KR101173636B1 - 압력 파형을 이용한 송유관의 누유 탐지 시스템 및 방법 - Google Patents

압력 파형을 이용한 송유관의 누유 탐지 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

누유 발생지점에서 양쪽으로 전달되는 압력 파형에 가중치를 부여하여 누유 상태를 탐지하는 누유 탐지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 송유관에 일정 간격을 두고 설치된 제1 및 제2 파형 측정기, 상기 제1 및 제2 파형 측정기에서 측정된 파형 측정값을 전송하는 전송 수단, 상기 송유관의 위치 정보, 상기 제1 및 제2 파형 측정기의 위치 정보, 유류의 기준 파형에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스 및 상기 전송 수단에 의해 전송된 파형 측정값에서 변동 파형을 검출하여 누유 상태를 판단하는 누유 탐지장치를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 누유를 탐지하는 시스템 및 방법을 이용하는 것에 의해, 누유가 발생하면 송유관에 설치된 파형 측정기에 의해 측정된 압력 파형의 변화에 의해 누유 상태를 파악함으로써, 정확하게 누유 상태를 탐지할 수 있다.

Description

압력 파형을 이용한 송유관의 누유 탐지 시스템 및 방법{A leak measuring system of fluid material pipeline using press wave and method thereof}
본 발명은 송유관의 각각의 지점에 제1 및 제2 파형 측정기를 설치하여 누유가 발생하면, 누유 발생지점에서 양쪽으로 전달되는 압력 파형에 가중치를 부여하여 누유 상태를 탐지하는 누유 탐지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 배관 내 유체에 포함된 여러 노이즈, 측정 및 전송 과정에서 헌팅, 노이즈 등에 의해 측정 오차를 해소하기 위해, 가중치를 현재시점 기준하여 과거데이터에는 가중치를 적게 주고 현재에 가까운 데이터는 가중치를 높게 하여 정밀도가 높은 현재값(P)을 산정하여 누유 상태를 탐지하는 누유 탐지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 송유관은 몇십 또는 몇백 킬로미터에 달하는 아주 긴 구간에서 기름 또는 석유를 수송하는 관이다. 석유 등을 수송하기 위한 송유관 시설은 송유관 이외에 저유소와 가압시설이 필요하다. 저유소는 송유관으로 수송된 석유 등을 저장하거나 출하하는 곳이고, 가압시설은 석유를 수송하기 위해서 송유관 내에 적정 압력을 유지하는 시설이다. 가압시설은 이러한 적정 압력을 유지할 수 있도록 송유관의 시발점인 정유공장과 주요 중간지점에 설치되어 장거리 수송으로 압력이 낮아진 것을 보충함으로써 저유소까지 원활하게 송유가 이루어지도록 해야 한다. 한편, 송유관은 가스관이나, 원유 송유관처럼 단일 품목을 수송하는 것이 아니라 휘발유, 등유, 경유, 항공유 등 여러 유종을 하나의 관을 통해 수송할 수 있다. 이때 각기 다른 유종이 서로 혼합되지 않도록 일정 압력을 유지하여야 한다.
이러한 송유관을 관리함에 있어서 가장 중요한 것은 누유를 방지하는 일이다. 송유관의 누유는 여러 가지 원인에 의해 발생될 수 있다. 예를 들면, 송유관용 배관이 부식 등 노후화되어 누출되는 경우, 지진 등 지반의 변동에 의하여 배관에 손상이 되어 누출되는 경우, 근처 공사현장에서의 진동 등에 의해 배관에 손상되는 경우 등이 있다. 기름의 유출은 기름의 누유로 인해 경제적 손실도 크지만 송유관 배관이 매설된 지역에 흘러들어가 환경문제에도 큰 악영향을 미치게 된다. 특히, 배관이 매설된 인근지역에서 발생되는 누유로 인한 피해보상을 해주어야 하기 때문에 그 비용도 상당히 크다.
또한, 기름 자체를 빼서 쓰기 위해 송유관에 구멍을 내어 도유(盜油)를 하는 경우도 상당히 많다. 특히, 송유관 시설은 그 길이가 통상 몇 십에서 몇 백 킬로미터에 달하는 긴 거리이기 때문에 송유관의 매 지점마다 감시체계를 세우는 것은 매우 어렵다.
따라서 송유관의 누유 여부 및 그 위치를 정확하고 빠르게 감지하여 이에 대한 대책을 즉시 세우는 것이 가장 바람직한 누유 방지책 중 하나이다. 즉, 송유관의 누유 및 누유 위치를 정확하고 빠르게 감지하는 기술이 무엇보다 필요하다.
송유관 이외에 배관에서 일어나는 누수 또는 누유를 감지하거나 위치를 파악하는 기술은 다양한 방식이 소개되고 있다. 예를 들면, 배관 외부에 수분 탐지 센서를 설치하여 누수가 발생되면 외부로 유출되는 수분을 검출하는 방식이나, 배관에 압력센서를 설치하여 누수가 발생되면 압력이 낮아지는 것을 이용하여 감지하는 방식 등이 이용되고 있다. 이와 같은 감지 방식들은 감지센서가 누수 또는 누유를 감지하면 곧 누수 또는 누유 위치는 곧 감지센서가 위치하는 곳으로 판단할 수 있다. 그러나 상기 감지 방식들은 송유관처럼 매우 긴 길이를 가진 관에 설치하여 이용하기에는 그 비용이 너무 많이 든다는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일 예로서, 유비쿼터스 기반 배관시설 상태 상시 감시 시스템의 기술이 하기 특허문헌 1에 개시되고 있다. 상기 특허문헌 1에는 송유를 포함하는 배관시설의 배관 내용물 이송을 위해 설치되는 스테이션과 스테이션 사이에서 이송관에 정해진 간격으로 설치되는 진동센서, 이송관에 부착되는 지진계(42)를 구비하여 검출신호로부터 이송관의 배관손상 또는 배관 내용물 탈취 여부 및 배관 내용물 탈취 위치를 획득하는 유비쿼터스 기반 배관시설 상태 상시 감시 시스템을 제시하고 있다.
또, 유체가 흐르는 관의 구간별 유량을 측정하여 그 양을 비교하여 누수를 감지하는 기술이 하기 특허문헌 2에 개시되고 있다. 상기 특허문헌 2는 수도관로의 누수량 및 누수구간 자동 측정방법에 관한 것으로, 상수도의 배수지 또는 정수장에서부터 각 수용가에 이르기까지 단위별로 블록화하고, 각 블록화의 유입 관로와 배출 관로에 정밀 전자 유량계와 이 유량정보를 송신하는 장치를 각각 장치하며, 이 각각 장치된 유량계로부터 송신된 유량정보를 상시 감시하여 유입 관로의 유량과 배출 관로의 합산 유량을 대비, 누수량을 측정하는 방법을 제시하고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0954605호(2010.04.16.등록) 대한민국 등록특허공보 제10-0527011호(2005.11.9.등록)
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 송유관에 센서 방식으로 누유 위치를 파악하려면 송유관에 일정하게 좁은 간격으로 압력센서를 설치하여야 한다. 그러나 송유관은 그 길이가 수십 내지 수백 킬로미터로 상당히 길기 때문에, 상당히 많은 압력센서가 필요하고 그 비용이 매우 크게 든다는 단점이 있다. 또, 상기 특허문헌 2도 구간별로 누수 또는 누유 위치를 파악하기 위해서는 구간별로 유량계를 설치해야 한다. 앞서와 동일한 이유인 송유관의 길이 문제로 인해 많은 비용이 든다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 송유관에서 압력 파형의 변화에 따른 가중치를 현재시점 기준하여 과거데이터에는 가중치를 적게 주고 현재에 가까운 데이터는 가중치를 높게 하여 정밀도가 높은 현재값(P)을 산정하여 누유 상태를 탐지하는 누유 탐지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 누유 탐지 시스템은 송유관에서의 뉴유를 탐지하는 시스템으로서, 송유관에 일정 간격을 두고 설치된 제1 및 제2 파형 측정기, 상기 제1 및 제2 파형 측정기에서 측정된 파형 측정값을 전송하는 전송 수단, 상기 송유관의 위치 정보, 상기 제1 및 제2 파형 측정기의 위치 정보, 유류의 기준 파형에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스 및 상기 전송 수단에 의해 전송된 파형 측정값에서 변동 파형을 검출하여 누유 상태를 판단하는 누유 탐지장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 누유 탐지 시스템에 있어서, 상기 누유 탐지장치는 상기 전송수단에서 전송된 파형 측정값을 수신하는 수신부, 상기 수신부에서 수신된 아날로그 파형 측정값을 디지털 값으로 변환하는 변환부, 상기 변환기에 의해 변환된 디지털 값에 가중치를 부여하여 연산하는 연산처리부, 상기 연산처리부에 의해 처리된 현재 값과 상기 데이터베이스에 저장된 기준 파형 값을 비교하여 누유를 판단하는 제어부 및 상기 제어부의 판단 결과를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 누유 탐지 시스템에 있어서, 상기 연산처리부는 일정시간 범위의 파형 측정값에 대해 가중치를 현재시점 기준하여 과거데이터에는 가중치를 적게 주고 현재에 가까운 데이터는 가중치를 높게 하여 현재값을 산정하도록 시간대별로 가중치를 부가하여 처리하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 누유 탐지 시스템에 있어서, 상기 연산처리부는 일정시간 범위를 제1 내지 제5의 구간으로 지정하고, 각각의 구간의 평균값에 대해 가중치를 부여하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 누유 탐지 시스템에 있어서, 상기 가중치는 각각 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.5인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 누유 탐지 시스템에 있어서, 상기 현재 값은 하기 식
(제1 구간 평균값×0.05)+(제2 구간 평균값×0.1)+(제3 구간 평균값×0.15)+(제4 구간 평균값×0.2)+(제5 구간 평균값×0.5)
에 의해 산정되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 누유 탐지 방법은 (a) 송유관에 일정 간격을 두고 설치된 제1 및 제2 파형 측정기를 통해 송유관 내의 압력 파형을 측정하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에서 측정된 압력 파형을 실시간으로 수신하고, 일정시간 간격으로 구간을 설정하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에서 설정된 구간에 대해 시간대 별로 가중치를 부여하여 현재 값을 산출하는 단계, (d) 상기 (c) 단계에서 생성된 현재 값이 기준 파형 값 미만인 경우 누유로 판단하고, 상기 가중치는 현재시점 기준하여 과거데이터에는 가중치를 적게 주고 현재에 가까운 데이터는 가중치를 높게 하여 현재값을 산정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 누유 탐지 시스템 및 방법에 의하면, 누유가 발생하면 송유관에 설치된 파형 측정기에 의해 측정된 압력 파형의 변화에 따라 가중치를 현재시점 기준하여 과거데이터에는 가중치를 적게 주고 현재에 가까운 데이터는 가중치를 높게 하여 정밀도가 높은 현재값(P)을 산정하여 누유 상태를 탐지함으로써, 정확하게 누유 상태를 탐지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또 본 발명에 따른 누유 탐지 시스템 및 방법에 의하면, 측정된 데이터를 정밀도가 높은 데이터로 가공하여 누유 상태를 정확하게 판단할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 누유 상태 또는 누유 위치를 탐지하는 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 적용되는 파형 측정기에서 측정된 압력 파형을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 누유 탐지 시스템에 의해 누유 상태를 추정하기 위한 설명도,
도 4는 도 1에 도시된 시스템에서 누유 상태를 탐지하기 위한 누유 탐지 장치의 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 누유 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 누유 탐지 시스템에 의해 누유로 판단되는 것을 설명하기 위한 그래프.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
먼저, 본 발명의 실시를 위한 전체 누유 감지 및 누유 위치 탐지 시스템을 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 누유 상태를 탐지하는 시스템의 구성도이다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명을 실시하기 위한 한 예로서, 누유 탐지 장치(30)는 송유관(10)에 설치된 제1 및 제2 파형 측정기(21,22)로부터 측정된 유류(12)가 흐르는 송유관(10) 내의 압력 파형을 전송 수단을 통해 전송받는다.
따라서, 상기 전송 수단은 예를 들어 지그비(zigbee) 통신, 블루투스 통신 기능을 구비한 송신 기능을 구비하는 것이 바람직하며, 상기 제1 및 제2 파형 측정기(21,22)와 일체로 이루어져도 좋다. 또한 이러한 전송 수단은 예를 들어 중계기(미 도시)를 통해 유무선 방식으로 누유 탐지장치(30)와 연결되는 구조를 채택하여도 좋다. 또 필요한 데이터를 저장하기 위한 데이터베이스(40)가 추가되어 구성될 수 있으며, 이 데이터베이스(40)에는 예를 들어 상기 송유관의 위치 정보, 송유관의 고유진동에 대한 정보, 저유소에서의 가압 펌프에 관한 정보, 상기 제1 및 제2 파형 측정기(21,22)의 위치 정보, 유류의 기준 파형에 대한 정보를 저장된다.
송유관(10)은 앞서 본 바와 같이 유류(12)를 저장할 수 있는 저유소(13)와 급유소(14) 사이를 수백 킬로미터 또는 수 킬로미터의 긴 구간에 걸쳐 매립되어 있다.
여기서 유류(12)는 휘발유, 등유, 경유 등의 어느 하나를 지칭한다. 또, 본 발명은 유류의 종류에 따른 각각의 기준 압력 파형 값을 데이터베이스(40)에 저장하므로, 유류의 종류에 한정되지 않고 적용할 수 있다.
여기서 기름 등 유체(12)는 기름 이외에 물과 같이 흐를 수 있는 유체는 모두 해당된다. 또, 유체가 기름 이외의 유체인 경우, 이하에 기재될 송유관, 저유소 등 기름과 관련한 용어는 이 유체에 맞는 용어로 변경하여 지칭할 수 있다. 예를 들면, 유체가 물인 경우, 저유소는 저수조, 송유관은 수도관 등으로 변경되어 지칭될 수 있다.
또한 압력 변동에 따른 파형의 변화는 배관의 고유 진동수 또는 저유소(13)에서 급유소로 급유하기 위한 펌프의 요동 등에 의해 이루어진다.
상기 제1 및 제2 파형 측정기(21,22 )는 송유관의 도 1에 도시된 바와 같이, 두 지점(A,B)에 설치된다. 상기 지점의 제1 및 제2 파형 측정기(21,22)는 압력 파형(WA, WB)을 측정하여 누유 탐지장치(30)로 전송한다.
누유 탐지장치(30)는 실시간으로 전송되는 파형 측정값을 데이터베이스(40)에 저장한다. 이러한 측정값은 도 2에 도시된 바와 같고, 배관 내 유체에 포함된 여러 노이즈, 측정 및 전송 과정에서 헌팅 또는 노이즈 등에 의해 변동된다. 이러한 파형의 왜곡 변동된 값을 저감하기 위해 예를 들어 즉, 일정 시간 동안 측정된 파형 값을 구간별로 나누고 이 각각의 구간의 평균값에 가중치를 반영하여 누유 상태를 탐지한다. 가중치를 부여하는 기술에 대해서는 후술한다.
누유의 탐지는 압력 파형에 대한 정보를 이용하는 것이므로, 송유관(10) 내에 유체(12)가 흐르는 경우 추정이 가능하다.
다음으로, 누유 탐지장치(30)에서 2개 지점에서 측정된 압력 파형을 통해 누유 상태를 추정하는 기본 원리를 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 누유 탐지 방식의 원리를 설명하는 도면이다.
도 3에서 보는 바와 같이, 송유관의 두 지점 A와 B 사이의 C 지점에서 누유가 발생하였다고 가정한다. 유체(12)는 A 지점에서 B 지점으로 흐르고 있다고 가정하고, 두 지점 A와 B의 거리는 L이라고 가정한다.
만약, C지점에서 누유가 발생하면 C지점에서 압력 파형이 저하된다. C지점의 압력 파형 저하는 주위에 영향을 미쳐 C지점 주위로 압력 파형 변화가 파급되어 전달된다. 이때의 압력 파형 변화가 파급되는 속도를 송유관(10) 내 유체(12)의 전달속도라 하기로 한다. 전달속도는 유체(12)의 흐름에 정방향인지 역방향인지에 따라 속도가 달라질 수 있다. 정방향의 전달속도를 vF라 하고, 역방향의 전달속도를 vR이라고 한다.
그리고 C지점에서 누유가 발생하여 발생되는 압력 파형 변화가 A지점의 압력 파형 변화로 파급되는 시간을 tA라 하고, B지점의 압력 파형 변화로 파급되는 시간을 tB라고 가정한다. 즉, C지점에서 누유가 발생되면, 누유가 발생된 후 tA 시간 이후에 A지점에 설치된 제1 파형 측정기(21)는 압력 파형이 변화되는 것을 측정하게 되고, tB 시간 이후에 B지점에 설치된 제2 파형 측정기(22)는 압력 파형이 변화되는 것을 측정하게 된다. 한편, C지점에서 A지점으로 압력 파형이 전달되는 방향은 유체(12) 흐름에 반대방향이므로, A 지점에서 압력 파형 변화가 파급되는 속도, 즉, 전달속도는 역방향으로 vR 이다. 반대로 C지점에서 B지점으로 압력 파형이 전달되는 방향은 유체(12) 흐름과 같은 방향이므로, B 지점에서 압력 파형의 변화가 파급되는 속도, 즉, 전달속도는 정방향으로 vF 이다.
한편, C 지점에서 A 지점으로의 전달속도 vR 와 전달시간 tA 를 곱하면 A와 C지점의 거리인 LA 가 되고, C 지점에서 A 지점으로의 전달속도 vF 와 전달시간 tB 를 곱하면 A와 C지점의 거리인 LB 가 된다.
따라서 다음과 같은 두 식을 도출할 수 있다.
Figure 112011104976104-pat00001
상기 두 식을 tA 에 대하여 연립방정식으로 풀면 다음과 같은 식이 도출된다.
Figure 112011104976104-pat00002
따라서 누유 위치 XC 는
Figure 112011104976104-pat00003
이므로, 다음 [수학식 1]과 같다.
Figure 112011104976104-pat00004
그런데 유체가 흐르는 경우 유량의 변화를 이용하므로, 상기 [수학식 1]은 결국 유체의 유량을 이용하는 식이므로, 압력 파형의 변동에 따라 유량의 변화, 즉 누유를 판단할 수 있다.
다음에, 누유 탐지장치(30)에서 2개 지점에서 각각 측정된 압력 파형(도 2)을 통해 누유 상태를 탐지하는 구성 및 동작에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 누유 탐지 시스템에서 누유 탐지장치(30)의 구성 블록도 이고, 도 5는 도 4의 구성에 따라 누유를 탐지하기 위한 동작 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 누유 탐지장치(30)는 전송 수단에서 전송된 파형 측정값을 수신하는 수신부(31), 상기 수신부(31)에서 수신된 아날로그 파형 측정값을 디지털 값으로 변환하는 변환부(32), 상기 변환기(32)에 의해 변환된 디지털 값에 가중치를 부여하여 연산하는 연산처리부(33), 상기 연산처리부(33)에 의해 처리된 현재 값과 상기 데이터베이스(40)에 저장된 기준 파형 값을 비교하여 누유를 판단하는 제어부(34) 및 상기 제어부(34)의 판단 결과를 표시하는 표시부(35)를 포함한다. 도 4의 구성에서는 누유 결과를 관리자에게 통보하는 알림 수단을 표시하지 않았지만, 제어부(34)에 누유로 판단된 경우, 경고음 등을 발생하는 수단을 더 구비하여도 좋다. 또, 상기 누유 탐지장치(30)는 통상의 서버일 필요는 없고, 상기와 같은 각각의 구성의 기능 및 데이터베이스(40)의 기능을 하는 메모리 및 제1 및 제2 파형 측정기(21,22)와 통신을 할 수 있는 개인용 컴퓨터 또는 휴대용 단말기이어도 좋다. 또 상기 설명에서는 실시간으로 전송되는 파형 측정값을 데이터베이스(40)에 저장하는 구성으로 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니고, 변환부(32)를 통해 디지털 값으로 변환된 파형 측정값을 실시간으로 연산처리부(33)에서 처리하여도 좋다.
다음에, 도 5에 따라 누유를 탐지하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 송유관 공급 중의 배관 중 측정하고자 하는 송유관(10)에서 임의의 구간에 제1 파형 측정기(21)와 제2 파형 측정기(22)를 소정의 거리를 두고 장착한다.
제1 파형 측정기(21)와 제2 파형 측정기(22)에서 측정된 압력 파형은 상술한 바와 같은 전송 수단에 의해 수신부(31)로 전송된다(S10). 수신부(31)에서 전송된 압력 파형은 변환부(32)에서 측정된 아날로그 신호가 디지털 신호로 변환처리된다.
변환부(32)를 거친 파형 측정값은 연산처리부(33)에서 도 2에 도시된 바와 같이, 일정시간 범위에서 시간대별로 가중치를 부가하여 처리한다(S20).
즉, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 연산처리부(33)는 일정시간 범위를 제1 내지 제5의 구간(t1~t5, t6~t10, t11~t15, t16~t20, t21~t25)으로 지정하고, 각각의 구간의 평균값에 대해 가중치를 부여한다, 즉, 가중치를 현재시점 기준하여 과거데이터에는 가중치를 적게 주고 현재에 가까운 데이터는 가중치를 높게 하여 정밀도가 높은 현재값(P)을 산정하여 누유 상태를 탐지하도록 한다. 이때의 시간 간격은 약 1초의 간격으로 설정하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 가중치는 각각 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.5인 것으로 설정한다.
따라서, 현재 값은 하기 식
(제1 구간 평균값(t1~t5)×0.05)+(제2 구간 평균값(t6~t10)×0.1)+(제3 구간 평균값(t11~t15)×0.15)+(제4 구간 평균값(t16~t20)×0.2)+(제5 구간 평균값(t21~t25)×0.5)
따라서 제1 파형 측정기(21)와 제2 파형 측정기(22)에서 측정된 후 각각의 구간의 평균값에 가중치를 부여하여 현재 값을 산출하며, 이후 이러한 과정을 일정 시간 간격으로 순차적으로 반복실행하는 것에 의해 실시간으로 현재 값을 산출할 수 있다. 이러한 현재 값은 도 6에 도시된 바와 같이, 저유소(13)에서 급유소(14)로 공급되는 유류의 흐름에 따라 저하되는 반비례 형태의 직선으로 표시될 수 있다. 즉, 유체(12)가 A 지점에서 B 지점으로 흐르고 있다고 가정하는 경우 상기 제1 파형 측정기(21)에서 측정된 파형 값은 제2 파형 측정기(22)에서 측정된 값보다 큰 값을 가지므로, 그 기울기가 저하되는 상태로 된다.
상술한 바와 같이 연산처리부(33)에서 연산된 현재 값은 제어부(34)로 전송되며, 제어부(34)는 데이터베이스(40)에 미리 설정된 기준 파형 값을 비교하여 누유를 판단한다(S30).
제어부(32)에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 측정된 변화율이 DB 기준 값 이상으로 표시부(33)에 표시되면 정상으로 판단한다(S40). 정상으로 판단되면, 상기 단계 S10으로 되돌아 가서 상술한 과정을 반복한다.
한편 단계 S30에서 변화율이 기준 값 이하의 기울기로 급격히 변화하면 측정지점 A와 B 사이에 누유가 발생된 것으로 판단한다(S50). 이러한 누유 위치는 상술한 수학 식 1에 의해 찾을 수 있다. 그 후 누유에 대한 조치를 취하고, 상술한 바와 같은 단계를 반복하여 누유 위치를 감시할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 송유관의 누유를 감지하고 그 위치를 파악하여 이에 대한 조치를 취할 수 있는 누유감지시스템(Leak Detection System, LDS) 분야에 적용이 가능하다. 특히, 송유관에서 가중치를 현재시점 기준하여 과거데이터에는 가중치를 적게 주고 현재에 가까운 데이터는 가중치를 높게 하여 정밀도가 높은 현재값(P)을 산정하여 누유 상태를 탐지하지 하거나 그 위치를 파악하는 장치 및 방법에 적용이 가능하다.

Claims (7)

  1. 압력 파형을 이용하여 송유관의 누유를 탐지하는 시스템으로서,
    송유관에 일정 간격을 두고 설치된 제1 및 제2 파형 측정기,
    상기 제1 및 제2 파형 측정기에서 측정된 파형 측정값을 실시간으로 전송하는 전송 수단,
    상기 송유관의 위치 정보, 상기 제1 및 제2 파형 측정기의 위치 정보, 유류의 기준 파형에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스 및
    상기 전송 수단에 의해 실시간으로 전송된 파형 측정값에서 변동 파형을 검출하여 누유 상태를 판단하는 누유 탐지장치를 포함하고,
    상기 누유 탐지장치는 일정시간 범위의 파형 측정값에 대해 가중치를 현재시점 기준하여 과거데이터에는 가중치를 적게 주고 현재에 가까운 데이터는 가중치를 높게 하여 현재 값을 산정하도록 시간대별로 가중치를 부가하여 처리하고, 상기 현재 값이 기준 파형 값 미만인 경우 누유로 판단하는 것을 특징으로 하는 누유 탐지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 누유 탐지장치는 상기 전송수단에서 전송된 파형 측정값을 수신하는 수신부,
    상기 수신부에서 수신된 아날로그 파형 측정값을 디지털 값으로 변환하는 변환부,
    상기 변환기에 의해 변환된 디지털 값에 가중치를 부여하여 연산하는 연산처리부,
    상기 연산처리부에 의해 처리된 현재 값과 상기 데이터베이스에 저장된 기준 파형 값을 비교하여 누유를 판단하는 제어부 및
    상기 제어부의 판단 결과를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 누유 탐지 시스템.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연산처리부는 일정시간 범위를 제1 내지 제5의 구간으로 지정하고, 각각의 구간의 평균값에 대해 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 누유 탐지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가중치는 각각 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.5인 것을 특징으로 하는 누유 탐지 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 현재 값은 하기 식
    (제1 구간 평균값×0.05)+(제2 구간 평균값×0.1)+(제3 구간 평균값×0.15)+(제4 구간 평균값×0.2)+(제5 구간 평균값×0.5)
    에 의해 산정되는 것을 특징으로 하는 누유 탐지 시스템.
  7. 압력 파형을 이용하여 송유관의 누유를 탐지하는 방법으로서,
    (a) 송유관에 일정 간격을 두고 설치된 제1 및 제2 파형 측정기를 통해 송유관 내의 압력 파형을 측정하는 단계,
    (b) 상기 (a) 단계에서 측정된 압력 파형을 실시간으로 수신하고, 일정시간 간격으로 구간을 설정하는 단계,
    (c) 상기 (b) 단계에서 설정된 구간에 대해 시간대 별로 가중치를 부여하여 현재 값을 산출하는 단계,
    (d) 상기 (c) 단계에서 생성된 현재 값이 기준 파형 값 미만인 경우 누유로 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 가중치는 현재시점 기준하여 과거데이터에는 가중치를 적게 주고 현재에 가까운 데이터는 가중치를 높게 하여 현재값을 산정하는 것을 특징으로 하는 누유 탐지 방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190047435A (ko) * 2017-10-27 2019-05-08 해성디에스 주식회사 누액 감지 시스템 및 누액 감지 방법
KR101977537B1 (ko) * 2018-05-09 2019-05-10 주식회사대한송유관공사 누유 검출 장치 및 방법
KR102060075B1 (ko) * 2017-02-06 2019-12-30 주식회사 아이비 플러스 유류배관 누출 위치 탐지 방법
KR102226301B1 (ko) * 2019-10-28 2021-03-10 (주)아이케이텍 누수 관리 자동제어 장치 및 그 제어 방법
KR102586523B1 (ko) * 2023-05-04 2023-10-10 (주) 우리전자통신 밀폐관 훼손 시도의 실시간 감지 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000131179A (ja) 1998-10-22 2000-05-12 Sonoda Engineering:Kk 導管漏洩位置検出方法およびその装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000131179A (ja) 1998-10-22 2000-05-12 Sonoda Engineering:Kk 導管漏洩位置検出方法およびその装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102060075B1 (ko) * 2017-02-06 2019-12-30 주식회사 아이비 플러스 유류배관 누출 위치 탐지 방법
KR20190047435A (ko) * 2017-10-27 2019-05-08 해성디에스 주식회사 누액 감지 시스템 및 누액 감지 방법
KR102067789B1 (ko) * 2017-10-27 2020-01-17 해성디에스 주식회사 누액 감지 시스템 및 누액 감지 방법
US10641679B2 (en) 2017-10-27 2020-05-05 Haesung Ds Co., Ltd. Leakage detection system and leakage detection method
KR101977537B1 (ko) * 2018-05-09 2019-05-10 주식회사대한송유관공사 누유 검출 장치 및 방법
KR102226301B1 (ko) * 2019-10-28 2021-03-10 (주)아이케이텍 누수 관리 자동제어 장치 및 그 제어 방법
KR102586523B1 (ko) * 2023-05-04 2023-10-10 (주) 우리전자통신 밀폐관 훼손 시도의 실시간 감지 시스템

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