KR101158003B1 - Method and device for measuring snow - Google Patents
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Abstract
눈 및 공기의 유전율을 측정한 후, 이 유전율과 전체 정전용량을 이용함으로써, 싸리눈이나 함박눈과 같이 눈의 상태에 따라 적설량의 높이가 달라지는 경우라 할지라도 정확한 데이터를 얻을 수 있는 적설량 계측방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 적설량 계측방법 및 장치는 지면에 두 개의 검침자를 세우고, 이 검침자들에 커패시터 측정기를 연결하여 커패시터 측정기에서 측정된 정전용량()과, 현재 눈의 유전율()과, 현재 공기의 유전율()과, 검침자의 길이(L)과, 검침자와의 거리(D)로부터 적설량의 높이(h)를 구할 수 있게 된다. 여기에서, 검침자의 설치방법에 따라 병렬측정, 직렬측정, 혼합측정 및 종합측정이 가능해 진다. 즉, 지면의 바닥면상에 깔거나 세로로 세우면 병렬측정이되고, 상하측으로 이격되게 가로로 세우면 직렬측정이 되고, 사각형으로 세워서 설치하면 직렬과 병렬의 혼합형이 되며, 육면체 형상으로 설치하면 다방향에서 직렬과 병렬의 측정이 가능해 지는 종합측정이 된다. 또한 초기 적설시 적설 누적 속도를 측정가능하여 기상을 예측할수 있다 By measuring the permittivity of snow and air, and using this permittivity and total capacitance, snowfall measurement method to obtain accurate data even if the height of snowfall varies depending on the condition of snow, such as fire and snow An apparatus is disclosed. The method and apparatus for measuring snowfall according to the present invention establishes two meter readers on the ground, and connects a capacitor meter to the meter readers to measure the capacitance measured at the capacitor meter ( ) And the current permittivity of the eye ( ) And the current permittivity of air ( ), The height (h) of the snow amount can be obtained from the length (L) of the meter and the distance (D) from the meter. Here, parallel measurement, serial measurement, mixed measurement and comprehensive measurement are possible depending on the method of installation of the reader. In other words, if it is laid on the bottom of the ground or placed vertically, it is measured in parallel. If it is installed horizontally, spaced up and down, it is measured in series. If it is installed in a square, it is mixed in series and parallel. It is a comprehensive measurement that can make series and parallel measurements. In addition, it is possible to predict the weather by measuring the cumulative snow speed during the initial snowfall.
Description
본 발명은 정전용량(C) 및 유전율(ε)을 이용하여 유전율과 정전용량의 관계식으로부터 적설량(h)을 구할 수 있는 적설량을 계측하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring the amount of snow, from which the amount of snow (h) can be calculated from the relationship between the permittivity and the capacitance using the capacitance (C) and the dielectric constant (ε).
일반적으로 적설은 기상현상 분석에 있어서 매우 중요한 기상요소 중 하나로서, 통상 (mm)단위로 측정되며, 강우나 온도, 습도, 풍속 등의 타 기상요소와는 달리 측정의 자동화가 용이하지 않아서, 그 측정법은 적설판위의 눈금자를 사용하여 그 쌓인 눈의 양을 목측하는 방법이 대부분이었다.In general, snowfall is one of the most important meteorological factors in meteorological phenomena analysis, and is usually measured in (mm) units, and unlike other meteorological factors such as rainfall, temperature, humidity, and wind speed, it is not easy to automate the measurement. The most common method of measurement was to measure the amount of snow accumulated using a ruler on a snowboard.
한편, 과학기술의 발달로 인하여 다양한 센싱기술이 개발되었고, 이를 기상의 관측에 적용하는 사례가 늘고 있다.Meanwhile, due to the development of science and technology, various sensing technologies have been developed, and more and more cases have been applied to the observation of weather.
그 중 초음파를 이용한 적설계가 제안되었으나, 이는 온도에 따라 초음파 전파 속도가 변화하고, 이를 보상하기 위해 별도의 온도센서를 사용하여야만 하는 문제점이 있다. 또한, 눈발이 흩날리는 극심한 강설 환경에서는 초음파 산란으로 인해 정확한 측정이 곤란한 문제점이 있었다.Among them, a proper design using ultrasonic waves has been proposed, which has a problem in that the ultrasonic propagation speed changes according to temperature and a separate temperature sensor must be used to compensate for this. In addition, there is a problem that accurate measurement is difficult due to ultrasonic scattering in an extreme snow environment where snow is scattered.
이와 같은 초음파를 이용한 적설계에서의 온도 보상과 강설 환경에서의 초음파 산란 등의 문제를 극복하기 위하여 광학식 적설계 기술이 제안되었다.In order to overcome such problems as temperature compensation in ultrasonic design using ultrasonic waves and ultrasonic scattering in snow environment, optical design techniques have been proposed.
종래의 광학식 적설계의 방식중 하나는 적설 기준면에 수직으로 눈금이 있는 측정자를 설치하고 이를 카메라로 영상 획득함으로써, 적설 높이를 계측하는 방식이다.One of the methods of the conventional optical red design is a method of measuring the snow height by installing a calibrator vertically on the snow reference plane and acquiring the image with a camera.
다른 계측 방식은 측정자의 발광 및 수광소자를 내장하여 발광소자에서 방출된 광이 눈에 반사되어 이를 수광소자에서 수신함으로써, 그 높이를 산출하는 방식이다.Another measuring method is a method of calculating the height of light by reflecting the light emitted from the light emitting device and receiving it from the light receiving device by incorporating the light emitting and light receiving elements of the measurer.
이러한 종래 강설량을 측정하는 방식은 단순히 적설높이를 측정하는 적설량 측정방식이다.The conventional method of measuring the amount of snow is simply the amount of snow measurement to measure the height of snow.
그러나 이러한 적설량 측정 방식은 눈의 밀집도를 고려하지 않은 단순 높이 측정 방식이기 때문에 정확도가 많이 떨어진다.However, this snowfall measurement method is much less accurate because it is a simple height measurement method that does not consider the density of snow.
예를 들어, 함박눈과 싸라기눈의 경우를 비교해 보았을 때, 단순히 적설량만을 측정한다면 실제 강설량과는 많은 차이를 보일 것이기 때문이다.For example, if you compare the case of impregnated snow and fire snow, if you measure only snowfall, it will be different from the actual snowfall.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 쌓인 눈에 직렬 또는 병렬로 검침자를 세우고, 이 검침자에 커패시터 측정기를 연결하여 정전용량(Capacitance)을 구한후, 얻어진 정전용량(C)과, 유전율(ε), 검침자간의 거리(D), 검침자의 길이(L)로부터 적설높이(h)를 구할 수 있는 적설량 계측방법 및 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made in order to solve the problems described above, and after setting up the meter in series or parallel to the stacked eyes, and after obtaining a capacitance (Capacitance) by connecting a capacitor meter to the meter, the obtained capacitance (C) The present invention provides a snow quantity measuring method and apparatus for obtaining a snow height h from the permittivity, epsilon, the distance between the probes, and the length of the probes.
또한, 신뢰성 높은 적설량을 얻기 위해 여러 방향에서 직렬과 병렬을 혼합하여 적설량을 측정할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.In addition, the present invention provides a device capable of measuring snowfall by mixing series and parallel in several directions to obtain a reliable snowfall amount.
또한, 저장부로 내리는 눈을 받아 이 저장부에서 영상으로 적설량을 측정할 수 있고, 이 저장부에 검침자를 내장하여 커패시터 측정기로 정전용량(C)을 측정하여 현재 눈의 유전율 및 초기 0~5cm의 적설량을 정밀하게 측정할수 있다.In addition, the snow falling to the storage unit can measure the amount of snow in the image from the storage unit, and built-in a meter in the storage unit to measure the capacitance (C) with a capacitor meter to measure the dielectric constant of the current eye and the initial 0 ~ 5cm Accurate snowfall measurement
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은,The present invention to solve the above problems,
지면상에 서로 이격되도록 두 개의 검침자를 바닥에 깔아서 설치하고, 이 검침자들에 커패시터 측정기를 연결하여, 커패시터 측정기에서 측정된 정전용량()과, 검침자의 단면적()과, 검침자간의 거리(D)를Install two meters on the floor so that they are spaced apart from each other on the ground, and connect the capacitor meter to these meters, ) And the cross-sectional area of the meter ( ) And the distance (D) between the meter reader
의 식으로부터 수차례의 유전율()을 구하고, 각 유전율에 따른 눈의 높이를 실측하여 유전율과 눈높이의 비례상수를 얻게 되며, 이 비례상수를 이용하여 유전율만 측정하면 적설량(눈의 높이)을 얻을 수 있게 됨을 특징으로 하는 적설량 계측방법을 제공한다.Multiple times of dielectric constant from ), And by measuring the height of the eye according to the dielectric constant to obtain a proportional constant of the dielectric constant and eye height, by measuring only the dielectric constant using this proportional constant snowfall (eye height) can be obtained Provide a method.
또는, 본 발명은,Or, the present invention,
지면상에 서로 이격되도록 두 개의 검침자를 수직하게 세워서 설치하고, 이 검침자들에 커패시터 측정기를 연결하여, 커패시터 측정기에서 측정된 정전용량()과, 현재 눈의 유전율()과, 현재 공기의 유전율()과, 상기 검침자의 길이()와, 검침자간의 거리()를Install two probes upright so that they are spaced apart from each other on the ground, and connect the capacitor meter to these probes. ) And the current permittivity of the eye ( ) And the current permittivity of air ( ) And the length of the meter ( ) And distance between meter readers )
의 식에 의해 적설량의 높이()를 구함을 특징으로 하는 적설량 계측방법을 제공할 수도 있다. 여기서 Weff는 검침자의 환산둘레이며 값은 눈이 없는 상태에서 구함. 즉, 식에서 Weff는 구하여 계산함.The height of the amount of snow by the formula It is also possible to provide a snow quantity measurement method characterized in that (). Where Weff is the conversion circumference of the meter and the value is obtained without eyes. In other words, Weff is calculated and calculated.
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
지면상에 가로로 하부검침자를 설치하고, 이 하부검침자의 상측에 이격되도록 상부검침자를 가로로 설치한후, 상하부검침자들에 커패시터 측정기를 연결하여 커패시터 측정기에서 측정된 정전용량()과, 현재 눈의 유전율()과, 현재 공기의 유전율()과, 상하부검침자 길이()과, 상하부검침자간의 거리(D)를After installing the lower meter horizontally on the ground and installing the upper meter horizontally so as to be spaced above the lower meter, connect the capacitor meter to the upper and lower meter readings, ) And the current permittivity of the eye ( ) And the current permittivity of air ( ), And upper and lower probe length ( ) And the upper and lower meter reading distance (D)
의 식에 의해 적설량의 높이()를 구함을 특징으로 하는 적설량 계측방법을 제공할 수도 있다.The height of the amount of snow by the formula It is also possible to provide a snow quantity measurement method characterized in that ().
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
지면에 세워지는 두 개의 세로검침자와, 세로검침자의 각단에 접점되는 검침케이블과, 검침케이블에 연결되어 정전용량()을 측정하는 커패시터 측정기와, 커패시터 측정기와 연결되어 커패시터 측정기에서 측정된 정전용량()과 현재의 눈 및 공기의 유전율()을 이용해 적설 높이를 계산하는 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 적설량 계측장치를 제공한다.Two vertical probes erected on the ground, a metering cable contacting each end of the longitudinal metering, and an electrostatic capacitance connected to the metering cable And a capacitor meter that measures the capacitance measured by the capacitor meter. ) And the current permittivity of snow and air ( Provides a snow quantity measuring device comprising a calculator for calculating the snow height using a).
이때, 세로검침자들의 하단과 상단에 각각 가로형의 상하부검침자를 절연되게 결합하고, 사각형의 각 변에 상기 검침케이블을 접점시키고, 이 검침케이블들을 원하는 검침케이블들끼리 접속시켜주도록 하는 멀티플럭스에 연결시킨 후, 이 멀티플럭스를 커패시터 측정기에 연결하여 사용될 수도 있다.At this time, the upper and lower probes of the horizontal type are respectively insulated from the lower and upper ends of the vertical meter readers, and the meter cables are contacted to each side of the square, and the meter cables are connected to the multiplexes to connect the desired meter cables to each other. This multiflux can then be used in conjunction with a capacitor meter.
그리고 상하부검침자를 서로 절연되도록 사각형으로 증설하고, 세로검침자를 상하부검침자들의 코너에 더 증설하여 육면체 형상의 각 변에 검침케이블을 접점시킨 후, 각 검침케이블을 멀티플럭스에 연결시킬 수도 있다.In addition, the upper and lower probers may be extended in a square to insulate each other, and the vertical probes may be further extended at the corners of the upper and lower probers to contact the meter cable at each side of the cube shape, and then each meter cable may be connected to the multiplex.
이때, 검침자들은 내부가 중공된 구리도선의 외부에 절연물질로 된 지지대를 입힌후, 구리도선에 검침케이블을 접점한후, 검침케이블을 중공된 내부로 인출시킴이 바람직하다.At this time, the readers are preferably coated with a support made of an insulating material on the outside of the hollow copper wire, and after contacting the metering cable to the copper wire, it is preferable to draw the metering cable into the hollow inside.
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
깔대기 형상으로 되어 눈을 받는 받침부와, 받침부의 하부에 일체로 형성되어 받침부에 내린 눈이 유입되는 원통형의 저장부, 저장부의 하단에 결합되어 개폐되는 커버, 저장부의 일측 외부에 설치되어 저장부쪽으로 적색광원을 조사하는 레이저빔, 저장부를 투과한 광원을 영상으로 촬영하는 카메라, 저장부에 내장되는 두 개의 검침자, 검침자의 각단에 접점되어 외부로 인출되는 검침케이블, 검침케이블들이 연결되어 눈의 정전용량()을 측정하는 커패시터 측정기, 커패시터 측정기에 연결되어 정전용량()을 이용해 눈의 유전율()을 연산하며, 카메라에 연결되어 촬영된 이미지를 통해 적설량을 산출하는 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 적설량 및 유전율 계측장치를 제공할 수도 있다.It is formed in a funnel shape, receiving the eye, the cylindrical storage unit is formed integrally in the lower part of the base portion, the snow falling into the base portion, the cover is coupled to the opening and closing of the storage unit, installed and stored outside one side of the storage unit The laser beam that irradiates the red light source toward the side, the camera that captures the image of the light source passing through the storage unit, the two probes built into the storage unit, the meter cable which is connected to each end of the meter and drawn out to the outside, Capacitance of the eye Is a capacitor meter that measures the capacitance ), The dielectric constant of the eye ( It is also possible to provide a snowfall and permittivity measuring device, characterized in that it comprises a calculator for calculating the snowfall amount through the image taken and connected to the camera.
이때, 받침부내에 쌓이는 눈을 저장부쪽으로 밀어내기 위해 받침부의 내측면은 테프론이 코팅되거나, 받침부에는 진동자가 부착되거나, 받침부의 상측에는 송풍기가 설치될 수 있다.At this time, the inner surface of the support portion is coated with Teflon, the vibrator is attached to the support portion, or a blower may be installed at the upper side of the support portion to push the snow accumulated in the support portion toward the storage portion.
그리고 저장부는 0℃이하로 냉방되어 유입된 눈들이 녹지 않게 함이 바람직하다.In addition, the storage unit is preferably cooled to 0 ° C or less so that the introduced snow does not melt.
또한, 저장부의 하부에는 흡입관이 결합되고, 이 흡입관에는 진공펌프가 연결될 수 있다.In addition, a suction pipe is coupled to the lower portion of the reservoir, and the suction pipe may be connected to a vacuum pump.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 적설량 계측방법 및 장치는 현재 내리고 있는 눈의 유전율을 측정한 후, 이 유전율과 전체 정전용량을 이용함으로써, 싸리눈이나 함박눈과 같이 눈의 상태에 따라 적설량의 높이가 달라지는 경우라 할지라도 정확한 데이터를 얻을 수 있는 잇점이 있게 된다.As described above, the method and apparatus for measuring snowfall according to the present invention measures the permittivity of the currently falling snow, and then uses the permittivity and the total capacitance so that the height of the snowfall is increased depending on the condition of the snow, such as fire and snow. Even if it is different, there is an advantage of obtaining accurate data.
또한, 본 발명에 따른 검침자는 그 형태가 단순하여 외부환경(온도, 강설 등)의 영향을 적게 받게 된다.In addition, the meter according to the present invention is simple in shape and is less affected by the external environment (temperature, snow, etc.).
또한, 본 발명에 따른 계측장치는 자체 캘리브레이션(calibration)(눈부위와, 공기부위의 유전율)할 수 있어 안정적인 측정이 가능해 진다.In addition, the measurement apparatus according to the present invention can be self-calibration (dielectric constant of the eye area and the air area), thereby enabling stable measurement.
또한, 자동차도로의 표면에 대한 관측이 가능함으로 도로의 웨팅(wetting)상태나 강설 또는 결빙 등을 측정할 수 있게 된다.In addition, it is possible to observe the surface of the automobile road, it is possible to measure the wetting (wetting) state of the road, snow or ice.
또한, 본 발명은 초기 1~5cm 적설량 측정이 매우 정확하며 특히 시간당 적설량의 변화를 측정하기가 용이하여 눈의 적설 속도로 기상이변을 감지할수 있으며 깔대기 형의 측정기는 이동이 가능하다. 공기의 유전율을 구할수 있으므로 눈이 내릴 때 눈의 양에따라 공기중 수분함량이 변함을 알수있어 눈의 형태 및 종류를 구분할수 있다.In addition, the present invention is very accurate initial 1 ~ 5cm snowfall measurement, and in particular, it is easy to measure the change in snowfall per hour, it is possible to detect weather anomalies at the snow snow speed and the funnel-type measuring device is movable. Since the dielectric constant of the air can be obtained, it can be seen that the moisture content of the air changes according to the amount of snow when the snow falls, so that the snow type and type can be distinguished.
도 1은 본 발명에 따른 바닥형 적설량 계측장치를 나타낸 개략도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 병렬형 적설량 계측장치를 나타낸 개략도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 직렬형 적설량 계측장치를 나타낸 개략도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 혼합형 적설량 계측장치를 나타낸 개략도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 종합형 적설량 계측장치를 나타낸 개략도면이고,
도 6은 도 5의 A부분 상세도이고,
도 7은 본 발명에 따른 적설량 및 유전율 계측장치를 나타낸 개략도면이고,
도 8은 도 7의 받침부 및 저장부 주변을 상세하게 보인 도면이며, 그리고
도 9는 저장부의 하부에 흡입관이 더 증설될 수 있는 예를 보인 도면이다.1 is a schematic view showing a floor-mounted snowfall measuring apparatus according to the present invention,
2 is a schematic view showing a parallel snowfall measuring apparatus according to the present invention,
3 is a schematic diagram showing a series snow-coverage measurement device according to the present invention,
4 is a schematic diagram showing a mixed snowfall measuring apparatus according to the present invention,
5 is a schematic view showing a comprehensive snowfall measuring apparatus according to the present invention,
FIG. 6 is a detailed view of portion A of FIG. 5;
7 is a schematic diagram showing a snow amount and permittivity measurement apparatus according to the present invention,
FIG. 8 is a detailed view of the periphery of the support part and the storage part of FIG. 7, and
9 is a view showing an example in which the suction pipe can be further extended to the lower portion of the reservoir.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적설량 계측방법 및 장치를 설명한다.Hereinafter, a snow quantity measuring method and apparatus according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 적설량 계측방법 및 장치는 지면상에 적어도 두 개의 검침자를 설치하고, 이 검침자에 커패시터 측정기를 연결하여 정전용량(Capacitance, C)을 구하는 방법으로부터 도출된다. 이때, 검침자의 설치방법에 따라 바닥형, 병렬형, 직렬형, 혼합형 및 종합형으로 구분될 수 있다.The method and apparatus for measuring snowfall according to the present invention is derived from a method of obtaining at least two probes on the ground and connecting a capacitor meter to the probes to obtain capacitance (C). At this time, it can be divided into floor type, parallel type, series type, mixed type and overall type according to the installation method of the meter.
먼저, 바닥형 적설량 계측장치부터 설명한다.First, a description will be given of a floor snow quantity measurement device.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 바닥형 적설량 계측장치(100)는 두 개의 검침자(1)를 서로 이격되게 바닥면상에 수평하게 설치한다.Referring to FIG. 1, the floor-mounted
이때, 검침자(1)는 도 1의 (a)에서 보는 것과 같이 막대 형상일 수도 있고, (b)와 같이 도우넛 형상일 수도 있다. 막대 형상의 경우 도로를 사이에 두고 양쪽에 설치할 수가 있어 자동차 도로와 같은 노면의 측정이 용이하게 되며, 도우넛 형상의 경우 평지와 같은 광장의 측정이 용이하게 된다.In this case, the
이러한 검침자(1)의 각각에 검침케이블(20)을 접점시키고, 이 검침케이블(20)의 각단을 커패시터 측정기(30)에 연결시킨다. 그리고 커패시터 측정기(30)에서 측정된 정전용량을 바탕으로 프로그램에 의해 적설량을 계산할 수 있는 연산기(40)가 더 필요하게 된다. 연산기(40)는 커패시터 측정기(30)에 연결하여 사용될 수도 있고, 커패시터 측정기(30)내에 연산기능과 뷰어 기능을 추가로 내장하여 사용할 수도 있으며, 커패시터 측정기(30)에서 측정된 데이터를 관제소(50)로 전송해주어 이 전송받은 데이터를 관제소(50)내에서 처리할 수도 있을 것이다.The
이러한 바닥형 적설량 계측장치(100)의 검침자(1)는 절연물질로 피막된 구리도선이 사용되며, 설치된 검침자(1)는 일정한 상수인 단면적(A)과, 검침자(1)간의 거리(D)를 미리 얻을 수 있게 된다. 또한, 검침케이블(20)은 외부 전,자기장으로부터 보호될 수 있는 물질로 피막된 것이 사용됨이 좋을 것이다.The
이처럼 설치된 검침자(1)를 통해 정전용량(C)을 구하고, 정전용량(C)을 구하는 관계식으로부터 적설량을 구할 수 있게 된다.Through the installed
한편, 본 발명에서의 적설량 계측장치는 눈의 유전율이나 공기의 유전율을 이용하게 되는데, 이 유전율은 기상상태에 따라 다르게 나타남이 당연할 것이다. 즉, 눈의 경우 함박눈일 경우의 유전율과 싸리눈일 경우의 유전율이 다르며, 공기의 경우에는 습도 및 포화수증기량 등에 따라 달라질 것이다.On the other hand, the snow amount measuring device in the present invention uses the dielectric constant of the eye or the dielectric constant of the air, it will be obvious that the dielectric constant is different depending on the weather conditions. That is, in the case of snow, the dielectric constant in the case of impregnated eyes and the dielectric constant in the case of different eyes are different, and in the case of air, it will vary depending on the humidity and the amount of saturated steam.
따라서 눈이나 공기의 유전율은 미리 측정하여 이 측정값을 계산식에 대입하여 계산해 주어야 한다.Therefore, the dielectric constant of snow or air should be measured beforehand and calculated by substituting the measured value into the formula.
먼저, 현재 내리고 있는 눈의 유전율을 알아야 한다.First, you need to know the current permittivity of snow.
유전율 구하는 식은,The expression for the permittivity is
이다. (식1) to be. (Eq. 1)
C는 커패시터 측정기에서 측정된 정전용량,C is the capacitance measured at the capacitor meter,
A는 검침자의 단면적,A is the cross-sectional area of the meter,
D은 검침자간의 거리,D is the distance between the readers,
여기에서, 정전용량, 단면적, 거리를 위의 (식1)에 대입하여 유전율()을 얻을 수 있게 된다.Here, the capacitance, the cross-sectional area, and the distance are substituted by the above equation (1) to obtain the dielectric constant ( ) Can be obtained.
이러한 유전율은 단면적과 거리가 고정이므로, 결국은 적설높이(h)에 따라 변함을 알 수 있게 된다.Since the dielectric constant is fixed in cross-sectional area and distance, it can be seen that eventually, the permittivity changes according to the snow height (h).
따라서 여러 번에 걸쳐 유전율을 측정하고, 각 유전율에 따른 눈높이를 실측하게 되면, 눈높이는 유전율에 대한 일정한 비례식에 의해 변함을 알 수 있게 된다. 이러한 반복적인 측정과 실측에 의해 특정상수가 나타나게 되고, 이 비례상수를 이용하여 유전율만 알면 적설높이(h)를 알 수 있게 된다.Therefore, when the dielectric constant is measured several times and the eye height according to each dielectric constant is measured, it can be seen that the eye height is changed by a constant proportional expression of the dielectric constant. Through repeated measurements and measurements, a specific constant appears, and using this proportional constant, the snow height (h) can be known only by knowing the permittivity.
다음은 병렬형 적설량 계측장치를 설명한다.The following describes a parallel snowfall measuring device.
도 2를 참고하면, 병렬형 적설량 계측장치(100)는 두 개의 세로검침자(10)가 눈과 공기의 매개체를 병렬로 연결되도록 눈의 양쪽에 세로로 세워지는 방식이다. 이러한 세로검침자(10)는 위의 바닥형 적설량 계측장치에서처럼 구리도선이 사용되며, 설치된 세로검침자(10)는 일정한 값인 세로검침자(10)의 길이(L)과, 세로검침자(10)간의 거리(D)를 미리 얻을 수 있게 된다.Referring to FIG. 2, the parallel
이처럼 설치된 세로검침자(10)에 검침케이블(20)의 일단을 접점시키고, 검침케이블(20)의 타단을 외부로 인출시켜 커패시터 측정기(30)와 연결하여 정전용량(C)을 측정하게 되고, 정전용량(C)을 구하는 관계식으로부터 적설량을 구할 수 있게 된다.One end of the
적설량 구하는 식은,The formula for the snow quantity,
이다. (식2) to be. (Eq. 2)
은 커패시터 측정기에서 측정된 정전용량, Is the capacitance measured on a capacitor meter,
는 현재 눈의 유전율, Is the current permittivity of the eye,
L은 검침자의 길이,L is the length of the meter,
D는 검침자간의 거리,D is the distance between the readers,
h는 적설높이,h is the snow height,
는 현재 공기의 유전율, Is the permittivity of current air,
Weff는 검침자의 환산둘레이며, 으로부터 구함.Weff is the conversion circumference of the meter, Obtained from.
는 눈이 없는 상태의 커패시터 임. Is the capacitor without eyes.
위의 (식2)에서 모르고 있는 (h)를 계산식으로 얻을 수 있게 된다.The unknown (h) in (Equation 2) can be obtained by the formula.
또한, 이러한 병렬형 적설계 계측장치(100)는 현재 눈의 유전율이나 현재 공기의 유전율을 모르게 된다. 따라서 이 유전율은 상용화된 유전율측정기를 통해 얻을 수도 있고, 위의 바닥형 적설량 계측장치(100)에서 얻은 값을 사용할 수도 있으며, 또 다른 방식의 적설량 계측장치를 이용하여 얻을 수도 있게 된다.In addition, such a
위의 바닥형 적설량 계측장치(100)외에 또 다른 방법으로 유전율을 구하는 방법에 대해서는 하기에 설명하기로 한다.A method of obtaining the dielectric constant by another method in addition to the floor-mounted
다음은 직렬형 적설량 계측장치를 설명한다.The following describes a series of snowfall measurement devices.
도 3을 참고하면, 직렬형 적설량 계측장치(100)는 두 개의 가로검침자가 눈과 공기의 매개체를 직렬로 연결되도록 눈의 바닥면과 상측에 가로로 세워지는 방식이다. 이러한 하부검침자(11)와 상부검침자(12)는 병렬방식과 마찬가지로 구리도선이 사용되며, 설치된 가로검침자는 일정한 값인 상하부검침자(11, 12)의 단면적(A)과, 상하부검침자(11, 12)와의 거리(L)를 미리 얻을 수 있게 된다.Referring to FIG. 3, the serial snow
또한, 직렬방식의 상하부검침자(11, 12)는 병렬방식과 달리 눈의 상측에 설치되는 상부검침자(12)가 공중에 뜨게 되므로 이를 받치기 위한 지지대(13)가 상부검침자(12)의 양단에 결합되어 지면에 설치되는 구조를 갖는다. 이때, 지지대(13)는 당연이 절연물질로 된 것이 사용되어야 한다.In addition, the upper and
이처럼 설치된 상하부검침자(11, 12)에 검침케이블(20)의 일단을 접점하여 외부로 인출시키고, 검침케이블(20)의 타단에 커패시터 측정기(30)를 연결하여 정전용량(C)을 측정하게 되며, 정전용량(C)을 구하는 관계식으로부터 적설량을 구할 수 있게 된다.One end of the
즉, 직렬형 적설량 계측장치의 적설높이 구하는 관계식은,In other words, the relational expression for obtaining the snow height of the serial snow quantity measurement device is
이다. (식3) to be. (Eq. 3)
은 커패시터 측정기에서 측정된 값, Is the value measured by the capacitor meter,
는 현재 공기의 유전율, Is the permittivity of current air,
는 현재 눈의 유전율, Is the current permittivity of the eye,
L은 검침부의 길이,L is the length of the meter
D는 상하부검침자와의 거리,D is the distance from the upper and lower meter reading meter,
h는 적설높이,h is the snow height,
Weff는 검침자의 환산둘레이며, 으로부터 구함.Weff is the conversion circumference of the meter, Obtained from.
는 눈이 없는 상태의 커패시터 임. Is the capacitor without eyes.
따라서, 위의 (식3)에서 모르고 있는 (h)의 높이를 계산식으로 얻을 수 있게 된다.Therefore, the height of (h) which is unknown in (3) above can be obtained by the calculation formula.
직렬형 적설량 계측장치에서도 현재 눈의 유전율 및 공기의 유전율은 상용화된 유전율측정기 또는, 커패시터 측정기를 이용한 본 발명의 유전율 측정기를 이용해 얻은 값을 사용하게 된다.In the serial snow quantity measuring device, the current permittivity of the eye and the permittivity of air are used by using the dielectric constant meter of the present invention using a commercially available dielectric constant meter or a capacitor meter.
다음은 병렬방식과 직렬방식을 혼합으로 사용하여 보다 신뢰도를 높일 수 있는 혼합형 적설량 계측장치를 설명한다.The following describes a mixed snowfall measuring device that can be more reliable by using a parallel and a serial method.
도 4를 참고하면, 혼합형 적설량 계측장치(100)는 가로형의 하부검침자(11)를 바닥에 설치하고, 이 하부검침자(11)의 양단에 세로검침자(10)를 결합하고, 다시 세로검침자(10)의 상단을 가로형의 상부검침자(12)로 결합하여 사각형태로 설치될 수 있다.Referring to FIG. 4, the mixed snow
이때, 각 검침자들(10, 11, 12)은 절연물질로 된 지지대(13)에 의해 서로 결합되는 부위를 연결시켜 서로 통전되지 않도록 해준다.At this time, each of the
이러한 각 검침자들(10, 11, 12)에 검침케이블(20)의 일단을 접점시키고, 검침케이블(20)의 타단을 외부로 인출시켜 커패시터 측정기(30)와 연결시킨다. 그리고 커패시터 측정기(30)는 연산기(40) 또는, 관제소(50)로 연결된다.One end of the
이와 같은 혼합형 적설량 계측장치(100)는 병렬형과 직렬형을 모두 측정할 수 있기 때문에 두가지 모드를 종합적으로 분석하여 보다 높은 신뢰도의 적설량을 구할 수 있게 된다.Since the mixed
혼합형 적설량 계측장치(100)에서 사용되는 각 모드별로 위의 (식2) 및 (식3)가 사용된다.(Equation 2) and (Equation 3) above are used for each mode used in the mixed
다음은 종합형 적설량 계측장치를 설명한다.The following describes the integrated snowfall measuring device.
도 5 및 도 6을 참고하면, 종합형 적설량 계측장치(100)는 검침자들을 육면체 형상으로 설치하여 여러 방향에서 더 많은 검침을 할 수 있어 더욱 신뢰도 높은 적설량을 얻을 수도 있게 된다.Referring to FIGS. 5 and 6, the integrated
즉, 절연물질로 되면서 내부가 중공된 지지대(15)를 프레임으로 육면체 형상으로 짠 후, 이 지지대(15)의 중공된 내부에 중공된 구리도관(16)을 내장한다. 즉, 지지대(15)는 육면체 형상이 일체 또는 조인트 부분이 결합되는 방식으로 형성되고, 구리도관(16)은 각 변의 내부에만 내장되게 되어 조인트 부분에는 구리도관(16)이 내장되지 않아 구리도관(16)들간에 서로 통전되지 않도록 구성된다.That is, after woven the
이러한 육면체 형상의 종합형 적설량 계측장치(100)는 사각형상의 혼합형 적설량 계측장치(100)에 검침자들을 육면체 형상으로 증설함으로써, 더 많은 측정값을 얻어 평균값을 낼 수 있게 된다.The hexahedral integrated
이렇게 형성된 검침자에는 각 변의 구리도관(16)에 검침케이블(20)을 접점시킨 후, 이 검침케이블(20)들을 구리도관(16)의 중공된 내부를 통해 육면체 형상의 검침자 하부로 인출하여 커패시터 측정기(30)와 연결시키게 되고, 커패시터 측정기(30)는 연산기(40) 또는, 관제소(50)와 연결되게 된다.In this way, after the
이러한 종합형 적설량 계측장치(100)는 세로검침자(10)들끼리 병렬방식으로 접속하여 (식2)의 관계식으로부터 적설량을 측정할 수 있게 되고, 상부검침자(12)와 하부검침자(11)들끼리 직렬방식으로 접속하여 (식3)의 관계식으로부터 적설량을 측정할 수 있게 되며, 하부검침자(11)들끼리 또는, 상부검침자(12)들끼리 접속하여 현재 내리고 있는 눈이나 현재상태 공기의 유전율도 측정할 수 있게 된다.The integrated snow
즉, 눈의 현재 유전율의 측정은, 위의 (식1)인In other words, the measurement of the current permittivity of the eye is
로부터 얻을 수 있게 되고, Can be obtained from
공기의 현재 유전율의 측정은, 위의 (식1)인The measurement of the current permittivity of air is
로부터 얻을 수 있게 된다. You can get it from
여기에서, 총 12개의 검침자(10, 11, 12)들에서 인출된 검침케이블(20)이 너무 많게 되므로, 이 검침케이블(20)들과 커패시터 측정기(30)의 사이에는 멀티플럭스(60)가 필요하게 된다.Here, since there are too
멀티플럭스(60)는 각각의 검침케이블(20)들이 서로 검침되고자 하는 연결단끼리 접속되도록 하는 장치로서, 커패시터 측정기(30)에서 요구하는 검침자들 간의 연결을 자동으로 붙었다 떨어졌다하면서 연결시켜주게 되는 것이다.The
예를 들면, 육면체 형상의 검침자들을 도면에서 보는 것과 같이 바닥면쪽에 위치한 하부검침자(11)의 번호를 a,b,c,d 라고 정의하고, 세로검침자(10)의 번호를 e,f,g,h 라고 정의하고, 상부면에 위치한 가로형의 상부검침자(12)의 번호를 i,j,k,l 라고 정의하면, 원하는 검침자들간의 접속에 따라 직렬방식을 측정하기 위해 a와e, b와f, c와g, d와h에 접점되어 있는 검침케이블들을 연결시키게 되고, 병렬방식을 측정하기 위해 i와j, i와k, i와l, j와k, j와l, k와l에 접점되어 있는 검침케이블들을 연결시키게 되고, 눈이 중간까지 있을 때 눈의 유전율()을 구하기 위해서 a와c, b와d에 접점되어 있는 검침케이블을 연결시키게 되며, 공기의 유전율()을 구하기 위해서 e와g, h와f에 접점되어 있는 검침케이블을 연결시키게 된다.For example, as shown in the figure, the cube-shaped readers are defined as a, b, c, d as the numbers of the
따라서 본 발명에 따른 종합형 적설량 계측장치(100)는 처음에 현재 눈의 유전율 및 현재 공기의 유전율을 측정한 후, 병렬형에 의한 적설량 및 직렬형에 의한 적설량을 다 각도에서 수행하여 평균값을 얻음으로써, 매우 정확한 적설량 데이터를 얻을 수 있게 되는 것이다.Therefore, the integrated
또한, 인출되는 검침케이블(20)들이 각변에서 접점되어 인출되므로 12개가 되는바, 이 들이 한데에 묶이게 되면, 서로간에 또는 외부로부터 간섭을 받게 된다. 따라서 모든 검침케이블(20)들은 은막쉴드막이나 편조쉴드막 처리를 하여 외부로부터 간섭을 차단해주고, 안정된 데이터전송율을 보장받을 수 있게 된다.In addition, since the
하기에는 다른 실시예에 따른 초기 시간당 적설량 및 유전율 측정장치를 설명한다.Hereinafter, an apparatus for measuring initial hourly snowfall and permittivity according to another embodiment will be described.
도 7 및 도 8을 참고하면, 적설량 및 유전율 계측장치(200)는 상부가 깔대기 형상으로 벌어진 받침부(210)와, 이 받침부(210)의 하부에 관 형상으로 된 저장부(220)와, 저장부(220)의 하단에 개폐되는 커버(230)와, 저장부(220)내에 설치되는 검침자(10)와, 이 검침자(10)의 각단에 연결되는 검침케이블(20)과, 이 검침케이블(20)에 연결되는 커패시터 측정기(30)와, 커패시터 측정기(30)에 연결되는 연산기(40) 또는 관제소(50)로 구성된다.Referring to FIGS. 7 and 8, the snow quantity and
이때, 적설량 및 유전율 계측장치(200)의 저장부(220)에는 눈금(221)이 표시되어 있어 시각적으로 적설량을 계측하도록 된다.In this case, the
또한, 눈금이 표시된 저장부(220)의 외부 일측에 적색광원이 조사되도록 레이저빔(250)이 설치되고, 그 반대편에 카메라(260)가 설치되어 적색광원이 눈속을 통과할때와 빈 공간을 통과할때의 차이점으로 인해 영상이미지로 판독하여 눈의 높이를 측정할 수 있게도 된다.In addition, the
이와 같은 적설량 및 유전율 계측장치(200)는 받침부(210)의 용적량과 저장부(220)의 용적량을 고려하여 저장부(220)로 유입된 눈의 높이가 실질적으로 쌓이는 적설량으로 환산하여 계산할 필요도 있을 것이다.Such snowfall and
따라서 받침부(210)로 내리는 눈들이 흘러내려 저장부(220)내로 들어가고, 저장부(220)내의 검침자(10)에서 유입된 눈의 양을 측정하게 된다.Therefore, the snow falling to the
이때, 받침부(210)의 내측면은 내리는 눈들이 잘 미끄러지도록 테프론코팅막이 입혀질 수 있다. 또는, 받침부(210)의 하부면상에 진동자(211)를 부착시켜 받침부(210)로 내린 눈이 쌓이지 않고 바로 저장부(220)로 들어갈 수 있도록 진동을 줄 수도 있다. 또는, 받침부(210)의 상측에 송풍기를 설치하여 받침부(210)로 내린 눈이 쌓이지 않고 바로 저장부(220)로 들어갈 수 있도록 할 수도 있다.At this time, the inner surface of the
그리고 저장부(220)는 투입된 눈들이 녹지 않도록 0℃이하로 유지되도록 냉방시시템을 갖출 필요도 있게 된다.In addition, the
그리고 커버(240)는 어느 일측이 힌지(241) 결합되고, 커버(240)의 하부면상에는 실린더(240)의 로드(241)가 결합되어 투입된 눈들을 배출시킬 수 있게 된다.상기계측기는 이동가능하게 제작 될수 있다And the
한편, 본 발명에 따른 적설량 및 유전율 측정장치(200)는 저장부(220)에 내장된 검침자(10)에 연결된 커패시터 측정기(30)에서 정전용량(C)을 구하여 이 정전용량(C)과 유전율의 관계식인 위의 (식1)로부터 유전율을 구할 수 있게 된다.Meanwhile, the snowfall and
따라서 커패시터 측정기(30)에는 다시 연산기(40)가 연결되고, 이 연산기(30)에서 위 식을 프로그램화하여 유전율을 산출하게 된다. 또한 연산기(40)는 카메라(260)에서 촬영한 이미지를 픽셀로 변환하여 적설눈의 높이를 산출하게 된다.Therefore, the
물론, 연산기(40)는 전술한 바와 같이 커패시터 측정기(30)에서 유무선 송신하여 관제소(50)에서 이 데이터 바탕으로 원하는 데이터를 얻을 수도 있다.Of course, the
또는, 저장부(220)의 하부에는 도 9에서 보는 바와 같이 저장부(220)내에 저장된 눈들을 외부로 이끌어내기 위해 흡입관(214)이 연결되고, 이 흡입관(214)는 다시 진공펌프(213)에 연결되어 측정이 완료된 눈들이 저장부(220)에 들러 붙지 않도록 진공으로 이끌어 내게 된다.Alternatively, as shown in FIG. 9, a
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined by the appended claims. .
100 : 적설량 계측장치
1,2,10,11,12 : 검침자 20 : 검침케이블
30 : 커패시터 측정기 40 : 연산기
50 : 관제소 60 : 멀티플럭스
200 : 적설량 및 유전율 계측장치
210 : 받침부 211 : 진동자
212 : 송풍기 213 : 진공펌프
214 : 흡입관 220 : 저장부
221 : 눈금 230 : 커버
240 : 실린더 250 : 레이저빔
260 : 카메라100: snowfall measurement device
1,2,10,11,12: meter reader 20: meter cable
30: capacitor measuring instrument 40: calculator
50: control station 60: multiflux
200: snowfall and permittivity measurement device
210: support portion 211: vibrator
212
214: suction pipe 220: storage unit
221: scale 230: cover
240: cylinder 250: laser beam
260: camera
Claims (11)
의 식으로부터 수차례의 유전율()을 구하고, 각 유전율에 따른 눈의 높이를 실측하여 유전율과 눈의 높이의 비례상수를 얻게 되며, 이 비례상수를 이용하여 유전율만 측정하면 적설량(눈의 높이)을 얻을 수 있게 됨을 특징으로 하는 적설량 계측방법.Install two probes on the floor so as to be spaced apart from each other on the ground, and connect the capacitor meter to the readers to measure the capacitance measured in the capacitor meter. ), The cross-sectional area (A) of the meter, and the distance (D) between the meter
Multiple times of dielectric constant from ), And by measuring the height of the eye according to the dielectric constant, and obtain the proportional constant of the permittivity and the height of the eye, by measuring only the permittivity using this proportional constant it is possible to obtain the amount of snow (eye height) How to measure snowfall.
(Weff는 검침자의 환산둘레이며, 으로부터 구함.)
(는 눈이 없는 상태의 커패시터 임.)
의 식에 의해 적설량의 높이(h)를 구함을 특징으로 하는 적설량 계측방법.Install two probes upright so as to be spaced apart from each other on the ground, and connect the capacitor meter to the meter, and the capacitance measured in the capacitor meter ( ) And the current permittivity of the eye ( ) And the current permittivity of air ( ), The meter length (L) and the distance (D) between the meter reading
(Weff is the meter's conversion circumference, Obtained from.)
( Is the capacitor without eyes.)
The snow quantity measurement method characterized by obtaining the height (h) of the snow amount by the formula.
(Weff는 검침자의 환산둘레이며, 으로부터 구함.)
(는 눈이 없는 상태의 커패시터 임.)
의 식에 의해 적설량의 높이(h)를 구함을 특징으로 하는 적설량 계측방법.After installing the lower meter horizontally on the ground, the upper meter is installed horizontally so as to be spaced apart from the upper side of the lower meter, and the capacitor meter is connected to the upper and lower meter readers to measure the capacitance measured in the capacitor meter ( ) And the current permittivity of the eye ( ) And the current permittivity of air ( ), The upper and lower meter reading length (L), and the distance (D) from the upper and lower meter reading
(Weff is the meter's conversion circumference, Obtained from.)
( Is the capacitor without eyes.)
The snow quantity measurement method characterized by obtaining the height (h) of the snow amount by the formula.
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