KR101024448B1 - 자동 시험이 되는 강수량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빗물을 집수하는 집수용기, 상기 집수용기로부터 떨어지는 빗물의 유속을 완화하는 유속완충구(11), 상기 유속완충구로부터 빗물에 의해 전도되는 계량컵(12), 상기 계량컵이 전도될 때 빗물이 배수되는 배수구(15), 상기 계량컵 중심축에 매달려 계량컵의 전도에 따라 왕복 운동을 하는 영구자석(13), 상기 영구자석에 의해 펄스 신호를 발생하는 리드스위치(14)를 포함하는 강수량계 있어서,
상기 배수구를 통과하여 배출되는 빗물이 모이는 시험용 물통(21), 상기 시험용 물통과 워터펌프를 연결하는 유입호스(23), 상기 유입호스와 연결된 워터펌프(20), 상기 워터펌프에서 상기 유속완충구로 물을 배출하는 유출호스(22), 상기 워터펌프를 구동하고 리드스위치로부터 접점신호를 감지하여 고장유무를 표시하고 출력하는 시험모듈(30)을 포함하는 비가내리는 것과 동일하게 시험이 가능하며, 시험용물이 자동충전되어 자동시험이 되는 강수량계에 관한 것이다.

Description

자동 시험이 되는 강수량계 {AUTOMATICALLY TESTABLE RAIN GAUGE}

본 발명은 강수량계에 관한 발명으로, 보다 자세하게는 전도형 강수량계에 관한 발명으로 상기 강수량계를 주기적으로 또는 필요에 따라 원격지에서 점건하여 고장으로 인하여 강수량을 측정하지 못하는 오류를 방지하는 강수량계에 관한 것이다.

전도형 강수량계(Tipping bucket rain gauge)는 현재 기상청에서 사용되고 있으며, 무게식 측정방법으로 집수 용기에 들어간 빗물이 유속 완충구를 통하여 삼각형의 전도 컵에 담기게 되고 2개의 전도 컵이 일정량의 빗물을 담게 되면 시소처럼 교대로 전도되고, 전도되는 과정에서 리드 스위치는 영구 자석에 의하여 펄스를 발생하며, 펄스의 발생 횟수에 의존하여 강수량을 측정한다.

이와 같은 종래의 전도형 강수량계는 가격대비 계측성능이 우수한 반면, 동작특성상 평상시엔 출력이 없다가 전도 컵이 전도할 때만 출력이 확인되므로 비가 올 경우에만 출력이 확인할 수 있었다. 그러므로 평상시에 고장이 나더라도 확인이 불가능하여 방치되다가 정작 비가 오는 상황에서야 고장이 발생되었음을 인지하게 되어 강수량을 측정하지 못하는 문제가 발생한다.

강수량은 수해 및 농사와 관련된 문제로 그 정확한 측정이 요구되며, 특히 계곡이나 저지대에서 국지성 폭우가 내리는 경우, 인명 피해나 침수에 의한 재산 피해가 발생할 수 있으므로, 비가 올 때 강수량계가 고장 없이 작동하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 비가 오지 않는 평상시에 주기적으로 또는 필요에 따라 강수량의 고장 여부를 점검하는 것이 필요하다.

이에 등록 특허 10-0973789에서는 강수량계의 외부에서 솔레노이드 밸브를 통하여 집수용기에 인위적으로 물을 공급하여 강수량계를 작동시킴으로써 고장여부를 점검하거나, 전도컵을 스테핑 모터에 의하여 인위적으로 전도하여 리드 스위치에서 펄스가 정상적으로 발생하는지 점검하도록 하였다.

그러나 상기 등록 특허는 강수량계가 정상적으로 작동하는지 점검하기 위해 외부에서 물을 공급하게 되는데, 이 경우 집수용기에 물을 공급하기 위한 장치 및 설비가 필요하다. 이와 같이 물을 공급하기 위한 장치가 집수용기 근방에 설치되어 있는 경우에는, 실제 비가 왔을 때 집수용기에 떨어지는 비가 상기 장치에 의하여 방해를 받거나, 빗방울이 상기 장치 및 설비에 의해 튀어 집수용기로 들어 갈 수 있으므로 집수용기에 모이는 비의 양이 정확하지 않게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 강수량계가 정상적으로 작동하는지 주기적으로 또는 필요에 따라 점검하며 실제 비가 내릴 때 정확한 강수량을 측정하기 위한 것이다.

본 발명은 빗물을 집수하는 집수용기, 상기 집수용기로부터 떨어지는 빗물의 유속을 완화하는 유속완충구, 상기 유속완충구로부터 빗물에 의해 전도되는 계량컵, 상기 계량컵이 전도될 때 빗물이 배수되는 배수구, 상기 양측의 계량컵 중심축에 매달려 계량컵의 전도에 따라 왕복 운동을 하는 영구자석, 상기 영구자석에 의해 접점신호를 발생하는 리드스위치를 포함하는 전도형 강수량계 있어서, 배수구에서 배수되는 빗물을 시험용 물통에 보관하고 시험용 물통의 빗물을 유속 완충구에 다시 공급할 수 있도록 하여 주기적으로 또는 필요에 따라 강수량계의 고장 유무를 테스트하며, 그 테스트 결과를 시험용 모듈에 표시하도록 하여 강수량계의 고장 여부를 간편하게 점검할 수 있도록 한 것이다.

또한, 시험용 모듈은 유선 또는 무선으로 강수량계와 연결되어 강수량계를 원격 제어할 수 있고, 강수량계로 부터 받은 데이타는 디지털 기록계에 의하여 저장 및 출력할 수 있어, 강수량계를 원격으로 제어할 수 있음은 물론 강수량계의 테스트 결과를 원격에서 용이하게 파악할 수 있다.

상기 시험용 물통의 빗물은 워터펌프와 같은 공급 수단에 의하여 유속 완충구로 공급되면, 실제 비가 왔을때 집수용기의 빗물이 유속 완충구에 공급된 것과 같은 효과를 발휘하여, 실제 비가 오는 상태와 동일한 조건에서 강수량계가 적절히 작동하는지를 테스트할 수 있으며, 시험 모듈에 의하여 원격 제어가 가능하여 강수량계의 고장여부를 주기적 또는 필요에 따라 쉽게 테스트할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 비가 올 때 강수계에서 배수되는 빗물을 시험용 물통에 보관하였다가 비가 오지 않는 경우 시험용 물통의 빗물을 이용하여 강수량계의 고장여부를 테스트 하므로, 강수량계를 테스트 하기 위해 따로 시험용 물통에 물을 공급할 필요가 없음은 물론 외부에서 강수량계에 물을 공급하는 장치 또는 수단이 필요하지 않다.

또한 본 발명은, 시험용 물통에 보관된 빗물을 유속완충구에 공급하여, 실제 비가 온 상태와 동일하게 강수량계를 작동시켜 강수량계가 고장이 없는지를 테스트하는 것이므로 그 구조가 간단하며 비가 올 때와 동일한 조건에서 강수량계를 테스트하므로 신뢰성을 보장할 수 있다.

본 발명은 고장으로 인하여 강수량이 결측되는 것을 방지하기 위하여 사전에 자동시험이 되는 강수량계에 관한 것으로서 강수를 측정하고 배출된 빗물을 시험용 물통에 모아 워터펌프에 의해 되돌림하여 시험하고 그 결과를 시험용 모듈에 표시하고 출력함으로써 고장시 즉시 조치 할 수 있게 하여 신뢰성이 보장되며, 간편한 구조여서 고장도 적고 본 발명의 작동상태까지도 동시에 시험을 하여 완전한 시스템 구현이 가능하게 하였다.

도 1은 본 발명의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 강수 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 워터 펌프내의 워터 모터의 소모 전류에 의한 상태 구분도이다.
도 4는 본 발명의 시험용 모듈의 상태 표시도이다.
도 5는 본 발명의 워터 펌프 작동과 리드 스위치 접점신호의 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 테스트 흐름도이다.

도 1을 참조하여 본 발명을 설명하면, 비가 오고 강수량계에 고장이 없는 경우, 빗물이 강수량계의 집수용기에 떨어지며, 빗물은 집수용기를 통해 빗물의 속도를 줄이는 유속 완충구(11)로 흐른다. 유속 완충구(11)에 의하여 속도가 줄어든 빗물은 2개의 시소형 계량컵(12)중 유속 완충구(11)쪽으로 높이 올라온 계량컵으로 흐르게 된다. 상기 계량컵은 일정한 무게의 빗물이 모여지면 시소와 같이 기울게 되어 빗물은 배수구(15)를 통해 시험용 물통(21)으로 흐른다. 상기 계량컵이 한쪽으로 기울게 되면 유속 완충구(11)의 빗물은 나머지 계량컵으로 흐르게 되며, 나머지 계량컵도 일정한 무게가 되면 반대쪽으로 기울게 되어 나머지 계량컵의 빗물도 배수구(15)를 통해 시험용 물통(21)으로 모아지고, 시험용 물통(21)에 가득차면 넘치는 부분이 외부로 배출된다.(**변리사님 말씀과 같이 수정했음)

이와 같이 상기 시소형 계량컵은(12)은 일정한 무게의 빗물이 유속 완충구(11)로 부터 모아지면 시소와 같이 반복적으로 전도된다.

상기 시소형 계량컵(12)이 시소와 같이 전도되는 경우 계량컵의 중심축에 매달려 있는 영구 자석(13)은 리드 스위치(14) 위를 왕복 운동하게 되며, 영구 자석이 왕복 운동을 할 때마다 리드 스위치(14)는 펄스를 발생하며, 접전신호선(34)을 통하여 시험모듈(30)로 전달된 펄스의 수에 의하여 강수량을 측정하게 된다.

비가 오지 않는 평상시 강수량계가 고장이 있는지 테스트하기 위해, 본 발명은 유입 호스(23) 및 유출 호스(22)에 의하여 시험용 물통(21) 및 유속 완충구(11)와 연결된 워터 펌프(20)를 작동하여, 시험용 물통(21)의 빗물을 유입호스(23), 워터 펌프(20) 및 유출 호스(22)를 통하여 유속 완충구(11)로 공급한다.

상기 시험용 물통(21)의 빗물이 유속 완충구(11)에 공급되는 경우, 강수량계가 고장이 없는 경우에는, 비가 올 때 집수 용기를 통해 유속 완충구(11)로 빗물이 공급된 것과 같이 빗물은 시소형 계량컵(12)과 배수구(15)를 통해 시험용 물통(21)으로 흐르게 되며, 리드 스위치는 펄스를 발생할 것이다.

도 5와 같이 강수량계를 테스트하기 위해 워터 펌프(20)가 작동하고, 일정한 시간 안에 리드 스위치가 펄스를 발생한 것을 시험모듈(30)이 수신하면 (약간 수정), 접점신호선(34) 및 강수량계에 고장이 없다는 것을 알 수 있으며, 워터 펌프(20)의 작동에도 불구하고, 시험 모듈(30)이 일정한 시간 안에 리드 스위치가 펄스를 수신하지 않으면, 접점신호선(34)이나 강수량계에 이상이 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

또한 워터 펌프(20)가 작동하는 경우, 도 3과 같이 워터 펌프내의 워터 모터에 의해 소모되는 전류값에 의하여, 시험용 물통(21), 유입호스(23), 워터 펌프(20) 및 유출 호스(22)에 이상이 없는지 확인할 수 있다.

즉, 정상적인 작동시에는 워터펌프전원선(33)에 도 3의 그래프에서 볼 수 있는 것과 같이, 워터 펌프에 흐르는 전류값은 일정한 범위에서 흐를 것이나. 시험용 물통에 물이 부족하여 공급되는 물의 양이 적고 따라서 부하가 적게 걸리는 경우에는 이보다 적은 전류값이 흐르게 될 것이며, 호스가 막힌 경우에는 부하가 많이 걸려 이보다 큰 전류값이 흐를 것이다. 또한, 워터 펌프를 작동하기 위한 워터펌프전원선(33)이 제대로 연결되지 않은 경우에는 전류가 거의 안 흐를 것이며, 워터펌프전원선(33)이 합선(short)된 경우에는 매우 큰 부하가 걸릴 것이다.

도 3에서는 모터가 정상인 경우 워터펌프에는 400mA에서 600mA가 흐르며, 10mA에서 400mA가 흐르는 경우 시험용 물통(21)에 물이 부족하다는 것을 알게 되고, 10mA이하인 경우 워터펌프전원선(33)이 단절되었다는 것을 알게 된다. 또한, 600mA 이상 800mA이하인 경우 호스가 막히어 시험용물이 제대로 흐르지 않는다는 것을 알 수 있고 800mA이상인 경우 워터펌프전원선(33)이 합선되었다는 것을 알게 된다.

이와 같이, 본 발명은 강수량계의 워터 펌프를 작동시킨 후, 시험용 모듈이 리드 스위치에서 발생하는 펄스를 수신하는지 또는 워터 모터로 공급되는 전류값의 크기가 적절한지를 점검하여, 본 발명의 강수량계에 고장이 있는지 여부를 점검할 수 있다.

즉, 워터 펌프를 작동 시킨후, 소모되는 전류의 양을 파악하여, 워터펌프 전원선(33)의 합선 및 단선과, 물부족 또는 호수 막힘, 또는 워터 펌프가 정상인지를 알 수 있고, 리드 스위치의 상태를 수신하는 접점신호선이 점접상태를 계속유지하면 접점신호선이 합선이라는 것을 알 수 있으며, 워터 펌프가 작동함에도 불구하고 펄스가 발생하지 않는 경우 접점신호선이 단선되었거나, 계량컵의 물이 넘침 또는 리드 스위치가 불량인 것과 같은 강수량계 자체의 고장이 있는지 여부를 감지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 테스트를 하게 되면 1) 워터펌프 전원선 (33) 또는 접점신호선(34)의 합선,단선 또는 강수량계 자체고장, 2) 시험용 물통(21)의 물부족 상태, 유입호스(23) 또는유출 호스(22)가 막힘 여부를 점검 할 수 있다.

본 발명을 도 6의 흐름도에 의하여 보다 자세히 설명하면, 처음에 워터 펌프를 작동시키고, 타이머와 펄스를 클리어 상태로 설정한다. 워터 펌프가 작동하면, 워터 펌프에 공급되는 전류의 크기에 따라, 워터펌프전원선(33)의 합선(short) 또는 단선(open), 호스 막힘 또는 물 부족의 문제가 있는지 점검하고, 어느 하나의 이상이 있는 경우 도 4와 같은 시험용 모듈에 해당하는 LED의 불이 들어오도록 하여 사용자는 고장 여부를 구체적으로 확인할 수 있을 것이다.

또한, 워터펌프가 정상인 경우, 시험용 모듈이 리드 스위치에서 발생하는 펄스가 정상적으로 수신되는지를 점검하여, 수신된 펄스의 횟수가 펄스의 설정값이 되는 경우, 도 4와 같은 시험용 모듈의 정상 모듈LED에 불이 들어오고, 타이머에서 설정된 시간 동안 펄스가 수신되지 않거나 펄스 설정값보다 적은 펄스가 발생하는 경우 또는 리드 스위치의 상태를 수신하는 접점신호선이 점접상태를 계속유지하는 경우에는, 오류 LED에 불이 들어오도록 하여 강수량계가 정상인지 또는 고장이 있는지를 확인할 수 있다.

이와 같은 테스트는, 강수량계에 제어 모듈을 연결하여, 설정된 값에 의하여 자동적으로 주기적으로 테스트할 수 있으며, 또한 필요시 워터 펌프와 타이머를 설정하여 테스트할 수도 있고, 통신 모듈을 이용하여 원격으로 테스트 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 비가 올 때 강수량계를 통하여 흐르는 빗물을 시험용 물통(21)에 모아 워터 펌프(20)를 통해 유속 완충구(11)에 공급하는 간단한 구조를 가지고 있어 제작비가 적게 들며 제품의 신뢰성에도 큰 효과가 있다.

추가적으로 본 발명은 시험용 물통(21)에 세척제를 구비하여 시험용 물통의 빗물이 세척제를 함유할 수 있도록 하여, 시험용 물통의 빗물에 의하여 강수량계를 테스트 하는 경우, 강수량계의 먼지등을 세척할 수 있게 할 수 있다. 이와 같이 강수량계를 세척하는 경우 강수량계의 먼지등에 의하여 생길 수 있는 강수량 측정시 오차를 줄일 수 있다.

참고로 도 1에서 점선으로 그려 놓은 것은 강수량계와 시험용 모듈(30) 및 디지털 기록계(35)는 서로 원격지에 설치될 수 있다는 것을 표시한 것이다. 즉 강수량계는 옥상에 설치하고 시험용 모듈과 디지털 기록계는 사무실에 설치하여 원격지에서 강수량계의 상태를 점검 및 제어할 수 있다는 것을 표시하기 위한 것이다.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대하여만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 수정할 수 있음은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

11: 유속 완충구
12: 계량컵 13: 영구 자석
14: 리드 스위치 15: 배수구
20: 워터 펌프 21: 시험용 물통
22: 유출호스 23: 유입 호스
30: 시험 모듈 31: 표시부
33: 워터펌프전원선 34: 접점신호선
35: 디지털 기록계

Claims (3)

1. 삭제
2. 빗물을 집수하는 집수용기, 상기 집수용기로부터 떨어지는 빗물의 유속을 완화하는 유속완충구(11), 상기 유속완충구로부터 빗물에 의해 전도되는 계량컵(12), 상기 계량컵이 전도될 때 빗물이 배수되는 배수구(15), 상기 계량컵 중심축에 매달려 계량컵의 전도에 따라 왕복 운동을 하는 영구자석(13), 상기 영구자석에 의해 펄스 신호를 발생하는 리드스위치(14)를 포함하는 강수량계에 있어서,
   상기 배수구를 통과하여 배출되는 빗물을 배수구 아래의 시험용 물통(21)에 모아 워터펌프(20)를 이용하여 유속완충구(11)로 되돌림 할 수 있는 것으로,
   상기 시험용 물통(21)은 워터펌프(20)와 유입호스(23)에 의해 연결되고, 상기 워터펌프(20)는 상기 유속완충구(11)와 유출호스(22)에 의해 연결되며, 상기 워터펌프를 구동하고 리드스위치로부터 접점신호를 감지하여 고장유무를 표시하고 출력하는 시험모듈(30)을 포함하는 자동시험이 되는 강수량계.
3. 청구항 제2항에 있어서, 상기 시험용 물통(21)에는 세척용 물질을 포함하는 자동시험이 되는 강수량계.

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