KR101104754B1 - 관로 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

관로 관리 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101104754B1
KR101104754B1 KR1020080098568A KR20080098568A KR101104754B1 KR 101104754 B1 KR101104754 B1 KR 101104754B1 KR 1020080098568 A KR1020080098568 A KR 1020080098568A KR 20080098568 A KR20080098568 A KR 20080098568A KR 101104754 B1 KR101104754 B1 KR 101104754B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pipeline
unit
measurement data
management module
communication unit
Prior art date
Application number
KR1020080098568A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100039553A (ko
Inventor
정대원
Original Assignee
정대원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 정대원 filed Critical 정대원
Priority to KR1020080098568A priority Critical patent/KR101104754B1/ko
Publication of KR20100039553A publication Critical patent/KR20100039553A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101104754B1 publication Critical patent/KR101104754B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/20—Investigating the presence of flaws
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
    • F16L1/024—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground
    • F16L1/06—Accessories therefor, e.g. anchors
    • F16L1/11—Accessories therefor, e.g. anchors for the detection or protection of pipes in the ground
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

에너지 하베스트 기술과 수중 음파통신 기술을 이용하여 측정한 관로 내 각종 측정 데이터를 통해 실시간으로 관로를 관리하기 위한 관로 관리 시스템은 발전부, 축전부, 센싱부, 통신부, 및 제어부를 포함한다. 발전부는 진동 에너지를 포함한 관로 내에서 발생하는 에너지를 전기 에너지로 변환시키며, 축전부는 전기 에너지를 저장하고, 센싱부는 저장된 전기 에너지를 이용하여 관로 내의 압력, 온도, 오염도, 유수량 중 적어도 하나를 포함하는 관측 요소들을 측정한다. 또한, 통신부는 센싱부에서 측정된 관측 요소들의 측정 데이터를 외부로 전송하고, 제어부는 발전부, 축전부, 센싱부, 및 통신부를 제어하며, 통신 릴레이 기능을 수행한다.
에너지 하베스트 기술, 무전원 무선 센서, 관로 파손

Description

관로 관리 시스템 및 방법{System and method for managing pipeline}
본 발명은 관로 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지 하베스트 기술과 수중 음파통신 기술을 이용하여 측정한 관로 내 각종 측정 데이터를 통해 실시간으로 관로를 관리하기 위한 관로 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
우리나라의 상, 하수도는 약 100여 년의 역사를 가지고 있는데, 그 역사가 오래됨에 따라 상, 하수도의 노후화가 빠르게 진행되고 있고, 노후한 관 또는 다양한 원인에 의하여 발생하는 상, 하수도 관의 파손은 누수 현상을 발생시킨다.
그 예를 보면, 우리 나라의 정수장에서 생산된 수돗물 중 요금이 징수된 유수 수량은 유수율 80.2%로, 상수도의 선진국이라 할 수 있는 유럽, 미국, 일본 등에 비하여 매우 낮은 수준을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 누수 현상은 수자원의 손실일뿐만 아니라, 압력손실로 인한 추가적인 가압 설비의 필요 및 누수가 발생한 관로 주변의 토질 약화 등을 초래하여 상, 하수도 관의 유지 관리를 어렵게 하고, 이로 인한 심각한 경제적 손실을 야기한다.
또한, 가스관이나 송유관 등의 관로에서도 상, 하수도관과 마찬가지로 노후화 및 다양한 원인에 의하여 발생하는 관로의 파손은 가스 또는 기름 누출 현상을 발생시킬 수 있다.
이 또한, 에너지 자원의 손실일뿐만 아니라, 가스 또는 기름 누출이 발생한 관로 주변의 오염을 초래하여 이로 인한 심각한 경제적 손실 및 환경 오염을 야기한다.
때문에, 매설 또는 설치된 관로의 안정성 확보가 중요한 과제로 대두되고 있으며, 이를 위해, 관로의 파손으로 인한 피해가 발생하기 전에 관로의 파손 부분을 탐지하여 누수, 가스 또는 기름 누출 등의 현상들을 예방하거나 관로의 파손부분을 신속하게 수리할 수 있는 방법이 필요하다.
하지만, 대부분이 누수, 가스 누출, 또는 기름 누출 등이 발생했을 경우의 현상 및 징후를 파악한 후, 이미 진행되고 있을 경우에 관로 탐지를 실시하여 탐지된 관로의 파손 부분을 수리하므로, 예방보다는 사후 보수 쪽의 의미가 크다고 할 수 있다.
또한, 관리자가 방문하여 일일이 점검해서 파손 부분을 탐지하므로, 파손 부분 탐지에 많은 시간이 소요되며 실시간 모니터링이 불가능하다.
그러므로 실시간으로 관로를 감시하여 관로의 파손으로 인한 피해를 효과적으로 예방할 수 있는 방법의 마련이 시급하다고 할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 에너지 하베스트 기술과 수중 음파통신 기술을 이용하여 측정한 관로 내 각종 측정 데이터를 실시간으로 관리하고, 이를 이용하여 실시간으로 관로의 파손을 검출할 수 있게 하여 관로 파손으로 인한 피해를 효과적으로 예방하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 관로 관리 시스템은 발전부, 축전부, 센싱부, 통신부, 및 제어부를 포함한다.
발전부는 진동 에너지를 포함한 관로 내에서 발생하는 에너지를 전기 에너지로 변환시키며, 축전부는 전기 에너지를 저장하고, 센싱부는 저장된 전기 에너지를 이용하여 관로 내의 압력, 온도, 오염도, 유수량 중 적어도 하나를 포함하는 관측 요소들을 측정한다.
또한, 통신부는 센싱부에서 측정된 관측 요소들의 측정값을 외부로 전송하고, 제어부는 발전부, 축전부, 센싱부, 및 통신부를 제어하며, 통신 릴레이 기능을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 관로 관리 시스템은 발전부, 축전부, 센싱부, 통신부, 및 제어부가 설치되며, 온도 변화에 따라 관로 내에 설치되기 적합한 형태로 구현되는 셀 베이스를 더 포함할 수 있다.
또한, 셀 베이스는 실온에서 펴지고, 고온에서 접히는 형태일 수 있으며, 관 로 내부에 소정의 간격을 두고 다수 개가 설치될 수 있다.
또한, 통신부는 측정 데이터를 측정 데이터의 전송 방향으로 근접한 셀 베이스에 설치된 통신부로 전송하기 위해 초음파를 이용하며, 측정 데이터의 전송 방향으로 근접한 셀 베이스의 통신부에 이상이 발생할 경우, 제어부로부터의 제어 신호에 따라 차순 셀 베이스의 통신부로 측정 데이터를 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 센서를 이용한 관로 관리 시스템은 중앙 관제부를 더 포함할 수 있는데, 중앙 관제부는 통신부로부터 관측 요소들의 측정 데이터를 전송받아 정상 상태 측정값과 비교하여 관로 파손 여부를 검출할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 서로 이격되어 설치된 복수의 관로 관리 모듈을 이용하여 수행되는 관로 관리 방법으로서,
(a) 각 관로 관리 모듈이 진동 에너지를 포함한 관로 내에서 발생하는 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 단계, (b) 각 관로 관리 모듈이 전기 에너지를 저장하는 단계, (c) 각 관로 관리 모듈이 저장된 전기 에너지를 이용하여 관로 내의 압력, 온도, 오염도, 유수량 중 적어도 하나를 포함하는 관측 요소들을 측정하는 단계, (d) 각 관로 관리 모듈이 측정된 관측 요소들의 측정 데이터를 통신 릴레이 기능을 이용하여 측정 데이터의 전송 방향으로 근접한 관로 관리 모듈로 전송하는 단계를 포함한다.
또한, (d) 단계에서 측정 데이터의 전송 방향으로 근접한 관로 관리 모듈에 이상이 발생할 경우, 차순 관로 관리 모듈로 측정 데이터를 전송할 수 있다.
또한, (d) 단계에서 측정 데이터를 전송하기 위해 초음파를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 관로 관리 방법에 있어서, (e) 최종 관로 관리 모듈로부터 관측 요소들의 측정 데이터를 전송받아 정상 상태 측정 데이터와 비교하여 관로 파손 여부를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의해 에너지 하베스트 기술과 수중 음파통신 기술을 이용하여 측정한 관로 내 각종 측정 데이터를 통해 실시간으로 관로를 관리하므로, 관리자가 현장에서 직접 관로 파손 측정을 실시할 필요 없이 관로의 파손 여부를 측정할 수 있으며, 관로 파손이 있을 경우 최단 시간 내에 관로 파손을 수리할 수 있으므로 파손으로 인한 피해를 효과적으로 예방할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 발명의 이해를 보다 명확하게 하기 위해 동일한 구성요소에 대해서는 상이한 도면에서도 동일한 부호를 사용하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 관로 관리 시스템 구성의 일 실시예를 간략하게 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 관로 관리 시스템은 발전부(110), 축전부(120), 센싱부(130), 통신부(140), 제어부(150), 및 셀 베이스(160)를 포함하는 복수의 관로 관리 모듈(100)과 중앙 관제부(200)를 포함한다.
발전부(110)는 진동 에너지를 포함한 관로 내에서 발생하는 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다. 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 주로 압전체를 이용하지만, 압전체를 대용할 수 있는 기술을 응용할 수도 있다.
축전부(120)는 발전부(110)에서 변환시킨 전기 에너지를 박막 축전지를 활용하여 저장한다. 축전부(120)는 가능한 한 소형화 하여 관내 유류 충격에 의한 피해를 최소화하는 것이 바람직할 것이다.
센싱부(130)는 축전부(120)에 저장된 전기 에너지를 이용하여 관로 내의 압력, 온도, 오염도, 유수량 중 적어도 하나를 포함하는 관측 요소들을 측정한다.
센싱부(130)는 후술 되는 통신부(140) 및 제어부(150)에서 소모되는 에너지량과 센싱부(130)에서 소모되는 에너지량을 산정하되, 시간에 따른 통신 빈도 및 발전부(110)의 발전 용량, 축전부(120)의 저장 용량을 고려하여 제작되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이 진동 에너지를 전기 에너지로 변환한 후 저장하여, 저장된 에너지를 사용하는 기술을 에너지 하베스트(Energy harvest) 기술이라 한다.
에너지 하베스트 기술은 주변 환경에서 필요한 에너지를 끌어쓸 수 있는 대표적인 청정 에너지 시스템 중 하나로, 정확하게는 주변에 존재하는 온도 차(Thermal energy), 빛의 방사(Light energy), 전자기장(Electromagnetic energy), 진동 에너지(Vibrational energy) 등의 에너지를 변환소재를 통하여 전기 에너지로 변환하는 기술 또는 전자기파를 이용하여 코일 내 전자기 효과를 통해 전압/전류를 직접 발생시키는 기술을 의미한다.
에너지 하베스트 기술의 사용 예를 들어보면, 진동 에너지는 압전효과, 정전효과 및 전자기효과를 이용하여 전기 에너지로 변환되고(예컨대, 기능성 신발), 열 에너지는 열전효과를 이용하여 전기 에너지로 변환되며(예컨대, 서모 커플), 빛 에너지는 광전효과를 이용하여 전기 에너지로 변환된다(예컨대, 태양 전지).
특히, 진동을 이용하는 기술은, 그 효율이 태양전지에 비해 낮지만 소형 이하의 작은 소자용 전원으로 적용이 가능하며, 초절전형 임베디드 전자장치들에 적용하기 유리한 장점을 가지고 있다.
이러한 진동에너지 하베스트 기술을 좀 더 자세히 살펴보면, 진동에너지 하베스트 기술은 오랜 기간 동안 매우 적은 양의 에너지를 획득하는 특성 때문에 보통 커패시터 형태인 에너지 저장 서브시스템을 갖추게 된다. 그리고 빛 에너지 하베스트 기술과는 달리 기기가 외부에 노출될 필요가 없어 디바이스에 내장되거나 삽입형 장치에 적용이 유리하다. 항공기용 센서, 개인용 헬스케어 모니터링 시스템, 경고 시스템 등의 다양한 초소형 유비쿼터스 소자용 자가발전 시스템으로 적용할 수 있다.
또한, 진동에너지 하베스트 기술은 앞에서 언급했듯이 소재/변환 방식에 따라 압전효과 방식, 정전효과 방식, 전자기효과 방식으로 나누어진다.
압전효과 방식은 진동에 의해 압력이 발생하면 전기가 유도되는 현상을 이용하는 것으로 에너지 변환효율이 가장 높다. 압전재료로는 고분자, 다 결정, 단결정 및 복합체 재료 등이 사용되고 있으며, 압전율은 단결정 재료가 가장 우수한 것으로 알려져 있다.
정전효과 방식은 진동에 의해 정전기가 발생하여 전기가 유도되는 현상을 이용하는 것으로 에너지 변환효율은 압전방식에 비해 낮지만 초소형화가 가능한 장점 이 있다.
전자기효과 방식은 진동에 의해 전자기 유도가 발생하면 전기가 유도되는 현상을 이용하는 것으로 에너지 변환효율도 낮고 초소형화가 어려운 단점이 있다.
본 발명에서는 에너지 변환 효율을 높이고, 초소형화 또한 가능하게 하기 위해 진동을 이용하는 방식 중, 압전효과를 이용하는 에너지 하베스트 기술을 사용하도록 한다.
통신부(140)는 센싱부(130)에서 측정된 관측 요소들의 측정 데이터를 외부(관로 내에 소정의 거리를 두고 다수 존재하는 셀 베이스(160) 중 가장 근접한 셀 베이스(160)에 설치된 통신부(140))로 전송하는데, 본 발명에서는 유류를 통한 음파 통신(초음파를 이용함)을 전제로 하지만, 유체 내에서 데이터를 전송할 수 있는 다른 기술 또한 활용할 수 있을 것이다.
일반적으로 통신 매체로서 많이 사용되고 있는 광파(Optic Wave)나 전자파는 수중에서 거리에 따른 급격한 신호 감쇠 현상을 갖고 있어, 전송거리가 수백 m의 범위 이상에서 사용할 수 있는 범용의 수중 통신에는 초음파가 유일한 통신 전달매체로서 사용되고 있다.
수중에서 초음파는 전송거리와 주파수 특성 간에 반비례의 관계를 가지고 있어 주파수가 높을수록 전송거리가 짧아지고, 주파수가 낮을수록 전송거리가 길어진다.
이와 같이, 전송거리에 따라 제한되는 주파수 특성을 가지고 높은 전송속도를 얻기 위해서는 중심주파수를 중심으로 수중에서 초음파 신호를 발생 및 수신하 기 위해 사용되는 초음파 센서가 넓은 주파수 대역폭을 갖고 있어야 하는데, 실제적으로 위상과 크기가 모두 균일한 넓은 주파수 대역폭을 갖는 초음파 센서 설계가 매우 어렵기 때문에 일반적인 수중 음향 통신 시스템은 낮은 전송속도를 갖는 특징을 가지고 있다.
다음으로, 제어부(150)는 발전부(110), 축전부(120), 센싱부(130), 및 통신부(140)를 제어하며, 통신 릴레이 기능을 수행한다.
즉, 제어부(150)는 축전부(120)에 저장되는 에너지량 및 소모되는 에너지량을 체크하고, 체크된 에너지량에 따른 적절한 양의 에너지를 변환시킬 수 있도록 발전부(110)를 제어하며, 센싱부(130)에 관측 요소의 측정 요청 신호를 입력하여, 센싱부(130)가 요청 신호 입력시점부터 주기적으로 관측 요소를 측정하도록 하거나, 측정 요청신호가 입력될 경우에만 관측 요소를 측정하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 통신부(140)에서 측정 데이터의 전송 방향(미리 설정되어 있음)으로 가장 근접한 관로 관리 모듈(100)의 통신부(140)로 측정 데이터를 전송하는 통신 릴레이 기능을 수행하도록 통신부(140)를 제어한다.
측정 데이터를 전송할 경우 측정 데이터의 전송 방향으로 가장 근접한 관로 관리 모듈(100)의 통신부(140)에 이상이 발생하면, 제어부(150)로부터 입력되는 제어 신호에 따라 차순 관로 관리 모듈(100)의 통신부(140)로 측정 데이터를 전송하도록 할 수 있다.
셀 베이스(160)에는 발전부(110), 축전부(120), 센싱부(130), 통신부(140), 및 제어부(150)가 설치되며, 이러한 셀 베이스(160)는 온도 변화에 따라 관로 내에 설치되기 적합한 형태로 구현된다.
즉, 셀 베이스(160)는 형상기억합금으로 제작되어 실온(또는 낮은 온도)에서 펴지고, 고온에서 접히는 형태로 이루어져 있으며, 펴졌을 경우에는 관로 내에 설치되기 적합한 링 형태로 구현될 수 있다.
도 2는 도 1의 관로 관리 시스템 구성 중에서 관로 관리 모듈(100)을 나타낸 일 실시예를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 나타낸 관로 관리 모듈(100)의 정면도를 도시한 도면이다.
상술한 바와 같이, 링 형태의 셀 베이스(160)에는 발전부(110), 축전부(120), 센싱부(130), 통신부(140), 제어부(150)가 설치되어 있으며, 관로 내에 설치될 경우, 설치 형태 및 부착 상태를 유지하기 위해 걸쇠 등의 보조장치가 설치될 수 있다.
도 4는 관로 내에 설치된 다수의 관로 관리 모듈(100)에서 관측 요소를 측정하고, 그 측정 데이터를 측정 데이터의 전송 방향으로 가장 근접한 관로 관리 모듈(100)로 전송하여 관로를 관리하는 일 실시예를 도시한 도면이다.
관로 내에는 (a), (b), (c), 및 (d)의 4개의 관로 관리 모듈(100)이 소정의 간격을 두고 설치되어 있다. 관로 관리 모듈(100)의 설치는 설치 장치(300)로부터 이루어질 수 있는데, 도 5는 설치 장치(300) 구성의 일 실시예를 나타낸 도면으로, 도 5를 추가적으로 참조하여 설명하고자 한다.
관로 관리 모듈(100)을 운반하여, 미리 설정된 설치 지점에 설치하는 설치 장치(300)는 셀 베이스 보관부(310), 설치 수행부(320), 및 좌표 도출부(330)를 포 함할 수 있다.
셀 베이스 보관부(310)는 셀 베이스(160)를 가열하여, 운반이 용이한 형태로 접혀진 관로 관리 모듈(100)을 보관할 수 있다. 상술한 바에 의하면, 셀 베이스(160)는 상온(또는 저온)에서는 링 형태로 펴지며, 고온에서는 접혀진 형태로 구현 된다.
도 6은 셀 베이스(160)가 가열되어 접혀진 모습의 일 실시예를 도시한 도면이다.
설치 수행부(320)는 도 6에 도시된 바와 같이 접혀져서 셀 베이스 보관부(310)에 보관되어 있는 관로 관리 모듈(100)을 미리 설정된 설치 지점에 설치하는데, 그 형태는 관로 관리 모듈(100)을 설치하기 쉬운 팔(arm)의 형태일 수 있다.
좌표 도출부(330)는 관로 관리 모듈(100)의 설치 지점의 상대 좌표의 산출을 통해 절대 좌표를 도출할 수 있다. 즉, 관내의 미리 설정된 지점에 관로 관리 모듈(100)을 설치하고, 설치된 다수의 관로 관리 모듈(100) 사이의 상대 좌표값을 산출하여 도출한 절대 좌표값을 각각의 관로 관리 모듈(100)에 포함된 제어부(150)에 입력시킨다.
이러한 관로 관리 모듈(100)의 좌표값은 상술한 관측 요소 측정 데이터를 타 관로 관리 모듈(100)에 포함된 통신부(140)로 전송할 때 함께 전송되어, 어느 관로 관리 모듈(100)에서 어떠한 값이 측정되었는지 알 수 있도록 하는 중요한 정보로 사용될 수 있다.
즉, 전송되는 관측 요소 측정 데이터에는 관측 요소를 측정한 관로 관리 모 듈(100)의 절대 좌표값, 관측 요소의 측정값, 관측 요소를 측정한 시간 데이터 등이 포함될 수 있다.
이와 같은 설치 장치(300)로부터 설치된 (a), (b), (c), 및 (d)의 4개의 관로 관리 모듈(100) 중, 첫 번째 관로 관리 모듈(100)인 (a)의 제어부(150)는 설치 장치(300)로부터 절대 좌표값을 입력받아 저장하고, 중앙 관제부(200)로부터 전송받은 측정 요청 신호에 따라 제어부(150)의 통제하에 센싱부(130)에서 관측 요소들을 측정한다.
(a)는 측정 데이터를 (a)에서 측정 데이터의 전송 방향으로 가장 근접한 관로 관리 모듈(100)인 (b)의 통신부(140)로 전송하고, (a)로부터 측정 데이터를 전송받은 (b)의 통신부(140)는 (b)에 설치된 제어부(150)의 통제하에 관측 요소들을 측정하여, 측정된 관측 요소의 값과 함께 (b)의 좌표값 및 (a)로부터 전송받은 측정 데이터를 (c)로 전송한다.
상기와 마찬가지로, (c)는 관측 요소 측정값과 (c)의 좌표값, (a) 및 (b)로부터 전송받은 측정 데이터를 (d)로 전송하고, 마지막 관로 관리 모듈(100)인 (d)는 (d)의 좌표값, 관측 요소 측정값, 및 (a), (b), (c)로부터 전송받은 측정 데이터를 유, 무선 통신망을 통해 중앙 관제부(200)로 전송한다.
중앙 관제부(200)는 마지막 관로 관리 모듈(100)의 통신부(140)로부터 관내에 설치된 모든 관로 관리 모듈(100)에서의 측정 데이터들을 전송받아 정상 상태 측정 데이터와 비교하여 관로 파손 여부를 검출할 수 있다.
정상 상태 측정 데이터는 관로에 파손이 발생하지 않았을 경우의 각 관측 요 소별 측정 데이터를 의미하며, 정상 상태 측정 데이터는 본 시스템이 관로에 설치된 후 짧은 시간 내에 측정되어 중앙 관제부(200)에 저장되어 있다.
중앙 관제부(200)에서는 전송받은 측정 데이터를 정상 상태 측정 데이터와 비교하였을 때, 측정 데이터에 변화가 발생하면,(예컨대, 압력 측정값 및 온도 측정값이 떨어지거나, 오염도 측정값이 증가하거나, 유수량 측정값이 떨어지는 경우 등의 변화가 발생하면) 전송받은 좌표값을 통해 변화된 데이터가 측정된 위치를 알 수 있다.
또한, 중앙 관제부(200)는 담당자의 실시간 대응이 가능하도록 통지 시스템이 포함되거나 연결되어 있고, 기타 사회 기반 시설 관리 체계와 연동되어 상술한 비교 데이터를 전송할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 관로 관리 시스템(100)을 이용하여 관리자가 현장에서 직접 관로 파손 측정을 실시할 필요 없이도 관로의 파손 여부를 측정할 수 있으며, 관로 파손이 있을 경우 최단 시간 내에 관로 파손을 수리할 수 있으므로 파손으로 인한 피해를 효과적으로 예방할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 관로 관리 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
관측 요소들을 측정하기 위해, 먼저 미리 설정된 관로 내의 소정의 거리를 두고 이격된 다수의 설치 지점에 관로 관리 모듈(100)을 설치한다(S100).
각각의 관로 관리 모듈(100)에 포함된 발전부(110)에서 진동 에너지를 포함한 관로 내에서 발생하는 에너지를 전기 에너지로 변환하여 축전부(120)에 저장한다(S200).
첫 번째 관로 관리 모듈(100)은 중앙 관제부(200)로부터 관측 요소 측정 요청 신호를 입력받으면(S300), 제어부(140)의 제어 신호에 따라 축전부(120)에 저장된 에너지를 전원으로 하여 관측 요소들을 주기적으로 측정하거나, 요청 신호가 입력될 경우에만 측정한다(S400).
그리고 첫 번째 관로 관리 모듈(100)은 관측 요소 측정값과 첫 번째 관로 관리 모듈(100)의 좌표값을 포함한 측정 데이터를 통신 릴레이 기능을 이용하여 측정 데이터의 전송 방향으로 가장 근접한 관로 관리 모듈(100)의 통신부(140)로 전송한다. 이와 같은 방식으로 각각의 관로 관리 모듈(100)은 모든 측정 데이터를 마지막 관로 관리 모듈(100)까지 전송한다(S500). 이때, 초음파를 이용하여 유체 내에서 데이터를 전송할 수 있다.
마지막 관로 관리 모듈(100)은 유, 무선 통신망을 통해 타 관로 관리 모듈(100)로부터 전송받은 데이터와 마지막 관로 관리 모듈(100)에서 측정한 데이터 및 좌표값을 중앙 관제부(200)로 전송하고, 중앙 관제부(200)에서는 미리 저장되어 있는 정상 상태 측정 데이터와 전송된 데이터를 비교하여 관로 파손 여부를 검출한다(S600).
상술한 실시예는 관로 내에 물이 흐르는 상, 하수도관을 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 송유관, 가스관, 또는 원자력 해수관 등 이동물이 관로 내부에 완전히 충전되어 유동 될 수 있는 대부분의 관로에 적용될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 관로 관리 시스템 구성의 일 실시예를 간략하게 나타낸 블록도.
도 2는 도 1의 관로 관리 시스템 구성 중에서 관로 관리 모듈을 나타낸 일 실시예를 도시한 도면.
도 3은 도 2에 나타낸 관로 관리 모듈의 정면도를 도시한 도면.
도 4는 관로 내에 설치된 다수의 관로 관리 모듈에서 관측 요소를 측정하고, 그 측정값을 측정 데이터의 전송 방향으로 가장 근접한 관로 관리 모듈로 전송하여 관로를 관리하는 일 실시예를 도시한 도면.
도 5는 설치 장치 구성의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 셀 베이스가 가열되어 접혀진 모습의 일 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 관로 관리 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도.

Claims (11)

  1. 관로 내에서 발생하는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전부;
    상기 전기 에너지를 저장하는 축전부;
    상기 저장된 전기 에너지를 이용하여 관로 내의 압력, 온도, 오염도, 유수량 중 적어도 하나를 포함하는 관측 요소들을 측정하는 센싱부;
    상기 센싱부에서 측정된 상기 관측 요소들의 측정 데이터를 외부로 전송하는 통신부;
    상기 발전부, 축전부, 센싱부, 및 통신부를 제어하며, 통신 릴레이 기능을 수행하는 제어부; 및
    상기 발전부, 축전부, 센싱부, 통신부, 및 제어부가 설치되며, 온도 변화에 따라, 실온에서는 상기 관로 내에 설치되기 적합한 링 형태로 펴지고, 고온에서는 접히도록 구현되는 셀 베이스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 셀 베이스는,
    관로 내부에 소정의 간격을 두고 다수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 관로 관리 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 측정 데이터를 측정 데이터 전송 방향으로 근접한 셀 베이스에 설치된 통신부로 전송하기 위해 초음파를 이용하는 것을 특징으로 하는 관로 관리 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 근접한 셀 베이스의 통신부에 이상이 발생할 경우, 상기 제어부로부터의 제어 신호에 따라 차순 셀 베이스의 통신부로 상기 측정 데이터를 전송하는 관로 관리 시스템.
  7. 제 1항, 및 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신부로부터 상기 관측 요소들의 측정 데이터를 전송받아 정상 상태 측정값과 비교하여 관로 파손 여부를 검출하는 중앙 관제부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 관리 시스템.
  8. 관로 내에 서로 이격되어 설치되며, 온도 변화에 따라, 실온에서는 상기 관로 내에 설치되기 적합한 링 형태로 펴지고, 고온에서는 접히도록 구현되는 복수의 셀 베이스에 설치되는 관로 관리 모듈을 이용하여 수행되는 관로 관리 방법으로서,
    (a) 상기 각 관로 관리 모듈이 관로 내에서 발생하는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 단계;
    (b) 상기 각 관로 관리 모듈이 상기 전기 에너지를 저장하는 단계;
    (c) 상기 각 관로 관리 모듈이 상기 저장된 전기 에너지를 이용하여 관로 내의 압력, 온도, 오염도, 유수량 중 적어도 하나를 포함하는 관측 요소들을 측정하는 단계; 및
    (d) 상기 각 관로 관리 모듈이 측정된 상기 관측 요소들의 측정 데이터를 통신 릴레이 기능을 이용하여 상기 측정 데이터의 전송 방향으로 근접한 관로 관리 모듈로 전송하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 관리 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서,
    상기 근접한 관로 관리 모듈에 이상이 발생할 경우, 차순 관로 관리 모듈로 상기 측정 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 관로 관리 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서,
    상기 측정 데이터를 전송하기 위해 초음파를 이용하는 것을 특징으로 하는 관로 관리 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후에,
    (e) 최종 관로 관리 모듈로부터 상기 관측 요소들의 측정 데이터를 전송받아 정상 상태 측정 데이터와 비교하여 관로 파손 여부를 검출하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 관리 방법.
KR1020080098568A 2008-10-08 2008-10-08 관로 관리 시스템 및 방법 KR101104754B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080098568A KR101104754B1 (ko) 2008-10-08 2008-10-08 관로 관리 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080098568A KR101104754B1 (ko) 2008-10-08 2008-10-08 관로 관리 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100039553A KR20100039553A (ko) 2010-04-16
KR101104754B1 true KR101104754B1 (ko) 2012-01-12

Family

ID=42215935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080098568A KR101104754B1 (ko) 2008-10-08 2008-10-08 관로 관리 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101104754B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102002480B1 (ko) * 2019-02-11 2019-07-23 (주)태을이피씨 관망의 유지관리탐사 시스템
KR20190121452A (ko) 2018-04-18 2019-10-28 경희대학교 산학협력단 와이어 센서장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115076458A (zh) * 2022-07-07 2022-09-20 北京城建集团有限责任公司 一种薄壁不锈钢管环压连接施工方法
KR102643338B1 (ko) * 2023-03-22 2024-03-05 (주)로터스지이오 스마트센서링을 적용하는 경량형 광경화 방식의 비굴착 관로 보수 보강 공법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100901176B1 (ko) * 2008-05-30 2009-06-04 주식회사 와텍 지중 유체 관로 관리장치 및 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100901176B1 (ko) * 2008-05-30 2009-06-04 주식회사 와텍 지중 유체 관로 관리장치 및 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190121452A (ko) 2018-04-18 2019-10-28 경희대학교 산학협력단 와이어 센서장치
US11788882B2 (en) 2018-04-18 2023-10-17 University-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University Wire sensing apparatus
KR102002480B1 (ko) * 2019-02-11 2019-07-23 (주)태을이피씨 관망의 유지관리탐사 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100039553A (ko) 2010-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105805556B (zh) 一种分布式光纤泄漏监测系统
BenSaleh et al. A review on wireless sensor network for water pipeline monitoring applications
KR101104754B1 (ko) 관로 관리 시스템 및 방법
CN203868702U (zh) 基于光纤光栅传感器的地下管道泄漏预警系统
CN109000157A (zh) 一种管道在线监测装置和监测方法
US20090007968A1 (en) Pipe network, with a hierarchical structure, for supplying water or gas and/or for removing industrial water, process for detecting a leak in such a pipe network and process for determining, with the aid of a computer, the operating life theoretically remaining for a renewable power source for at least one flowmeter in such a pipe network
KR20100038505A (ko) 관로 감시 시스템 및 방법
US9574949B2 (en) Automated system and method for testing the efficacy and reliability of distributed temperature sensing systems
KR20150064173A (ko) 매립된 장치 주변의 토양 부식을 모니터링하는 방법, 그 방법을 실시하기 위한 계장화된 장치 및 시스템
EP2665993B1 (en) Automated system and method for testing the efficacy and reliability of distributed temperature sensing systems
CN108758354A (zh) 基于次声波和参考点的供热管道泄漏检测系统及方法
CN207991706U (zh) 管道液体温度测量传感器
CN103939748A (zh) 基于光纤光栅传感器的地下管道泄漏预警系统及其方法
CN103185198A (zh) Lng储罐的分布式光纤泄漏监测系统
KR101762614B1 (ko) 상수관로의 누수 여부 및 위치 변화를 감지할 수 있는 상수관로용 안전감시 장치 및 이를 이용한 상수관로 안전감시 방법
CN105157872A (zh) 一种电缆温度监测方法及其装置
Qureshi et al. A method to integrate energy harvesters into wireless sensor nodes for embedded in-pipe monitoring applications
CN111504218A (zh) 一种准分布式光纤光栅传感器用于监测海管结构大变形的方法
CN109027442B (zh) 基于在线温度测量的埋地蒸汽管道保温性能监控装置及方法
Ukil et al. Leak detection in natural gas distribution pipeline using distributed temperature sensing
WO2013172730A1 (en) A system for monitoring the condition of a pipeline for gas and/or fluid
KR100986704B1 (ko) 상태 감시 센서를 구비하는 이중 보온관
JP2011145262A (ja) 機器モニタリング装置および方法
CN114440141B (zh) 管道泄漏检测方法及系统
Kulkarni et al. Offshore pipeline leak detection system concepts and feasibility study

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee