 참조하여 상세히 설명한다. 도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 심도 수질 특정 시스템을 도시한 도면이다.

본 실시예에 따른 다중 심도 수질 특정 시스템은, 관측 지원부(100), 연결부(200), 수질 관측부들(300-1, 300-2 및 300-3) 및 보호관(410)을 구비한다. 관측 지원부(100)와 제1 수질 관측부(300-1)는 RS-232 방식에 의거하여 연결되고, 제1 수질 관측부(300-1)와 제2 수질 관측부(300-2) 및 제2 수질 관측부(300-2)와 제3 수질 관측부(300-3)는 RS-485 방식에 의거하여 연결될 수 있다.

관측 지원부(100)와 보호관(410)은 도 1에 도시된 관측 지원부(100)와 보호관(410)을 이용할 수 있다.

연결부(200)는 관측 지원부(100)와 수질 관측부들(300-1, 300-2 및 300-3)을 전기적, 물리적으로 연결하는 기능을 수행하는 것으로, 케이블(210)과 튜브(220)를 구비한다.

케이블(210)은 1) 관측 지원부(100)와 제1 수질 관측부(300-1), 2) 제1 수질 관측부(300-1)와 제2 수질 관측부(300-2) 및 3) 제2 수질 관측부(300-2)와 제3 수질 관측부(300-3)를 전기적으로 연결하며, 6개의 전선들과 이들을 둘러싼 우레탄 피복케이블로 구현가능하다.

튜브(220)는 관측 지원부(100)와 수질 관측부들(300-1, 300-2 및 300-3)을 물리적으로 연결하는 장치로, 관측 지원부(100)에 마련된 대기압 전달부(140)에서 수질 관측부들(300-1, 300-2 및 300-3)로 공기, 궁극적으로는 대기압을 전달하는 경로를 제공한다.

수질 관측부들(300-1, 300-2 및 300-3)은 지하의 각기 다른 심도에 설치된다. 수질 관측부들(300-1, 300-2 및 300-3)은 자신이 위치한 심도의 지하수에 대한 수질을 관측한다. 구체적으로 도시하지는 않았지만, 도 7에 도시된 수질 관측부들(300-1, 300-2 및 300-3)도 도 1에 도시된 수질 관측부(300)와 마찬가지로 제어부와 센싱부를 각각 구비한다.

수질 관측부들(300-1, 300-2 및 300-3) 중 관측 지원부(100)에 직접 연결된 제1 수질 관측부(300-1)는 마스터로, 제2 수질 관측부(300-2)와 제3 수질 관측부(300-3)는 슬레이브로, 각각 기능한다.

따라서, 제1 수질 관측부(300-1)는 제2 수질 관측부(300-2)와 제3 수질 관측부(300-3)의 수질 측정 결과를 수집하며, 관측 지원부(100)의 동작을 제어한다.

자신의 수질 측정 결과와 수집된 수질 측정 결과 중 기준 범위를 벗어난 것이 발견되면, 즉, 수질 관측부들(300-1, 300-2 및 300-3)에 의해 측정된 수질 측정 결과들 중 정상이 아닌 것이 발견되면, 제1 수질 관측부(300-1)는 관측 지원부(100)에 마련된 배터리(미도시)로부터 전원을 공급받도록 관측 지원부(100)에 마련된 이동통신 모뎀(미도시)을 제어한다.

그리고, 제1 수질 관측부(300-1)는 비정상으로 판단된 수질 측정 결과와 그 결과가 발생한 심도에 대한 정보를 이동통신 모뎀으로 전달한다. 그러면, 이동통신 모뎀은 전달받은 수질 측정 결과와 심도를 이동 통신망을 통해 수질 관리자의 서버, PDA 또는 모바일폰으로 전달한다.

지금까지, 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다. 본 실시예들에서는 지하수에 대한 수질을 관측하는 경우를 상정하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 해당하나. 지하수 이외의 다른 물에 대한 수질 관측하는 것도 가능함은 물론이다.

또한, 발명을 실시함에 있어서는 부분적으로도 가능하다. 즉, 관측 지원부만을 관측 지원 장치로 구현하거나, 수질 관측부를 수질 관측 장치로 구현하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 측정된 수질이 비정상으로 판단된 경우, 즉, 수질 측정 결과를 수질 관리자에게 알려줄 것이 필요한 상황에만 이동통신 모뎀(120)에 전원이 공급되는 것을 상정하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 불과하다. 이와 다른 방식으로 구현하는 것도 가능함은 물론이다.

예를 들어, 측정된 수질이 비정상으로 판단된 경우, 즉, 수질 측정 결과를 수질 관리자에게 알려줄 것이 필요한 상황에만 이동통신 모뎀(120)을 슬립 모드에서 웨이크-업 모드로 전환되도록 구현하는 것도 가능하다.

또한, 도 7에서 수질 관측부는 3개 마련되는 것으로 상정하였으나, 이 역시 설명의 편의를 위한 일 예에 불과한 것으로 이 개수에 대한 한정은 없다.

한편, 본 수질 측정 시스템은 보호 덮개(420)가 보호관(410)으로부터 이탈되는 것을 감지하는 센서를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 제어부(310)는 보호 덮개(410)가 이탈된 것이 센서에 의해 감지하면, 이탈 사실을 이동통신 모뎀(120)으로 전달하여 이탈 사실이 이동 통신망을 통해 상기 수질 관리자에 전달되도록 제어한다. 이에 의해, 수질 관측 시스템의 인위적인 훼손을 방지할 수 있다.

이때, 센서는 보호 덮개(410)가 이탈시 발생되는 진동을 감지하기 위한 진동 센서로 구현할 수 있다. 그리고, 센서의 위치는 보호 덮개(410)나 보호관(410) 또는 그 밖의 다른 위치에 설치될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

도 1은 본 실시예에 따른 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템의 외관을 도시한 도면,

도 2는 본 실시예에 따른 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템의 블럭도,

도 3은 부피 가변부에 의한 대기압 전달부의 대기압 전달 원리의 설명에 제공되는 도면,

도 4는 보호관과 보호덮개의 일 예를 도시한 도면,

도 5는 보호관과 보호덮개의 다른 예를 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 관측 방법의 설명에 제공되는 흐름도, 그리고,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 관정 내장형 지하수 다중 심도 수질 특정 시스템을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 관측 지원부 110 : 안테나

120 : 이동통신 모뎀 130 : 배터리

140 : 대기압 전달부 150 : 부피 가변부

200 : 연결부 210 : 케이블

220 : 튜브 300 : 수질 관측부

310 : 제어부 320 : 센싱부

410 : 보호관 420 : 보호덮개

Claims (15)

1. 이동 통신망과 통신가능한 통신부;

   수질 측정에 필요한 파라미터들을 센싱하는 센싱부;

   상기 센싱부에 의해 감지된 파라미터들을 기초로 수질을 측정하고, 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 수질 측정 결과를 상기 통신부로 전달하여 상기 수질 측정 결과가 상기 이동 통신망을 통해 수질 관리자에 전달되도록 제어하는 제어부;

   외부로부터 공기를 유입 받아 대기압의 변화에 따라 부피가 가변되는 부피 가변부; 및

   상기 센싱부와 튜브로 연결되고, 상기 부피 가변부의 부피 변화에 따라 상기 튜브를 통해 상기 센싱부에 각기 다른 공기량을 전달하는 방식에 의해, 상기 센싱부에 대기압을 전달하는 대기압 전달부;를 포함하고,

   상기 센싱부가 센싱하는 파라미터들에는 적어도 대기압이 포함되며,

   상기 부피 가변부는, 상기 대기압 전달부 내부의 일면에 마련된 외부 공기 유입부의 외곽에 부착되어, 상기 대기압의 변화에 따라 가변되는 상기 외부 공기 유입부로 유입되는 외부 공기량에 의해 상기 부피 가변부의 부피가 변화하며, 상기 부피 가변부로 유입된 공기는 상기 대기압 전달부로 전달되지 않으며,

   상기 제어부는,

   상기 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되어 상기 수질 측정 결과를 상기 이동 통신망으로 전송하는 것이 필요한 상황에만 상기 통신부에 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템.
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3. 삭제
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5. 제 1항에 있어서,

   상기 센싱부는, 각기 다른 심도에 복수 개가 마련되고,

   상기 제어부는, 각기 다른 심도에 복수 개가 마련되고,

   복수의 제어부 중 어느 하나는, 다른 제어부들이 측정한 수질들을 수집하고, 수집된 수질들 중 적어도 하나가 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 수질 이상 정보를 상기 이동 통신망을 통해 수질 관리자에 전달되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 수질 이상 정보는,

   상기 기준 범위를 벗어난 수질에 대한 정보 및 상기 수질이 측정된 심도에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 통신부, 상기 센싱부 및 제어부를 둘러싸며, 외부 환경으로부터 상기 통신부, 상기 센싱부 및 제어부를 차단하는 보호관; 및

   상기 보호관의 상부에 부착되며, 상기 통신부에 부착된 안테나가 마련되는 공간 확보를 위해 일부가 외부로 돌출된 보호 덮개;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 보호 덮개가 상기 보호관으로부터 이탈되는 것을 감지하는 센서;를 더 포함하고,

   상기 제어부는,

   상기 센서가 상기 보호 덮개가 이탈된 것을 감지하면, 이탈 사실을 상기 통신부로 전달하여 상기 이탈 사실이 상기 이동 통신망을 통해 상기 수질 관리자에 전달되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 센싱부 및 상기 제어부를 둘러싸며, 외부 환경으로부터 상기 센싱부 및 제어부를 차단하는 제1 보호관;

   상기 보호관 보다 단면적이 넓은 상기 통신부를 둘러싸며, 외부 환경으로부터 상기 통신부를 차단하는 제2 보호관; 및

   상기 보호 케이스의 상부에 부착되는 보호 덮개;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관정 내장형 지하수 수질 관측 시스템.
10. 수질 측정에 필요한 파라미터들을 센싱부가 감지하는 단계;

    감지된 상기 파라미터들에 기초하여, 수질을 측정하는 단계;

    상기 측정된 수질이 기준 범위를 벗어났는지 여부를 판단하는 단계;

    상기 판단단계에서 상기 측정된 수질이 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 상기 수질 측정 결과를 이동 통신망으로 전송하는 것이 필요한 상황에만 상기 이동 통신망으로 상기 수질 측정 결과를 전송하는 소자에 전원을 공급하는 단계; 및

    상기 수질 측정 결과를 이동 통신망을 통해 수질 관리자에 전달하는 단계;를 포함하며,

    상기 감지되는 파라미터들에는 대기압이 포함되며,

    상기 센싱부가 상기 대기압을 감지하는 단계는,

    외부로부터 공기를 유입받아 대기압의 변화에 따라 부피가 가변되는 부피 가변부의 부피 변화에 따라 각기 다른 공기량을 전달받는 방식에 의해, 상기 대기압을 감지하며,

    상기 부피 가변부는, 대기압 전달부-상기 센싱부와 튜브로 연결되어 상기 센싱부에 상기 각기 다른 공기량을 전달함- 내부의 일면에 마련된 외부 공기 유입부의 외곽에 부착되고, 상기 대기압의 변화에 따라 상기 외부 공기 유입부로 유입되는 외부 공기량에 의해 상기 부피가 가변되며,

    상기 부피 가변부로 유입되는 외부 공기는 상기 대기압 전달부로 전달되지 않는 것을 특징으로 하는 관정 내장형 지하수 수질 측정 방법.
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