KR101046216B1 - 상수도관 무단수 관내시 및 누수감지용 스마트볼 - Google Patents

상수도관 무단수 관내시 및 누수감지용 스마트볼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지중에 매설된 상수도관의 관내부 노후상태조사와 누수여부 및 누수부위를 감지할 수 있는 스마트볼에 관한 것으로서 특히, 상수도를 단수하지 않고서도 관내부의 스케일 침착 등 노후도를 진단하고, 상수도 배관의 극미세한 균열에 의한 누수를 포함한 누수부위를 정확하게 탐지할 수 있는 상수도관 무단수 관내시 및 누수감지용 스마트볼에 관한 것이다.
본 발명은 몸체; 상기 몸체 내부에 설치되어 몸체 외부를 방사상으로 촬영할 수 있도록 구성된 카메라; 상기 몸체 내부에 설치되어 상기 카메라의 촬영방향에 빛을 조사하는 조명장치; 상기 몸체 내부에 설치되어 관로 내부의 소리신호를 디지털신호로 변환하는 마이크; 상기 몸체 내부에 설치되어 몸체의 진행방향, 속도 및 각도를 검지하는 자이로센서 및 가속도센서; 상기 카메라, 마이크, 자이로센서 및 가속도센서에서 전송된 데이타를 시간 또는 거리로 동기화시키는 CPU; 상기 CPU에서 처리된 데이타를 저장하는 메모리; 상기 카메라, 조명장치, 마이크, 가속도센서, 자이로센서, CPU 및 메모리에 전원을 공급하는 배터리;를 포함하여 구성된다.

Description

상수도관 무단수 관내시 및 누수감지용 스마트볼 {Smart-ball for detecting a leakage position in water pipes embedded in underground}
본 발명은 지중에 매설된 상수도관의 관 내부 스케일 침착여부 등 관의 내부 노후 상태조사와 누수여부, 누수부위를 감지할 수 있는 스마트볼에 관한 것으로서 특히, 상수도를 단수하지 않고서도 상수도 배관의 상태를 조사하고 극미세한 균열에 의한 누수를 포함한 누수부위를 정확하게 탐지할 수 있으며 누수량을 산정할 수 있는 상수도관 무단수 관내시 및 누수감지용 스마트볼에 관한 것이다.
지하에 매설된 상수도관의 스케일 침착여부 등 관의 내부 노후 상태를 조사하기 위하여 근래에는 상수도관 내시경 장비를 이용하여 상수도관 내면의 부식, 스케일 침착 등을 판별하고 있다.
상기 상수도관 내시경 장비를 사용하여 관의 노후상태를 조사하기 위해서는 반드시 상수도관로를 단수한 후 내시경 로봇을 투입하거나, 내시경 카메라를 투입하여 관 내부를 촬영하여야만 했다. 따라서, 탐지작업이 이루어지는 동안 물을 사용하지 못하고 내시경 탐지를 할 수 있는 거리에 한계가 있다.
또한, 관에서 발생하는 누수를 찾기 위하여 전문가가 누수탐지로 도로상에서 전달되는 누수음을 감지하여 누수위치를 판단하는 방법으로 정확한 누수여부와 누수의 위치를 감지하기에는 많은 문제점이 있다.
또한, 상기 내시경 장비를 이용하여 관 내면의 노후상태를 진단하는 방법은 한 번에 장거리를 탐지하지 못하기 때문에 여러 지점을 나누어 반복 탐지하여야 하고 그로 인해 시간과 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상수도관로를 단수하지 않고서도 관 내부의 스케일 침착상태 등 관의 노후도를 판단하고, 누수지점을 정확하게 탐지할 수 있으며, 한 번에 장거리의 상수도관을 조사 및 탐지할 수 있고, 관로의 균열에 의한 극미세 누수도 정확하게 탐지할 수 있는 상수도관 무단수 관내시 및 누수감지용 스마트볼을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 몸체; 상기 몸체 내부에 설치되어 몸체 외부를 방사상으로 촬영할 수 있도록 구성된 카메라; 상기 몸체 내부에 설치되어 상기 카메라의 촬영방향에 빛을 조사하는 조명장치; 상기 몸체 내부에 설치되어 관로 내부의 소리신호를 디지털신호로 변환하는 마이크; 상기 몸체 내부에 설치되어 몸체의 진행방향, 속도 및 각도를 검지하는 자이로센서 및 가속도센서; 상기 카메라, 마이크, 자이로센서 및 가속도센서에서 전송된 데이타를 시간 또는 거리로 동기화시키는 CPU; 상기 CPU에서 처리된 데이타를 저장하는 메모리; 상기 카메라, 조명장치, 마이크, 가속도센서, 자이로센서, CPU 및 메모리에 전원을 공급하는 배터리;를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 몸체의 외면에는 방수수단을 구비하여 메모리에 저장된 데이타를 전송하는 입출력포트가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카메라의 렌즈 외부에는 렌즈를 보호하는 커버가 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카메라는 몸체 외면의 전,후,상,하,좌,우 방향으로 설치된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 상수도관로를 단수하지 않고서도 관의 내부 상태를 촬영하여 관의 노후도를 판단할 수 있고, 누수지점을 정확하게 탐지할 수 있으며, 한번에 장거리의 상수도관을 탐지할 수 있으며, 관로의 균열에 의한 극미세누수도 정확하게 탐지할 수 있을 뿐만 아니라, 스마트볼의 이동경로를 궤도 추적하여 GIS관망도를 보완할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 관내시 및 누수감지용 스마트볼을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 구성도.
도 3은 본 발명의 관내부 촬영 및 누수지점을 탐지하는 과정을 도시한 도면.
도 4는 누수지점을 탐지하여 누수량을 측정하는 상태를 도시한 도면.
도 5는 관로를 따라 유동한 스마트볼의 경로를 이용하여 GIS관망도를 보완하는 상태를 도시한 도면.
이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 관내시 및 누수감지용 스마트볼을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 구성도이며, 도 3은 본 발명이 관 내부 상태를 촬영하고 누수지점을 탐지하는 과정을 도시한 도면이고, 도 4는 누수지점을 탐지하여 누수량을 측정하는 상태를 도시한 도면이며, 도 6은 관로를 따라 유동한 스마트볼의 경로를 이용하여 GIS관망도를 보완하는 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 의한 관내시 및 누수감지용 스마트볼은 상수도관로를 단수할 필요없이 스마트볼을 관로 내부에 삽입하여 상수와 함께 스마트볼이 관로 내부를 유동하면서 배관 내부의 상태를 촬영하고 누수지점을 영상 및 음파로 탐지한다.
본 발명에 의한 관내시 및 누수감지용 스마트볼은 도 1에 도시한 바와 같이 구 형태의 몸체 외면에 상,하,좌,우,전,후 즉 몸체의 육 방향으로 렌즈가 노출되도록 카메라가 설치된다.
그리고 상기 몸체의 내부에는 도 2와 같이 상기 카메라 외에 조명장치, 마이크, 가속도센서, 자이로센서, CPU, 메모리 및 배터리가 설치된다.
카메라는 스마트볼이 상수도 배관 내부를 상수와 함께 유동하며 배관 내부를 촬영하여 배관 내부에 스케일이 침적된 상태와 함께 누수지점을 촬영한다. 관 내부는 빛이 없는 컴컴한 상태이므로 스마트볼 내부에 조명장치를 설치하여 상기 카메라가 촬영할 때 조명장치가 관 내부를 밝히도록 한다.
상기 조명장치는 여러가지 형태가 될 수 있지만 스마트볼의 몸체 외부에 방사상으로 설치된 카메라 각각에 조명장치를 설치하여 카메라가 촬영하는 부분을 집중 조명하도록 구성하는 것이 바람직하다. 일 예로서 카메라의 렌즈 주위에 발광구를 설치함으로써 카메라가 촬영하는 부분을 집중 조명하도록 한다.
마이크는 스마트볼이 상수도 배관 내부를 상수와 함께 유동하며 배관 내부의 누수지점에서 발생하는 음파를 녹음한다.
가속도센서 및 자이로센서는 스마트볼이 상수관로 내부를 유동하는 속도, 가속도, 진행방향 및 각도를 측정하여 누수지점이 탐지되었을 때 측정거리 및 시간과 대비하여 누수지점의 위치를 파악할 수 있다.
CPU는 상기 카메라에서 촬영한 영상데이타와 마이크에서 녹음한 음파테이타 및 가속도센서 및 자이로센서에서 검출한 데이타를 시간 또는 거리로 동기화하여 메모리부에 저장한다.
배터리는 상기 카메라, 조명장치, 마이크, 가속도센서,자이로센서, CPU, 메모리에 전원을 공급한다. 상기 배터리는 충전식 또는 교환식으로 구성된다.
그리고 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 메모리에 저장된 데이타를 외부로 전송할 수 있는 입출력포트를 구성한다. 스마트볼은 단수가 되지 않는 상수도 배관 내부에 삽입되어 상수와 함께 배관 내부를 유동하는 것이므로 상기 입출력포트는 여러 가지 형태의 방수수단을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 도 1과 같이 스마트볼의 외부에 노출되는 카메라의 렌즈를 보호하기 위하여 렌즈의 외부에 커버를 구성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 관내시 및 누수감지용 스마트볼의 동작에 대해 상세히 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이 상수도관 내부에 삽입된 스마트볼은 상수도관 내부에서 상수와 함께 유동하며 카메라로 배관 내부를 촬영하고 동시에 마이크로 배관내부의 소리를 녹음한다.
상수와 함께 배관 내부를 부유하는 상태로 유동하는 스마트볼은 회전하거나 배관 내벽과 충돌하여 회전하더라도 스마트볼 외부에 육방향으로 형성된 렌즈에 의해 스마트볼이 통과하는 배관 내벽을 모두 촬영할 수 있다. 상기 렌즈는 광각렌즈를 사용하는 것이 바람직하다.
미리 정해진 구간의 상수도 배관을 통과하여 수거된 스마트볼은 스마트볼이 통과한 배관 내부에 대한 영상데이타 및 소리데이타가 내부의 메모리에 저장된 상태이므로, 상기 메모리에 저장된 데이타를 모니터와 스피커로 검색하여 누수지점을 검색한다.
만일, 모니터에 디스플레이되는 영상을 통해 누수지점을 확인하면 도 4와 같이 배관의 파손부분을 영상으로 확인하고 즉석에서 파손된 크기를 확인하여 누수량을 확인할 수 있다.
또한, 배관 내부에 미세한 균열에 의해 균열지점에서 누수가 발생한다면 모니터를 통해 시각적으로 누수지점이 탐지되지 못하지만 누수지점에서 발생하는 음파 분석을 통해 극미세한 누수부분을 탐지할 수 있다
도 3과 같이 스마트볼이 상수도관을 진행하는 동안 촬영한 영상을 보면 시각적으로 누수지점을 찾을 수 없지만 녹음된 음파 주파수를 보면 두번째 사진부위에서 누수로 확인되는 음파를 확인할 수 있다.
이러한 경우 두번째 영상(사진)에 해당하는 배관의 위치를 가속도센서 및 자이로센서에서 측정된 데이타를 통해 확인하여 누수지점을 보수공사한다.
그리고, 자이로센서 및 가속도센서를 통해 측정된 스마트볼의 이동경로(배관경로)를 확인하고 이를 GIS관망도와 비교하여 GIS관망도에 기재된 상수도관의 위치와 심도를 정확하게 보정할 수 있다.
기존의 상수도관망도는 수치지형도에 CAD에서 작성한 상수도관망도를 덧입혀 작성한 것으로 상수도관의 위치가 정위치로 편집되어 있지 않아 실체관의 매설위치와 차이가 있기 때문에 상술한 스마트볼의 데이타를 통해 GIS관망도를 정확하게 보정할 수 있다.
이상, 본 발명에 의한 상수도관 무단수 관내시 및 누수감지용 스마트볼에 대해 설명하였다. 상기 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 몸체;
    상기 몸체 내부에 설치되어 몸체 외부를 방사상으로 촬영할 수 있도록 구성된 카메라;
    상기 몸체 내부에 설치되어 상기 카메라의 촬영방향에 빛을 조사하는 조명장치;
    상기 몸체 내부에 설치되어 관로 내부의 소리신호를 디지털신호로 변환하는 마이크;
    상기 몸체 내부에 설치되어 몸체의 진행방향, 속도 및 각도를 검지하는 자이로센서 및 가속도센서;
    상기 카메라, 마이크, 자이로센서 및 가속도센서에서 전송된 데이타를 시간 또는 거리로 동기화시키는 CPU;
    상기 CPU에서 처리된 데이타를 저장하는 메모리;
    상기 카메라, 조명장치, 마이크, 가속도센서, 자이로센서, CPU 및 메모리에 전원을 공급하는 배터리;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 상수도관 무단수 관내시 및 누수감지용 스마트볼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 외면에는 방수수단을 구비하여 메모리에 저장된 데이타를 전송하는 입출력포트가 형성된 것을 특징으로 하는 상수도관 무단수 관내시 및 누수감지용 스마트볼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카메라의 렌즈 외부에는 렌즈를 보호하는 커버가 구성된 것을 특징으로 하는 상수도관 무단수 관내시 및 누수감지용 스마트볼.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카메라는 몸체 외면의 전,후,상,하,좌,우 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 상수도관 무단수 관내시 및 누수감지용 스마트볼.
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