KR101107085B1 - Leak Detection Apparatus And Method Thereof - Google Patents

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Abstract

수도 배관의 누수를 탐지하기 위한 누수 탐지 장치 및 방법을 개시한다. 누수 탐지 장치 및 방법은 GPS 위성으로부터 제공된 시각 정보로 동기를 맞추어 정확한 누수 탐지를 할 수 있고, 무선으로 누수 데이터를 수집하여 누수 탐지하므로 적은 개수의 누수 센서로 넓은 지역을 커버할 수 있어 설치 비용을 절감할 수 있다.Disclosed are a leak detection apparatus and method for detecting a leak in a water pipe. The leak detection device and method can accurately detect leaks by synchronizing with the visual information provided from the GPS satellites, and collect leak data wirelessly to detect leaks, thereby covering a large area with a small number of leak sensors, thereby reducing installation costs. Can be saved.

누수 탐지, 누수음, 수도 배관, 무선 통신, GPS 시각정보 Leak detection, leak sound, water pipe, wireless communication, GPS visual information

Description

누수 탐지 장치 및 방법{Leak Detection Apparatus And Method Thereof}Leak Detection Apparatus And Method Thereof}

본 발명은 누수 탐지의 신뢰도를 높이고 적은 누수 탐지 장비로 넓은 지역을 커버함으로써 누수 탐지에 소요되는 경제적 부담을 줄일 수 있는 누수 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a leak detection apparatus and method that can reduce the economic burden for leak detection by increasing the reliability of leak detection and covering a large area with less leak detection equipment.

일반적으로 주택, 건물, 공장, 아파트에 물 공급을 위한 수도관이 땅속에 매설되고 본관에서 갈라진 지관을 통하여 깨끗한 물을 곳곳에 공급하게 된다. 낡은 수도관을 주기적으로 교체하고는 있으나, 부실 공사나 수도관 교체가 이루어지지 않아 누수 발생 시 많은 수돗물이 낭비될 뿐만 아니라 이물질 유입으로 인한 수질 오염의 가능성이 상존하고 있다.Generally, water pipes for water supply to houses, buildings, factories, and apartments are buried in the ground, and clean water is supplied everywhere through branch pipes separated from the main building. Although the old water pipes are replaced periodically, there is a possibility of water pollution due to the inflow of foreign substances as well as waste of tap water when leaks occur due to poor construction or replacement of water pipes.

이러한 문제 해결을 위하여 누수 관로를 교체 또는 보수할 수 있도록 누수 발생 부위를 알아내는 누수 탐지 기술이 개발되었다.In order to solve this problem, a leak detection technology has been developed to identify a leak location to replace or repair a leak line.

기존 누수 탐지의 하나의 예로는 지상에서 청음기를 사용하여 수도 관로를 통해 흐르는 소리를 듣고 누수 부위를 알아내는 것으로, 이 방식은 땅속 깊이 수도관이 매설되어 있거나 도로를 통행하는 차량이나 주변 소음에 의한 영향을 받을 수 있어 누수 탐지가 용이하지 않을 뿐만 아니라 대략적으로 누수 부위를 파악할 수는 있겠으나 정확한 누수 위치를 알아 내는데 미흡하여 여러 군데 굴착 작업을 하여 누수 위치를 찾아내야 하는 번거로움이 따른다. One example of conventional leak detection is to use a hearing instrument on the ground to listen to the sound flowing through the water pipe and to find out the leak. This method is influenced by vehicles that are buried deep in the ground or by road traffic or ambient noise. It is not only easy to detect leaks, but it is possible to grasp the leak site roughly, but it is not enough to find out the exact location of leaks.

다른 예로서 일본국 공개특허 평11-271168호 '누파검지방법'에서는 배관 양단부에 마이크(microphone)를 삽입하고 배관을 따라 흐르는 통류음을 검출하여 누수 위치를 알아내는 방법을 제안한 바 있다. As another example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-271168, "The Nipple Detection Method," has proposed a method of finding a leak position by inserting a microphone at both ends of a pipe and detecting a sound flow through the pipe.

또 다른 예로서 일본국 공개특허 2008-51776호 '누수검출장치 및 누수검출방법'에서는 배관의 수중음과 함께 진동을 검출하여 누수 탐지하는 기술을 제안하고 있다.As another example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2008-51776, "Leak Detection Device and Leak Detection Method," proposes a technique for detecting leaks by detecting vibrations along with underwater sound of a pipe.

이는 수도 배관에 설치된 센서에 의하여 수집된 신호를 분석하여 그 분석 결과를 토대로 누수 위치를 알아내는 것으로, 센서와 분석 장치 사이를 전기 신호선으로 연결해야 하므로 넓은 지역을 누수 탐지하려면 일정 간격으로 센서를 배치하게 되므로 많은 센서를 필요로 할 뿐만 아니라 이러한 센서들과의 배선 작업을 위해 많은 인력과 장비가 소요되어 경제적 비용이 많이 들게 된다.This is to analyze the signal collected by the sensor installed in the water pipe and find the location of leakage based on the analysis result.The sensor should be connected to the analysis device by electric signal line. Not only does it require a large number of sensors, but also requires a lot of manpower and equipment for wiring with these sensors, resulting in high economic costs.

기존의 누수 탐지 기술은 수도 배관에서 물 공급 상태가 안정된 조건에서 신뢰성이 담보될 수 있겠으나, 지관에 연결된 수요처에서 물을 사용할 경우 누수음이 변화될 수 있기 때문에 누수 탐지의 신뢰성이 떨어진다. 즉, 수도 관로에 분기되는 지관을 통해 수요처에 물 공급이 가능한 상황에서는 안정적으로 누수 탐지를 실시하기 어렵다. 굳이 누수 탐지를 하려면 부득이하게 지관을 통한 물 공급을 중단시켜 누수 탐지를 실시해야 하므로 탐지 기간에 수요자의 불만을 초래하게 된다.Conventional leak detection technology can be secured under stable water supply conditions in water pipes, but leak detection is less reliable because water leakage can be changed when water is used at the site connected to branch pipes. In other words, it is difficult to stably detect leaks in a situation where water can be supplied to the customer through a branch branched to the water pipe. In order to detect leaks, it is inevitable to stop water supply through branch pipes and perform leak detection, which leads to consumer complaints during the detection period.

본 발명의 일 측면은 누수 탐지 장비가 넓은 범위를 커버하면서 간소하게 구성할 수 있도록 하여 경제적 비용을 줄일 수 있는 누수 탐지 장치 및 방법을 제공하는데 있다. An aspect of the present invention is to provide a leak detection apparatus and method that can be economically reduced by allowing the leak detection equipment to be configured simply while covering a wide range.

본 발명의 다른 측면은 누수 탐지를 여러 차례 실시한 결과를 토대로 누수의 발생 여부와 누수 위치를 알아냄으로써 누수 탐지에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 누수 탐지 장치 및 방법을 제공하는데 있다. Another aspect of the present invention is to provide a leak detection apparatus and method that can improve the reliability of the leak detection by finding out whether the leak occurs and the location of the leak based on the results of the leak detection several times.

본 발명의 일 측면에 따른 누수 탐지 장치는 수도 배관의 서로 떨어진 위치에서 누수음을 측정하는 복수의 누수 센서와; GPS 위성으로부터 시각 정보를 수신하여 누수 탐지를 위한 동기 신호를 제공하는 GPS 수신모듈을 포함하고, 상기 동기 신호를 이용하여 동일 시간에 누수음 측정을 실시하고, 그 누수음 측정 결과로 얻은 누수 데이터를 분석하여 누수 발생 여부를 검출하는 복수의 누수 검출 유닛과; 상기 복수의 누수 검출 유닛과 무선으로 누수 데이터를 수집하여 누수 발생 여부를 확정하고 누수로 판단되면 누수 위치를 계산하는 무선 중계부와; 상기 무선 중계부와 통신하여 이용자가 모니터링할 수 있도록 누수 위치를 출력하는 누수 관리 서버;를 포함한다.Leak detection apparatus according to an aspect of the present invention and a plurality of leak sensor for measuring the leak sound at a position away from each other in the water pipe; A GPS receiving module for receiving visual information from a GPS satellite and providing a synchronization signal for leak detection, and performing leakage sound measurement at the same time using the synchronization signal, and leaking data obtained as a result of the leakage sound measurement. A plurality of leak detection units for analyzing whether a leak occurs; A wireless relay unit which collects leak data wirelessly with the plurality of leak detection units to determine whether a leak occurs and calculates a leak location when it is determined that the leak is occurred; It includes; Leak management server for communicating with the wireless relay unit to output the leak location for the user to monitor.

또한, 상기 GPS 수신 모듈은 상기 시각정보를 수신하는 GPS 수신부와, 상기 시각 정보를 이용하여 만든 1PPS신호를 동기신호로 제공하는 시각정보 출력부를 포 함한다.In addition, the GPS receiving module includes a GPS receiving unit for receiving the time information, and a time information output unit for providing a 1PPS signal generated using the time information as a synchronization signal.

또한, 상기 누수 센서는 센서 소자와 센서 소자의 누수 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부를 포함하고, 상기 복수의 누수 검출 유닛은 상호간에 사전 설정된 시간에 동기를 맞추어 누수 측정을 실시하기 위한 제어신호를 상기 A/D 변환부에 제공하는 A/D 변환 제어부를 포함하고, 상기 누수 센서와 상기 복수의 누수 검출 유닛은 디지털 데이터를 전송하기 위한 전송 케이블로 연결한다.The leak sensor may include an A / D converter configured to convert a sensor element and a leak detection signal of the sensor element into digital data, and the plurality of leak detection units may perform leak measurement in synchronization with each other at a preset time. And an A / D conversion control unit for providing a control signal for the A / D conversion unit, wherein the leak sensor and the plurality of leak detection units are connected by a transmission cable for transmitting digital data.

또한, 상기 누수 센서는 누수음 측정하여 누수 검출 신호를 출력하는 센서 소자를 포함하고, 상기 복수의 누수 검출 유닛은 상호간에 사전 설정된 시간에 동기를 맞추어 누수 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부를 포함하고, 상기 누수 센서와 상기 복수의 누수 검출 유닛은 누수 검출 신호를 전송하기 위한 전송 케이블로 연결한다.In addition, the leak sensor includes a sensor element for measuring leak sound and outputting a leak detection signal, wherein the plurality of leak detection units convert the leak detection signal into digital data in synchronization with each other at a preset time. It includes a conversion unit, the leak sensor and the plurality of leak detection unit is connected by a transmission cable for transmitting a leak detection signal.

또한, 상기 복수의 누수 검출 유닛은, GPS 의 시각 정보를 이용하여 누수 발생 음원을 주파수 영역에서 분석하여 누수음의 특징이 포함되어 있는 특정 주파수 대역의 신호를 일정 시간 동안 평균한 평균값을 산출하는 평균부와, 누수 발생 여부를 결정하기 위한 임계치를 설정하되 상기 평균부에 의해 산출된 평균값을 이용하여 이전 임계치를 갱신하는 임계치 설정부를 포함한다.In addition, the plurality of leak detection unit, the average of calculating the average value of the signal of a specific frequency band including the characteristic of the leak sound for a predetermined time by analyzing the leak generating sound source in the frequency domain using the time information of the GPS And a threshold setting unit for setting a threshold for determining whether a leak occurs and updating a previous threshold using the average value calculated by the averaging unit.

또한 상기 무선 중계부는 상기 복수의 누수 검출 유닛에 대응하는 마스터 무선 중계부와 슬레이브 무선 중계를 포함하되, 상기 마스터 무선 중계부가 누수 데이터를 직접 수집하거나 상기 슬레이브 무선 중계부를 거쳐 누수 데이터를 수집한다.The wireless relay unit may include a master wireless relay unit and a slave wireless relay corresponding to the plurality of leak detection units, and the master wireless relay unit directly collects leakage data or collects leakage data through the slave wireless relay unit.

또한, 상기 마스터 무선 중계부는 통신부와 제어부와 저장부를 포함하고, 상기 제어부는 수집된 두 지점의 누수 데이터로부터 누수 발생 빈도를 확인하고, 누수 발생 빈도가 일정 비율 이상이면 누수 발생한 것으로 임시 확정하고 상기 복수의 누수 검출 유닛에서 각각 수집된 누수 데이터들의 상호 상관 계수가 일정값 이상이 되면 누수 발생을 최종적으로 확정한다.The master wireless relay unit may include a communication unit, a control unit, and a storage unit, and the control unit may identify a frequency of leakage from two pieces of leak data collected, and temporarily determine that the leakage occurs when the frequency of leakage occurs more than a predetermined ratio. When the cross-correlation coefficients of the leaked data collected by the leak detection unit of each become equal to or greater than a predetermined value, the leak is finally determined.

본 발명의 일 측면에 따른 누수 탐지 방법은 수도 배관에 서로 떨어져 설치된 복수의 누수 센서로 누수음을 측정하는 경우, 상기 복수의 누수 센서에 대응하는 복수의 누수 검출 유닛이 동기 신호에 따라 누수음 측정을 실시하여 그 누수음 측정 결과 얻은 누수 데이터를 분석하여 누수 발생 여부를 결정하며; 상기 복수의 누수 검출 유닛과 무선 통신하는 무선 중계부가 상기 복수의 누수 검출 유닛의 누수 데이터를 수집하고; 상기 수집된 두 지점의 누수 데이터에 기초하여 누수 발생 빈도를 확인하고, 누수 발생 빈도가 일정 비율 이상이면 누수 발생한 것으로 임시 확정하고 상기 복수의 누수 검출 유닛에서 각각 수집된 누수 데이터들의 상호 상관 계수가 일정값 이상이 되면 누수 발생을 최종적으로 확정하며; 상기 누수 발생이 최종 확정되면 누수 위치를 계산하고 이용자가 모니터링할 수 있도록 누수 관리 서버에 화면 출력한다.In the leak detection method according to an aspect of the present invention, when a leak sound is measured by a plurality of leak sensors installed apart from each other in a water pipe, the leak detection unit measures a leak sound according to a synchronization signal. Performing leak analysis by analyzing the leak data obtained as a result of the leak sound measurement; A wireless relay unit in wireless communication with the plurality of leak detection units collects leak data of the plurality of leak detection units; Based on the leaked data of the two points collected, the leak occurrence frequency is checked. If the leak occurrence frequency is equal to or greater than a certain ratio, the leak is temporarily determined to be leaked, and the cross-correlation coefficients of the leaked data collected by the plurality of leak detection units are constant. If the value is more than the value, the leak occurrence is finally confirmed; When the leak occurrence is finally confirmed, the leak position is calculated and the screen is output to the leak management server for monitoring by the user.

또한, 상기 동기 신호로서 GPS 위성으로부터 수신한 시각 정보를 이용하여 만든 1PPS 신호를 사용한다.In addition, a 1PPS signal generated using visual information received from a GPS satellite is used as the synchronization signal.

이상과 같이 누수 탐지 장치 및 방법은 GPS 위성으로부터 제공된 시각 정보 를 이용하여 동기를 맞추어 누수 탐지하므로 누수 탐지에 대한 신뢰도가 높다. As described above, the leak detection apparatus and method have high reliability in leak detection since the leak detection is performed in synchronization using visual information provided from the GPS satellites.

또한 누수 탐지 장치 및 방법은 누수 관리 서버가 누수 검출 유닛과 무선 통신하여 적은 개수의 누수 센서를 사용할 수 있다. 이에 따라 누수 탐지 지역에 적은 장비를 설치하고도 넓은 범위를 커버할 수 있게 되어 설치 비용을 절감할 수 있다. In addition, the leak detection apparatus and method may allow the leak management server to wirelessly communicate with the leak detection unit to use a small number of leak sensors. This saves installation costs by covering a wide range with less equipment installed in the leak detection area.

또한 누수 탐지 장치 및 방법은 누수 탐지를 실시할 때 마다 임계치를 갱신하여 누수 발생 여부를 판단하는데 이용하므로 설치 환경에 따른 영향을 최소화하고 오탐지를 방지할 수 있다. In addition, since the leak detection apparatus and method is used to determine whether a leak occurs by updating the threshold value whenever leak detection is performed, it is possible to minimize the influence of the installation environment and prevent false detection.

또한 누수 탐지 장치 및 방법은 물 이용이 적은 설정 시간대에 누수 탐지를 실시할 수 있어 누수 탐지를 위한 탐지 기간에 물 공급 중단으로 인한 수요자의 불만을 해소할 수 있다. In addition, the leak detection apparatus and method can perform the leak detection during the set time of the low water use can solve the complaints of the consumer due to the water supply interruption during the detection period for the leak detection.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 누수 탐지 장치 및 방법을 설명한다.Hereinafter, a leak detection apparatus and method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described.

< 제1실시 예 >First Embodiment

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 누수 탐지 장치의 사용 예시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 누수 탐지 장치의 제어 블록도이다.1 is an exemplary view of a leak detection apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a control block diagram of a leak detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

수도 배관(2)의 길이 방향으로 복수의 누수 센서 모듈(10A)(10B)이 지표(1)에 매설된다. 누수 센서 모듈(10A)(10B)은 수도 배관(2)에 밀착된 위치에서 누수음을 측정하기 위한 누수 센서(20A)(20B)을 각각 포함한다. 여기서 누수 센서(20A)(20B)는 센서소자로 하이드로폰(hydrophone)을 사용하였으나, 관로를 따라 흐르는 소리를 측정할 수 있는 어떠한 센서소자도 채택할 수 있다.In the longitudinal direction of the water supply pipe 2, a plurality of water leakage sensor modules 10A and 10B are embedded in the indicator 1. The leak sensor modules 10A and 10B each include a leak sensor 20A and 20B for measuring a leak sound at a position in close contact with the water pipe 2. Here, the leak sensors 20A and 20B use a hydrophone as a sensor element, but may employ any sensor element capable of measuring the sound flowing along the pipeline.

누수 센서(20A)(20B)는 수압에 의한 파손을 방지할 수 있도록 고무 패킹으로 외측이 감싸지고 누수음 측정에 따른 검출 신호를 출력하는 센서소자(21)와 센서소자의 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부(22)를 각각 포함한다. The leak sensors 20A and 20B are surrounded by rubber packings to prevent breakage due to water pressure, and the sensor elements 21 and the detection signals of the sensor elements are output as digital data. Each of the A / D converters 22 to convert is included.

누수 센서(20A)(20B)는 전송 케이블(30A)(30B)를 이용하여 지상에 설치된 누수 검출 유닛(40A)(40B)과 각각 연결된다. The leak sensors 20A and 20B are connected to the leak detection units 40A and 40B respectively installed on the ground using the transmission cables 30A and 30B.

누수 검출 유닛(40A)(40B)은 상호간에 사전 설정된 시간에 자체적으로 누수 측정을 실시하기 위한 제어신호를 누수 센서(20A)(20B)에 각각 제공한다. 즉, 누수 검출 유닛(40A)(40B)은 검출 신호의 데이터 변환을 제어하기 위한 제어신호를 전송 케이블(30A)(30B)을 이용하여 누수 센서(20A)(20B)의 A/D 변환부(22)에 각각 제공한다. 그러면 각 누수센서의 A/D 변환부(22)가 제어신호에 따라 동기를 맞추어 검출 신호를 샘플링하여 디지털 데이터로 변환하고, 변환된 디지털 데이터가 전송 케이블(30A)(30B)을 통하여 누수 검출 유닛(40A)(40B)에 각각 전송된다. 여기서 전송 케이블(30A)(30B)은 디지털 데이터를 전송할 수 있는 전송 매체를 사용하며, 이렇게 전송 케이블(30A)(30B)로 디지털 데이터를 전송하면 아날로그 신호를 전송하는 것에 대비하여 노이즈에 강인한 특성을 가질 수 있다. The leak detection units 40A and 40B provide the leak sensors 20A and 20B, respectively, with control signals for self-measurement of leaks at preset times. That is, the leak detection units 40A and 40B transmit the control signals for controlling the data conversion of the detection signals using the transmission cables 30A and 30B to the A / D converters of the leak sensors 20A and 20B. 22 respectively. Then, the A / D converter 22 of each leak sensor is synchronized with the control signal to sample the detected signal and converts the detected signal into digital data, and the converted digital data is leaked through the transmission cables 30A and 30B. 40A and 40B, respectively. In this case, the transmission cables 30A and 30B use a transmission medium capable of transmitting digital data. When the digital data is transmitted using the transmission cables 30A and 30B, the transmission cables 30A and 30B have characteristics that are robust against noise in comparison with analog signals. Can have

두 지점 A,B에 각각 설치된 누수 검출 유닛(40A)(40B) 상호간에는 신호 케이블을 반드시 연결하지 않아도 되며, 이에 따라 누수 센서(20A)(20B)의 감지 성능을 고려하여 센서간 거리를 최대한 멀리 떨어져 설치할 수 있다.It is not necessary to connect a signal cable between the leak detection units 40A and 40B respectively installed at the two points A and B. Accordingly, the distance between the sensors is as far as possible in consideration of the detection performance of the leak sensors 20A and 20B. Can install off.

수도 배관(2)의 중간에 즉 두 지점 A,B 사이에 본관에서 분기되어 수요처에 물을 공급하는 지관(3)이 설치될 수 있다.In the middle of the water pipe 2, that is, between the two points A and B, a branch pipe 3 branching from the main pipe and supplying water to the demand destination may be installed.

누수 검출 유닛(40A)(40B)의 분석 결과로 얻어진 누수 데이터가 해당하는 무선 중계부(50A)(50B)를 매개로 누수 관리 서버(60)에 제공된다. 하나의 누수 검출 유닛(40A)과 대응하는 하나의 무선 중계부(50A) 상호간 무선 통신하고, 다른 하나의 누수 검출 유닛(40B)과 대응하는 다른 하나의 무선 중계부(50B) 상호간 무선 통신하여 누수 데이터를 전송할 수 있다. 이때 하나의 무선 중계부(50A)가 마스터(master) 역할을 하고 다른 하나의 무선 중계부(50B)가 슬레이브(slave) 역할을 하여 상호간 통신하는 방식을 적용할 수 있다.The leak data obtained as a result of the analysis of the leak detection units 40A and 40B is provided to the leak management server 60 via the corresponding wireless relay units 50A and 50B. Wireless communication between one leak detection unit 40A and one wireless relay unit 50A corresponding to each other and wireless communication between another leak detection unit 40B and another wireless relay unit 50B corresponding to leaks Data can be transferred. In this case, a method in which one wireless relay unit 50A acts as a master and the other wireless relay unit 50B acts as a slave may communicate with each other.

실시 예에서는 서로 떨어져 설치된 누수 검출 유닛(40A)(40B)에 의해 얻어진 누수 데이터를 수집하기 위해 복수의 무선 중계기로 구성하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며 단일의 무선 중계기를 통해 데이터를 수집할 수도 있다.In the exemplary embodiment, a plurality of wireless repeaters are configured to collect the leak data obtained by the leak detection units 40A and 40B installed apart from each other. However, the present invention is not limited thereto, and data may be collected through a single wireless repeater.

무선 중계부(50A)(50B)는 통신부(51)와 제어부(52)와 저장부(53)를 포함한다. The wireless relay units 50A and 50B include a communication unit 51, a control unit 52, and a storage unit 53.

마스터 무선 중계부(50A)의 통신부(51)는 하위 누수 검출 유닛(40A)과 통신하고 슬레이브 무선 중계부(50B)와 통신하며 누수 관리 서버(60)와 통신하는 등 통신을 위한 전반적인 동작을 수행하는 역할을 하고, 제어부(52)는 누수 판단과 누수 위치 계산하는 역할을 하며, 저장부(53)는 필요한 데이터를 저장한다.The communication unit 51 of the master wireless relay unit 50A communicates with the lower leak detection unit 40A, communicates with the slave radio relay unit 50B, and communicates with the leakage management server 60 to perform overall operations for communication. The controller 52 serves to determine a leak and calculate a leak position, and the storage unit 53 stores necessary data.

마스터 무선 중계부(50A)는 자신과 대응하는 누수 검출 유닛(40A)에 의해 얻어진 데이터와 슬레이브 무선 중계부(50B)의 중계를 거쳐 다른 누수 검출 유닛(40B)에 의해 얻어진 데이터를 이용하여 누수 발생 여부를 판단하고 그 누수 판 단 시 누수 위치를 계산한 뒤 누수 관리 서버(60)에 제공한다. 누수 관리 서버(60)가 제공받은 누수 위치를 포함한 누수 정보를 모니터, LCD등 디스플레이 기기를 통하여 화면 출력함으로써 이용자가 누수 탐지 결과를 모니터링 할 수 있다.The master wireless relay unit 50A generates a leak using data obtained by the corresponding leak detection unit 40A corresponding to itself and data obtained by the other leak detection unit 40B through the relay of the slave radio relay unit 50B. After determining whether the leak is determined and the leak location is provided to the leakage management server (60). The user can monitor the leak detection result by outputting the leak information including the leak location provided by the leak management server 60 through a display device such as a monitor or LCD.

누수 탐지 장치를 초기화 시 누수 관리 서버(60)가 무선 중계부(50A)(50B)를 통하여 누수 검출 명령을 복수의 누수 검출 유닛(40A)(40B)에 무선으로 전송한다. 누수 검출 명령을 전송 받은 복수의 누수 검출 유닛(40A)(40B)은 상호 간에 사전 설정된 누수 측정 시간대별로 누수 측정을 자체적으로 실시한다. 여기서 사전 설정된 누수 측정 시간은 수도 배관을 통한 수요처의 물 사용 상태를 고려하여 물 이용이 적은 심야 시간으로 설정할 수 있다. Upon initializing the leak detection apparatus, the leak management server 60 wirelessly transmits a leak detection command to the plurality of leak detection units 40A and 40B through the wireless relay units 50A and 50B. The plurality of leak detection units 40A and 40B, which have received the leak detection command, perform self-leak measurement for each of the leak measurement time intervals preset in advance. Here, the predetermined leak measurement time may be set to a late night time with less water in consideration of the water use status of the demand destination through the water pipe.

누수 검출 유닛(40A)(40B)은 상호 의존하지 않고 독립적으로 누수 탐지 기능을 수행할 수 있다. 그런데, 누수 검출 유닛(40A)(40B)이 멀리 떨어져 서로 연결되어 있지 않으므로 시간 동기를 맞추어야 한다. 이를 위해 누수 검출 유닛(40A)(40B) 각각은 GPS 위성(70)으로부터 시각 정보를 제공받고, 이 시각 정보를 이용하여 누수 탐지를 위한 동기를 맞춘다. The leak detection units 40A and 40B can perform the leak detection function independently without interdependence. However, since the leak detection units 40A and 40B are not far apart and connected to each other, time synchronization must be performed. To this end, each of the leak detection units 40A and 40B receives visual information from the GPS satellites 70 and synchronizes the leak detection using the visual information.

도 2를 참고하여, 누수 검출 유닛(40A)(40B)은 GPS 수신모듈(41), A/D 변환 제어부(42), 신호 필터부(43), 고속 퓨리에 변환부(FFT)(44), 음원 주파수 분석부(45), 누수 결정부(46), 누수 데이터 송출부(47), 평균부(48), 임계치 설정부(49)를 각각 포함한다. Referring to FIG. 2, the leak detection unit 40A or 40B includes a GPS receiver module 41, an A / D conversion control unit 42, a signal filter unit 43, a fast Fourier transform unit (FFT) 44, A sound source frequency analyzer 45, a leak determiner 46, a leak data transmitter 47, an average unit 48, and a threshold setting unit 49 are included.

GPS 수신모듈(41)은 GPS 위성(70)으로부터 수신한 정보를 이용하여 동기 신호를 제공하는 것으로, GPS 수신부(41a)와 시각정보 출력부(41b)를 포함한다. GPS 수신부(41a)는 수신된 시각 정보를 이용하여 동기 신호로서 1PPS(one pulse per second) 신호를 A/D변환 제어부(42)에 제공한다.The GPS receiving module 41 provides a synchronization signal by using the information received from the GPS satellites 70 and includes a GPS receiver 41a and a time information output unit 41b. The GPS receiver 41a provides a 1PPS (one pulse per second) signal to the A / D conversion controller 42 as a synchronization signal using the received time information.

A/D 변환 제어부(42)는 사전 설정된 누수 측정 시간에 1PPS 신호에 따라 동기를 맞추어 누수 측정을 실시하기 위한 제어 신호를 전송 케이블(30A)(30B)를 통해 누수 센서(20A)(20B)로 전송한다. 그러면 각 누수센서(20A)(20B)의 A/D 변환부(22)는 두 센서 사이에 1PPS 신호로 동기를 맞춰 출력된 제어 신호를 이용하여 센서소자(21)에서 출력되는 누수 검출 신호를 샘플링하고, 그 결과 디지털 변환된 데이터를 전송 케이블(30A)(30B)를 통하여 누수 검출 유닛(40A)(40B)에 각각 전송한다.The A / D conversion control unit 42 transmits a control signal for performing leak measurement in synchronization with the 1PPS signal at a preset leak measurement time to the leak sensors 20A and 20B through the transmission cables 30A and 30B. send. Then, the A / D converter 22 of each of the leak sensors 20A and 20B samples the leak detection signal output from the sensor element 21 using a control signal output in synchronization with the 1PPS signal between the two sensors. As a result, the digitally converted data is transmitted to the leak detection units 40A and 40B via the transmission cables 30A and 30B, respectively.

그러면 각 누수 검출 유닛(40A)(40B)의 신호 변환부(43)는 누수 판단에 필요하고 누수음의 특징이 포함되어 있는 특정 주파수 대역의 신호 부분만을 뽑아내기 위하여 DC 성분과 고대역 성분을 제거한 뒤 고속 퓨리에 변환부(44)에 제공한다. Then, the signal converter 43 of each leak detection unit 40A or 40B removes the DC component and the highband component to extract only the signal part of a specific frequency band which is necessary for leak determination and includes the characteristic of the leak sound. The rear fast Fourier transform unit 44 is provided.

고속 퓨리에 변환부(44)는 분석 알고리즘을 이용하여 주파수 도메인으로 변환하여 음원 주파수 분석부(45)에 전달한다. 그러면 음원 주파수 분석부(45)는 소리 크기에 따라 신호 진폭이 변화되는 음원 주파수을 만들고 그 음원 주파수를 누수 결정부(46)에 제공하고 아울러 평균부(48)에도 제공한다. The fast Fourier transform unit 44 converts the frequency domain to the sound source frequency analyzer 45 by using an analysis algorithm. Then, the sound source frequency analyzer 45 creates a sound source frequency whose signal amplitude changes in accordance with the loudness, and provides the sound source frequency to the leak determiner 46 and also to the average unit 48.

누수 결정부(46)는 음원 주파수에서 신호 진폭이 설정된 임계치보다 크게 나타나는 누수 부위가 있으면, 누수 발생이 있는 것으로 잠정적으로 결정한다. 그러면 누수 데이터 송출부(47)가 잠정 결정된 누수 데이터를 무선으로 송출한다. 이때 누수 발생 여부를 결정하기 위한 임계치가 임계치 설정부(49)로부터 제공된다. The leak determiner 46 tentatively determines that there is a leak when there is a leak part where the signal amplitude is greater than the set threshold at the sound source frequency. Then, the leak data transmitting unit 47 transmits the tentatively determined leak data wirelessly. At this time, a threshold for determining whether a leak occurs is provided from the threshold setting unit 49.

임계치 설정부(49)는 임계치를 누수 결정부(46)에 제공하되, 평균부(48)를 통해 제공되는 음원 주파수의 평균값에 따라 임계치를 갱신할 수 있다. 이를 위해 평균부(48)는 음원 주파수 분석부(45)로부터 제공되고 누수음의 특징이 포함되어 있는 특정 주파수 대역의 음원 주파수를 일정 시간 동안 누적하고 그로부터 평균하여 얻은 평균값을 임계치 설정부(49)에 제공해 준다.The threshold setting unit 49 may provide a threshold to the leak determining unit 46, and update the threshold according to the average value of the sound source frequencies provided through the average unit 48. To this end, the average unit 48 accumulates the sound source frequencies of a specific frequency band provided from the sound source frequency analyzer 45 and includes the leaked sound for a predetermined time period, and averages the average value obtained from the threshold setting unit 49. To provide.

누수 검출 유닛(40A)(40B)이 대응된 두 지점 A,B에서 누수 측정하여 그로부터 분석된 누수 데이터를 대응하는 무선 중계부(50A)(50B)에 전송한다.The leak detection units 40A and 40B measure leaks at two corresponding points A and B, and transmit the leak data analyzed therefrom to the corresponding wireless relay units 50A and 50B.

마스터 무선 중계부(50A)가 지점 A에 위치한 누수 검출 유닛(40A)의 누수 데이터와 슬레이브 무선 중계부(50B)에 요청하여 지점 B에 위치한 누수 검출 유닛(40B)의 누수 데이터를 수집하며 그 수집된 누수 데이터를 이용하여 수도 배관(2)의 누수 위치를 계산할 수 있다.The master wireless relay unit 50A requests the leak data of the leak detection unit 40A located at the point A and the slave radio relay unit 50B to collect the leak data of the leak detection unit 40B located at the point B and collect the leak data. The leaked position of the water supply pipe 2 can be calculated using the leaked data.

도 3을 참고하여, 두 지점 A, B 사이에 누수 발생 지점 K이 존재하는 경우, 두 지점간 거리(D)와 음파속도(V) 및 음파 도달 시간의 차이(Td)로부터 두 지점과 음원 발생 지점(K) 사이의 간격(L1)(L2)을 계산하면 누수 위치를 알아낼 수 있다. Referring to FIG. 3, when there is a leak generation point K between two points A and B, two points and a sound source are generated from the distance between the two points D, the sound wave velocity V, and the difference Td of the sound wave arrival time. By calculating the intervals L1 and L2 between the points K, the leak position can be found.

도 4에 도시한 바와 같이, 동일 시간에 지점 A에서 얻어진 하나의 누수 데이터(M)와 지점 B에서 얻어진 다른 누수 데이터(S)를 살펴 보면, 둘 다 누수음의 특징을 나타내는 신호 크기 레벨의 최고점이 나타나는 시기가 다르고 그 최고점 사이의 간격이 음파 도달 시간의 차이(Td)를 의미한다. 음파 도달 시간의 차이(Td)는 마스터 무선 중계부(50A)에 수집된 누수 데이터(M)(S)를 분석하여 파악할 수 있다.As shown in Fig. 4, when one leak data M obtained at point A and another leak data S obtained at point B are found at the same time, both peaks of the signal magnitude level indicating the characteristic of the leak sound Are different times, and the interval between the peaks means the difference (Td) of sound arrival time. The difference Td of the sound wave arrival time may be determined by analyzing leakage data M (S) collected by the master wireless relay unit 50A.

마스터 무선 중계부(50a)의 제어부(52)는 수집된 두 지점의 누수 데이 터(M)(S)에 따라 상태값을 결정한다. The control unit 52 of the master wireless relay unit 50a determines the state value according to the leaked data M (S) of the two points collected.

도 5에 도시한 바와 같이, 신호 크기 레벨을 기준으로 두 지점의 누수 데이터(M)(S)에 대해 누수 발생이 있는 것으로 잠정 결정된 경우 1로 설정하고 누수 발생이 없는 것으로 잠정 결정된 경우 0으로 설정하고, 동일 시간에 측정된 두개의 누수 데이터 중 어느 한쪽에 1이 있으면 상태값을 1로 설정한다. 누수 탐지를 실시할 때 마다 동기 신호에 맞추어 두 지점의 누수 데이터(M)(S)가 수집되고, 그때마다 상태값이 설정된다. As shown in FIG. 5, it is set to 1 when it is determined that there is leakage of water for two points of leakage data (M) (S) based on the signal magnitude level, and is set to 0 when it is determined that there is no leakage. If there is 1 in either of the two leak data measured at the same time, the state value is set to 1. Each time leak detection is performed, the leak data M (S) at two points are collected in accordance with the synchronization signal, and a state value is set every time.

마스터 무선 중계부(50A)의 제어부(52)는 설정 횟수 이상 반복하여 누수 탐지를 한 후 누수 발생 빈도가 일정 값 예를 들어 70% 이상이면 누수가 발생한 것으로 임시 확정한다. 여기서 누수 발생 여부를 임시 확정하는 것은, 앞서 상태값을 결정할 당시 신호의 크기 레벨만을 고려하여 누수 발생을 판정하는 관계로 노이즈로 인한 오탐지할 수 있기 때문이다. 누수가 발생한 것으로 임시 확정되면 마스터 무선 중계부(50A)의 제어부(52)가 상태값 결정 대상의 누수 데이터(M)(S)에 대해 상호 상관 연산(cross correlation) 후 그 상호 상관 계수가 일정값 이상이 되면, 누수 데이터에 누수음의 특징이 나타난 것으로 판단되면, 누수 발생을 최종적으로 확정한다. 누수가 발생한 것으로 최종 확정되면 마스터 무선 중계부(50A)의 제어부(52)가 앞서 설명한 바와 같이 음파 도달 시간(Td)을 이용한 누수 위치 계산식을 이용하여 누수 위치 즉 누수가 발생한 지점(K)을 계산한다. 계산된 누수 위치는 누수 관리 서버(60)에 제공된다.The control unit 52 of the master wireless relay unit 50A repeatedly detects the leak repeatedly after the set number of times or more and temporarily determines that the leak occurs when the leak occurrence frequency is a predetermined value, for example, 70% or more. The reason for temporarily determining whether or not a leak occurs is because a false detection due to noise can be detected in consideration of the magnitude level of the signal at the time of determining the state value. If the leak is temporarily determined to have occurred, the control unit 52 of the master radio relay unit 50A cross-corresponds to the leak data M (S) of the state value determination target, and then the cross correlation coefficient is constant. If abnormal, it is determined that the characteristic of the leakage sound appeared in the leakage data, the occurrence of leakage is finally determined. When it is finally confirmed that the leak has occurred, the control unit 52 of the master wireless relay unit 50A calculates the leak location, that is, the leak point K using the leak location calculation formula using the sound wave arrival time Td, as described above. do. The calculated leak location is provided to the leak management server 60.

< 제2실시 예 >Second Embodiment

앞에서 설명한 제1실시 예에서는 수도 배관에 서로 떨어져 설치된 복수 누수 센서에서 누수 검출 신호를 직접 디지털 데이터로 변환하는 방식을 적용한다.The first embodiment described above applies a method of directly converting a leak detection signal into digital data in a plurality of leak sensors installed apart from each other in a water pipe.

누수 탐지 장치의 설치 환경을 고려하여 누수 센서를 매우 작게 제작할 필요가 있고, 아날로그 신호에 강인한 전송 케이블을 사용할 수 있으면, 누수 센서에 센서 소자만을 구성하고, 그 센서 소자에 의해 측정된 누수 검출 신호에 대해 디지털 변환하는 구성은 대응되는 누수 검출 유닛에서 처리하는 방식을 적용할 수 있다. 이러한 방식은 예를 들어 도 6의 구성으로 구현할 수 있다.It is necessary to make a leak sensor very small in consideration of the installation environment of the leak detection device, and if only a transmission cable robust to an analog signal can be used, only the sensor element is configured in the leak sensor, and the leak detection signal measured by the sensor element is The digital converting configuration may apply a method of processing in the corresponding leak detection unit. This approach can be implemented, for example, in the configuration of FIG.

도 6에서, 복수의 누수 센서(20A)(20B)는 하이드로폰(hydrophone) 등의 관로를 따라 흐르는 소리를 측정할 수 있는 어떠한 센서소자를 포함하여 누수음을 측정하는 역할을 하는 점에서 제1실시 예에서와 동등한 구성을 가지고 있다. 다만, 제1실시 예에서는 누수 센서(20A)(20B)에서 디지털 데이터 변환을 위한 A//D변환부(22)를 구비하고 있음에 반하여 도 6에 도시한 복수의 누수 센서(20A)(20B)는 누수 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 구성을 갖추고 있지 않고 그 누수 검출 신호를 아날로그 신호 형태로 전송 케이블(30A)(30B)을 통하여 대응하는 복수의 누수 검출 유닛(40A)(40B)에 제공한다. 이때 두 누수 센서 사이에 동기를 맞추기 위한 동기 신호가 GPS 모듈(41)를 통해 A/D 변환부(42b)에 제공된다. 그러면 누수 검출 유닛(40A)(40B)의 A/D 변환부(42b)가 대응하는 누수 센서(20A)(20B)로부터 전송된 누수 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하고, 변환된 디지털 데이터를 신호 필터부(43)에 전달한다. In FIG. 6, the plurality of leak sensors 20A and 20B include a first sensor element capable of measuring a sound flowing along a pipeline such as a hydrophone to measure leak sounds. It has a configuration equivalent to that in the embodiment. However, in the first embodiment, the water leakage sensors 20A and 20B include the A / D conversion unit 22 for digital data conversion, whereas the water leakage sensors 20A and 20B shown in FIG. ) Does not have a configuration for converting the leak detection signal into digital data, and provides the leak detection signal to the corresponding plurality of leak detection units 40A and 40B in the form of analog signals through the transmission cables 30A and 30B. do. At this time, a synchronization signal for synchronizing between the two leak sensors is provided to the A / D converter 42b through the GPS module 41. Then, the A / D converter 42b of the leak detection units 40A and 40B converts the leak detection signal transmitted from the corresponding leak sensor 20A and 20B into digital data, and converts the converted digital data into a signal filter. Transfer to section 43.

이후 누수 데이터를 분석하여 누수 발생 여부를 결정하고, 이로부터 누수 발 생을 확정한 경우 누수 위치를 계산하는 일련의 프로세스는 앞서 설명한 제1실시 예와 동일하게 수행하며, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.Thereafter, the leak data is analyzed to determine whether or not a leak occurs, and when the leak occurrence is determined, a series of processes for calculating a leak location are performed in the same manner as in the first embodiment described above. .

이하 본 발명에 따른 누수 탐지 장치의 동작을 첨부 도면에 따라 설명한다.Hereinafter, the operation of the leak detection apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 7을 참고하여 누수 검출 유닛(40A)(40B)은 무선 중계부(50A)(50B)로부터 누수 검출 명령을 수신하면(101) 두 지점 A, B에 위치한 누수 센서(20A)(20B)로 누수음 측정을 실시하게 된다(103). 누수음 측정 시 GPS 수신모듈(41)이 GPS 위성(70)으로부터 시각 정보를 제공받아 시각정보 출력부(41b)가 동기신호로서 1PPS 신호를 출력한다(105).Referring to FIG. 7, when the leak detection unit 40A or 40B receives a leak detection command from the wireless relay unit 50A or 50B (101), the leak detection unit 40A or 40B is connected to the leak sensor 20A or 20B located at two points A and B. Leakage measurement is performed (103). When measuring the leakage sound, the GPS receiving module 41 receives the time information from the GPS satellite 70 and the time information output part 41b outputs a 1PPS signal as a synchronization signal (105).

도 2에 도시한 바와 같이 누수 센서에서 자체적으로 디지털 데이터로 변환하는 경우 A/D 변환 제어부(42)가 동기 신호에 따라 두 누수 검출 유닛(40A)(40B) 상호간에 사전 설정된 누수 측정 시간 예를 들어 물 이용이 적은 심야 시간(오전 2시- 오전 4시)에 누수 측정을 실시하기 위한 제어신호를 전송 케이블(30A)(30B)을 통해 누수 센서의 A/D변환부(22)에 전달하고, 이에 따라 A/D변환부(22)가 동기된 제어신호에 따라 센서소자(21)의 누수 검출 신호를 샘플링하여 디지털 데이터로 변환하고 그 결과로 얻은 디지털 데이터를 누수 검출 유닛(40A)(40B)에 전송한다.As shown in FIG. 2, when the leakage sensor converts itself into digital data, the A / D conversion control unit 42 sets an example of a leak measurement time preset between the two leakage detection units 40A and 40B according to a synchronization signal. For example, the control signal for leak measurement at midnight time (2 am-4 am) with low water use is transmitted to the A / D conversion unit 22 of the leak sensor through transmission cables 30A and 30B. Accordingly, the A / D converter 22 samples the leak detection signal of the sensor element 21 according to the synchronized control signal, converts the leak detection signal into digital data, and converts the resulting digital data into a leak detection unit 40A or 40B. To be sent).

이와 달리 도 6에서와 같이 누수 센서의 센서소자로 누수음 측정한 누수 검출 신호를 전송 케이블(30A)(30B)로 누수 검출 유닛(40A)(40B)에 전송하는 것으로 국한하는 경우, A/D 변환부(42a)가 시각정보 출력부(41b)로부터 제공받은 동기신호에 따라 누수 검출 신호를 샘플링하여 디지털 데이터로 변환한다(107). On the contrary, in the case of limiting the leakage detection signal measured by the leaking sensor element of the leakage sensor to the leakage detection units 40A and 40B through the transmission cables 30A and 30B, as shown in FIG. The conversion section 42a samples the leak detection signal in accordance with the synchronization signal provided from the time information output section 41b and converts it into digital data (107).

이와 같이 누수 센서에서 자체적으로 누수 검출 신호를 디지털 데이터로 변 환하거나 또는 누수 검출 유닛에서 누수 검출 신호를 디지털 데이터로 변환한 경우, 그 디지털 변환된 검출 데이터는 신호 필터부(43)를 거쳐 필터링되고, 고속 퓨리에 변환부(44)를 거쳐 음원 주파수 분석부(45)에 제공된다. 음원 주파수 분석부(45)가 음원 주파수를 만들어 평균부(48)에 제공하면 그 평균부(48)는 일정 시간 동안 누수음의 특징이 포함되어 있는 특정 주파수 대역의 음원 주파수를 누적 및 평균하고 그로부터 평균값을 산출하여 임계치 설정부(49)에 제공한다(109)(111). 그러면 임계치 설정부(49)는 현재 평균값을 이용하여 이전 임계값을 갱신한다(113).As described above, when the leak sensor converts the leak detection signal into digital data or the leak detection unit converts the leak detection signal into digital data, the digitally converted detection data is filtered through the signal filter 43. The signal is provided to the sound source frequency analyzer 45 via the fast Fourier transform 44. When the sound source frequency analyzer 45 generates the sound source frequency and provides the sound source frequency to the average unit 48, the average unit 48 accumulates and averages the sound source frequencies of a specific frequency band including the characteristic of the leakage sound for a predetermined time, and therefrom. The average value is calculated and provided to the threshold value setting section 49 (109, 111). Then, the threshold setting unit 49 updates the previous threshold using the current average value (113).

누수 결정부(45)는 음원 주파수에서 신호 진폭이 임계치보다 크게 나타나는 누수 부위가 있으면 누수 발생이 있다고 잠정 결정하고, 누수 데이터 송출부(47)가 잠정 결정된 누수 데이터를 무선으로 송출한다(115)(117). The leak determiner 45 temporarily determines that there is a leak when there is a leaked portion where the signal amplitude is greater than the threshold at the sound source frequency, and the leak data transmitter 47 wirelessly transmits the tentatively determined leak data (115). 117).

도 8을 참고하여, 누수 관리 서버(60)는 누수 탐지를 실시하기 위한 누수 검출 명령을 무선 중계부(50A)(50B)를 통해 누수 검출 유닛(40A)(40B)에 전송한다(201).Referring to FIG. 8, the leak management server 60 transmits a leak detection command for performing leak detection to the leak detection units 40A and 40B through the wireless relay units 50A and 50B (201).

누수 검출 명령에 따라 설정된 시간대별로 누수 검출 유닛(40A)(40B)에서 누수음 측정하여 얻은 두 지점 A,B의 누수 데이터(M)(S)가 마스터 무선 중계부(50A)에 수집된다(203). Leakage data M (S) of two points A and B obtained by measuring leaking sounds in the leak detecting units 40A and 40B according to the leak detecting command are collected in the master wireless relay unit 50A (203). ).

마스터 무선 중계부(50A)의 제어부(52)가 수집된 누수 데이터(M)(S)를 토대로 도 5와 같이 상태값을 결정하고, 그 상태값에 따라 누수 발생 빈도를 확인한다(205). 확인 결과 그 상태값 1이 발생하는 빈도 즉 두 지점 A, B 중 어느 한쪽 이라도 누수가 발생한 것으로 잠정 결정된 횟수가 일정 비율 이상 예를 들어 70% 이상이면 누수가 발생한 것으로 임시 확정한다. 누수가 발생한 것으로 임시 확정되면 마스터 무선 중계부(50A)의 제어부(52)가 상태값 결정 대상의 누수 데이터(M)(S)에 대해 상호 상관 연산(cross correlation) 후 그 상호 상관 계수가 일정값 이상이 되면 누수 발생을 최종적으로 확정한다. 누수가 발생한 것으로 최종 확정되면(207의 예) 마스터 무선 중계부(50A)의 제어부(52)가 수집된 누수 데이터(M)(S)로부터 음파 도달 시간의 차이(Td)를 계산하고, 도 3에 따라 설명한 누수 위치 계산식을 이용하여 누수가 발생한 지점(K)을 계산한다(209).The control unit 52 of the master wireless relay unit 50A determines the state value as shown in FIG. 5 based on the collected leakage data M (S), and checks the frequency of leakage according to the state value (205). As a result of the check, if the frequency at which the state value 1 occurs, that is, the number of times that the temporary determination of leaks at either of the two points A and B has occurred more than a predetermined ratio, for example, 70% or more, the leak is temporarily determined. If the leak is temporarily determined to have occurred, the control unit 52 of the master radio relay unit 50A cross-corresponds to the leak data M (S) of the state value determination target, and then the cross correlation coefficient is constant. If abnormal, the leak is finally determined. When it is finally confirmed that the leak has occurred (YES in 207), the control unit 52 of the master radio relay unit 50A calculates the difference Td of the sound wave arrival time from the leak data M (S) collected, and FIG. 3. In operation 209, a leak point K is calculated using the leak position calculation equation described above.

이렇게 계산된 누수 위치는 누수 관리 서버(60)에 제공되어 화면 출력됨으로써 이용자가 누수 탐지 결과를 모니터링 할 수 있도록 한다(211). The calculated leak position is provided to the leak management server 60 to output the screen so that the user can monitor the leak detection result (211).

이상과 같이 누수 탐지 장치 및 방법은 GPS 위성으로부터 제공된 시각 정보를 이용하여 동기를 맞추어 누수 탐지할 수 있고, 적은 개수의 누수 센서로 넓은 범위를 커버할 수 있어 설치 비용을 절감할 수 있다. 또한 누수 발생 여부를 판단하기 위한 임계치를 갱신하여 누수 판단에 적용하므로 설치 환경에 따른 영향을 최소화하고 오탐지를 방지할 수 있다.As described above, the leak detection apparatus and method may synchronize leak detection using visual information provided from a GPS satellite, and cover a wide range with a small number of leak sensors, thereby reducing installation costs. In addition, by updating the threshold to determine whether a leak occurs in the leak determination can minimize the impact of the installation environment and prevent false detection.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 누수 탐지 장치의 사용 예시도이다.1 is an exemplary view of using a leak detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 누수 탐지 장치의 제어 블록도이다.2 is a control block diagram of a leak detection apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 누수 탐지 원리를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a leak detection principle according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수집된 누수 데이터로부터 얻어지는 도달 시간 차이를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the difference in arrival time obtained from the leak data collected according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 누수 판단을 위한 상태값을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a state value for leak determination according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 누수 탐지 장치의 제어 블록도이다.6 is a control block diagram of a leak detection apparatus according to another exemplary embodiment.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 누수 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 7은 누수 검출 유닛의 동작을 중심으로 하고 도 8은 무선 중계부와 누수 관리 서버를 중심으로 하여 설명하기 위한 흐름도이다.7 and 8 are flowcharts illustrating a leak detection method according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view illustrating an operation of a leak detection unit and FIG. 8 is a view illustrating a wireless relay unit and a leak management server. It is a flowchart for doing this.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* * Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10A, 10B : 누수 센서 모듈10A, 10B: Leakage Sensor Module

20A, 20B : 누수 센서 20A, 20B: Leakage Sensor

40A, 40B : 누수 검출 유닛40A, 40B: Leak Detection Unit

50A, 50B : 무선 중계부50A, 50B: Wireless Repeater

60 : 누수 관리 서버60: leak management server

Claims (9)

수도 배관의 서로 떨어진 위치에서 누수음을 측정하는 복수의 누수 센서와; A plurality of leak sensors for measuring leak sounds at positions distant from each other in the water pipe; GPS 위성으로부터 시각 정보를 수신하여 누수 탐지를 위한 동기 신호를 제공하는 GPS 수신모듈을 포함하고, 상기 동기 신호를 이용하여 동일 시간에 누수음 측정을 실시하고, 그 누수음 측정 결과로 얻은 누수 데이터를 분석하여 누수 발생 여부를 검출하는 복수의 누수 검출 유닛과; A GPS receiving module for receiving visual information from a GPS satellite and providing a synchronization signal for leak detection, and performing leakage sound measurement at the same time using the synchronization signal, and leaking data obtained as a result of the leakage sound measurement. A plurality of leak detection units for analyzing whether a leak occurs; 상기 복수의 누수 검출 유닛과 무선으로 누수 데이터를 수집하여 누수 발생 여부를 확정하고 누수로 판단되면 누수 위치를 계산하는 무선 중계부와; A wireless relay unit which collects leak data wirelessly with the plurality of leak detection units to determine whether a leak occurs and calculates a leak location when it is determined that the leak is occurred; 상기 무선 중계부와 통신하여 이용자가 모니터링할 수 있도록 누수 위치를 출력하는 누수 관리 서버;를 포함하고And a leakage management server configured to output a leak location so that a user can monitor by communicating with the wireless relay unit. 상기 누수 센서는 센서 소자와 센서 소자의 누수 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부를 포함하고,The leak sensor includes a sensor element and an A / D converter converting the leak detection signal of the sensor element into digital data. 상기 복수의 누수 검출 유닛은 상호간에 사전 설정된 시간에 동기를 맞추어 누수 측정을 실시하기 위한 제어신호를 상기 A/D 변환부에 제공하는 A/D 변환 제어부를 포함하고,The plurality of leak detection units include an A / D conversion control unit which provides a control signal to the A / D converter to perform a leak measurement in synchronization with each other at a predetermined time. 상기 누수 센서와 상기 복수의 누수 검출 유닛은 디지털 데이터를 전송하기 위한 전송 케이블로 연결하는 누수 탐지 장치.And the leak sensor and the plurality of leak detection units are connected by a transmission cable for transmitting digital data. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 누수 센서는 누수음 측정하여 누수 검출 신호를 출력하는 센서 소자를 포함하고, The leak sensor includes a sensor element for measuring leak sound and outputting a leak detection signal, 상기 복수의 누수 검출 유닛은 상호간에 사전 설정된 시간에 동기를 맞추어 누수 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부를 포함하고,The plurality of leak detection units include an A / D converter for converting the leak detection signal into digital data in synchronization with each other at a predetermined time. 상기 누수 센서와 상기 복수의 누수 검출 유닛은 누수 검출 신호를 전송하기 위한 전송 케이블로 연결하는 누수 탐지 장치. And the leak sensor and the plurality of leak detection units are connected by a transmission cable for transmitting a leak detection signal. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 복수의 누수 검출 유닛은, The plurality of leak detection unit, GPS 의 시각 정보를 이용하여 누수 발생 음원을 주파수 영역에서 분석하여 누수음의 특징이 포함되어 있는 특정 주파수 대역의 신호를 일정 시간 동안 평균한 평균값을 산출하는 평균부와, 누수 발생 여부를 결정하기 위한 임계치를 설정하되 상기 평균부에 의해 산출된 평균값을 이용하여 이전 임계치를 갱신하는 임계치 설정부를 포함하는 누수 탐지 장치.An averaging unit that calculates an average value of a signal of a specific frequency band including a characteristic of a leaking sound for a predetermined time by analyzing a sound leaking sound source in a frequency domain using visual information of a GPS; A threshold detection unit comprising a threshold setting unit for setting a threshold value and updating a previous threshold value using the average value calculated by the average unit. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 무선 중계부는 상기 복수의 누수 검출 유닛에 대응하는 마스터 무선 중계부와 슬레이브 무선 중계를 포함하되, 상기 마스터 무선 중계부가 누수 데이터를 직접 수집하거나 상기 슬레이브 무선 중계부를 거쳐 누수 데이터를 수집하는 누수 탐지 장치.The wireless relay unit includes a master wireless relay unit and a slave wireless relay corresponding to the plurality of leak detection units, wherein the master wireless relay unit collects leak data directly or leak data through the slave radio relay unit. . 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 마스터 무선 중계부는 통신부와 제어부와 저장부를 포함하고, 상기 제어부는 수집된 두 지점의 누수 데이터로부터 누수 발생 빈도를 확인하고, 누수 발생 빈도가 일정 비율 이상이면 누수 발생한 것으로 임시 확정하고 상기 복수의 누수 검출 유닛에서 각각 수집된 누수 데이터들의 상호 상관 계수가 일정값 이상이 되면 누수 발생을 최종적으로 확정하는 누수 탐지 장치.The master wireless relay unit includes a communication unit, a control unit, and a storage unit, and the control unit checks the leakage frequency from the leak data collected at two points. The leak detection apparatus which finally determines the occurrence of leakage when the cross correlation coefficient of each of the leak data collected by the detection unit becomes a predetermined value or more. 수도 배관에 서로 떨어져 설치된 복수의 누수 센서로 누수음을 측정하는 경우, 상기 복수의 누수 센서에 대응하는 복수의 누수 검출 유닛이 동기 신호에 따라 누수음 측정을 실시하여 그 누수음 측정 결과 얻은 누수 데이터를 분석하여 누수 발생 여부를 결정하며;In the case of measuring the leak sound by a plurality of leak sensors provided apart from each other in the water pipe, the leak data obtained by measuring the leak sound by a plurality of leak detection units corresponding to the leak sensors according to a synchronization signal Analyze to determine whether a leak occurs; 상기 복수의 누수 검출 유닛과 무선 통신하는 무선 중계부가 상기 복수의 누수 검출 유닛의 누수 데이터를 수집하고; A wireless relay unit in wireless communication with the plurality of leak detection units collects leak data of the plurality of leak detection units; 상기 수집된 두 지점의 누수 데이터에 기초하여 누수 발생 빈도를 확인하고, 누수 발생 빈도가 일정 비율 이상이면 누수 발생한 것으로 임시 확정하고 상기 복수의 누수 검출 유닛에서 각각 수집된 누수 데이터들의 상호 상관 계수가 일정값 이상이 되면 누수 발생을 최종적으로 확정하며;Based on the leaked data of the two points collected, the leak occurrence frequency is checked. If the leak occurrence frequency is equal to or greater than a certain ratio, the leak is temporarily determined to be leaked. If the value is more than the value, the leak occurrence is finally confirmed; 상기 누수 발생이 최종 확정되면 누수 위치를 계산하고 이용자가 모니터링할 수 있도록 누수 관리 서버에 화면 출력하고,When the leak occurrence is finally confirmed, the leak position is calculated and the screen is output to the leak management server for monitoring by the user. 상기 누수 센서는 센서 소자의 누수 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하고,The leak sensor converts the leak detection signal of the sensor element into digital data, 상기 복수의 누수 검출 유닛은 상호간에 사전 설정된 시간에 동기를 맞추어 누수 측정을 실시하기 위한 제어신호를 상기 누수 센서에 제공하고,The plurality of leak detection units provide a control signal to the leak sensor for performing leak measurement in synchronization with each other at a preset time, 상기 누수 센서와 상기 복수의 누수 검출 유닛은 디지털 데이터를 전송하기 위한 전송 케이블로 연결하는 누수 탐지 방법.And the leak sensor and the plurality of leak detection units are connected by a transmission cable for transmitting digital data. 삭제delete
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