KR101216519B1

KR101216519B1 - 위어의 월류수심 측정장치

Info

Publication number: KR101216519B1
Application number: KR1020100040761A
Authority: KR
Inventors: 오홍석
Original assignee: 주식회사 경호엔지니어링 종합건축사사무소
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2012-12-31
Also published as: KR20110121253A

Abstract

본 발명은 하천이나 관거에 설치되는 위어에 있어, 위어를 월류하여 이동하는 유량을 측정하기 위하여, 위어의 월류수심을 측정하는 월류수심 측정장치에 관한 것으로, 본 발명은 하천 또는 관거에 설치되는 위어(Weir)의 수위를 측정하는 장치에 있어서, 하단이 개방되고; 위어수로를 월류하는 월류수가 상기 압력관 내부로 유입되도록 하부 외주연에는 하단부로부터 소정의 높이에 하나 이상의 유입공이 형성되며; 상단부에는 센서 결합공이 형성된 압력관과: 상기 센서 결합공에 결합되어 상기 압력관 상단부를 밀폐하고; 상기 압력관 내부의 압력을 측정하는 압력센서를 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 관내에 부유물을 삽입하지 않고, 수심에 따라 변화되는 관내의 압력을 측정하여 수위를 산출하므로, 장치의 구성이 간단하여 고장 및 오작동이 줄어드는 장점이 있다.

Description

위어의 월류수심 측정장치{Water level measuring apparatus for weir}

본 발명은 하천이나 관거에 설치되는 위어에 있어, 위어를 월류하여 이동하는 유량을 측정하기 위하여, 위어의 월류수심을 측정하는 월류수심 측정장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 일반적인 하천에 설치되는 위어의 일 예를 도시한 측단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 위어(Weir)란 유량을 확보하거나, 유량을 조절 및 측정하기 위하여 하천이나 관거에 설치되는 구조물을 말한다.

즉, 상기 위어는 그 설치 위치(일반위어/수중위어)나 형태(예연/광정/사각형/사다리꼴 등) 등에 따라 다양한 형태와 구조를 갖는다.

도 1에는 다양한 위어 중 사각형의 광정위어가 하천에 설치된 것을 예로 들어 도시하였다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 위어(1)는 지면에 지지되는 위어 본체(2)와, 상기 위어(1) 양 측면에 형성되는 위어 측부(3) 그리고 상기 위어 측부(3) 사이에 유수가 월류하는 위어 수로(4)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 위어수로(4)를 월류하여 흐르는 유수의 유량을 계산하기 위하여는 기본적으로 월류수심(H)을 알아야 한다.

즉, 위어의 월류 유량을 구하는 대표적인 Francis 공식을 살펴보면, 아래의 수학식 1과 같고,

여기서, Q는 유량, K는 계수(일반적으로는 1.84), B는 위어 수로의 폭 그리고 H는 월류수심이다.

이와 같이, 위어에서는 월류수심을 산출하면, 유수의 유량을 알 수 있으므로, 상기 월류수심을 측정하기 위한 장치들이 개발되고 있다.

도 2는 종래 하천의 수심을 측정하기 위한 수심측정장치의 일예를 도시한 부분단면도이고, 도 3은 종래 하천의 수심을 측정하기 위한 수심측정장치의 다른 예를 도시한 개략도이다.

그러나 종래의 수심측정장비들은 도 2에 도시된 선행기술 1(공개특허 10-2006-0025450호) 및 도 3에 도시된 선행기술 2(공개특허 10-2006-0008108)와 같이 관속에 부유물을 삽입하고, 상기 부유물이 수면의 높이에 따라 이동하는 것을 측정하여 수위를 측정하는 방법이 대부분이었다.

이때, 선행기술 1에서는 부유물의 높이에 따라 변화되는 가변저항을 이용하여 수위를 측정하고, 선행기술 2에서는 상단에 음파 측정기를 설치하여 부유물에 초음파(또는 광)를 송출하여 거리를 산출하고 이에 의해 수위를 측정한다.

그러나 상기한 바와 같은 종래기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 관내에 부유물을 삽입하여 상기 부유물의 상하 이동을 통해 수위를 측정하는 방법은, 상기 관내에 이물질 등이 침투하여 상기 부유물의 이동을 방해하는 경우 측정값의 오류가 발생될 우려가 있고, 이는 유량의 잘못된 검측으로 이어지고 하천의 범람 등 심각한 결과를 초래할 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술에서는 장치의 구조 및 구성요소가 복잡하고, 분해 조립이 용이하지 아니하여, 관내에 이물질이 끼거나 특정 부분에 오류가 난 경우에, 수위측정장치의 유지 및 보수가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수위에 따라 변화되는 관내의 압력을 측정하여, 이를 이용하여 수위를 산출하는 월류수심측정장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 하천 또는 관거에 설치되는 위어(Weir)의 수위를 측정하는 장치에 있어서, 하단이 개방되고; 위어수로를 월류하는 월류수가 상기 압력관 내부로 유입되도록 하부 외주연에는 하단부로부터 소정의 높이에 하나 이상의 유입공이 형성되며; 상단부에는 센서 결합공이 형성된 압력관과: 상기 센서 결합공에 결합되어 상기 압력관 상단부를 밀폐하고; 상기 압력관 내부의 압력을 측정하는 압력센서를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 위어의 수로면에는 소정의 깊이로 함몰된 삽입공과, 상기 삽입공 하단면에 상기 삽입공보다 작은 내경으로 함몰된 안착홈이 형성되고; 상기 압력관은, 상기 안착홈에 삽입되어 구비될 수도 있다.

또한, 상기 삽입공은, 상기 압력관의 외경에 대응하는 크기로 형성될 수도 있다.

그리고 상기 유입공은, 하단부가 상기 안착홈의 상단에 위치하도록 형성될 수도 있다.

또한, 상기 압력센서는, 상기 압력관 내부의 압력을 측정하는 센서와; 상기 측정된 값을 전송하는 무선송신모듈; 그리고 상기 센서 및 무선송신모듈에 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 상기 압력센서는, 상기 센서 결합공에 나사결합될 수도 있다.

또한, 상기 월류수심측정장치는, 상기 위어수로 측으로 돌출되어, 상기 위어 수로를 월류하는 월류수에 의해 회전되는 치차와; 상기 치차의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기와; 상기 발전기에서 생산된 전력을 저장하여 상기 압력센서를 구동하는 전원을 공급하는 축전기를 포함하여 구성되는 전원부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

여기서, 상기 전원부는, 방수 처리될 수도 있다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 월류수심측정장치에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 관내에 부유물을 삽입하지 않고, 수심에 따라 변화되는 관내의 압력을 측정하여 수위를 산출하므로, 장치의 구성이 간단하여 고장 및 오작동이 줄어드는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 월류수심측정장치의 설치구조가 간단하여 유지 및 보수가 용이해지는 장점이 있다.

도 1은 종래 일반적인 하천에 설치되는 위어의 일 예를 도시한 측단면도.
도 2는 종래 하천의 수심을 측정하기 위한 수심측정장치의 일예를 도시한 부분단면도.
도 3은 종래 하천의 수심을 측정하기 위한 수심측정장치의 다른 예를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명에 의한 월류수심측정장치의 일 실시예가 설치된 위어를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 월류수심측정장치의 일 예를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 월류수심측정장치의 다른 실시예가 설치된 위어를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 월류수심측정장치의 다른 실시예를 도시한 단면도.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 월류수심측정장치의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 월류수심측정장치의 일 실시예가 설치된 위어를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 월류수심측정장치의 일 예를 도시한 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 월류수심측정장치(300)가 구비되는 위어(200)는 위어 본체(210)와, 유수가 월류하는 위어 수로(230) 그리고 상기 위어수로(230) 양측에 형성된 위어 측부(220)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 위어 수로(230)는 수로면이 넓게(광정위어) 형성될 수도 있고, 좁게(예연위어) 형성될 수도 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 월류수심측정장치(300)는 상기 위어수로(230) 위에 설치되는데, 이를 위하여, 상기 위어 측부(220)의 일 측 후단부에는 상기 월류수심측정장치(300)가 삽입될 수 있도록 소정의 공간이 형성되고, 상기 공간에 상기 월류수심측정장치(300)가 구비된다.

상기 월류수심 측정장치(300)의 구성을 도 5를 참조하여 상세히 설명하면, 상기 월류수심측정장치(300)는 상단이 밀폐되고 하단이 개방된 압력관(310)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 압력관(310)의 하부 외주연에는 하단부로부터 소정의 높이에 하나 이상의 유입공(320)이 형성된다. 상기 유입공(320)은 상기 위어수로(230)를 월류하는 월류수가 상기 압력관(310) 내부로 유입되도록 하는 부분이다.

상기 압력관(310)이 상기 위어(200) 일측에 결합되기 위하여, 상기 위어 수로(230)의 하단면에는 소정의 깊이로 함몰된 삽입공(240)이 형성되고, 상기 삽입공(240) 하단면에는 상기 삽입공(240)보다 작은 내경으로 함몰된 안착홈(250)이 형성된다.

이때, 상기 안착홈(250)은 상기 압력관(310)의 외주면에 대응하는 크기로 형성되고, 상기 삽입공(240)은 상기 안착홈(250) 보다 큰 내경을 갖도록 형성된다.

상기 안착홈(250)은 상기 압력관(310)이 삽입되어 상기 압력관(310)을 안정적으로 지지하는 부분이고, 상기 삽입공(240)은 상기 유입공(320)으로 유입되는 유수가 상기 위어수로(230)를 이동하는 유수의 유속에 영향을 받지 않도록 하는 부분이다.

따라서, 상기 압력관(310) 내부의 압력은, 상기 위어수로(230)를 월류하여 이동하는 유수의 수위에 따라 변화되나, 상기 삽입공(240) 상부에서 유수의 흐름이 이루어지므로, 유속에는 영향을 받지 않는다.

한편, 상기 압력관(310) 상단에는 센서 결합공(330)이 구비된다. 상기 센서 결합공(330)은 상기 압력관(310) 내부의 압력을 측정하는 압력센서(340)가 결합되는 부분으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 나사산이 형성되어 상기 압력센서와 나사결합할 수도 있다.

즉, 상기 센서 결합공(330)과 상기 압력센서(340)는 결합 된 이후에 상기 압력관(310) 상단부를 밀폐하도록 하는 다양한 형태로 형성될 수 있다.

또한, 상기 압력센서(340)는 상기 압력관(310) 내부의 압력을 측정하는 센서와, 측정된 값을 전송하는 무선송신모듈 그리고 상기 센서 및 무선송신모듈에 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 무선송신모듈 및 전원부는 상기 압력관 외부에 별도로 설치될 수도 있고, 그 기술내용은 공지된 기술내용이므로, 본 명세서에서 상세히 기술하지는 않도록 한다.

전술한 바와 같은, 상기 월류수심측정장치(300)가 상기 위어(200)에 설치된 이후에, 상기 위어수로(230)를 월류하여 유수의 흐름이 발생하면, 유수는 삽입공(240)으로 흘러들고, 다시 유입공(320)을 통해 압력관(310) 내부로 흘러든다.

이후, 상기 압력관(310) 내부의 수위가 상기 유입공(320) 상단에 이르면, 상기 압력관(310) 내부로 더 이상의 유입수는 발생되지 않고, 상기 월류 수심에 따라 상기 압력관(310) 내부의 압력만이 증가하게 된다.

한편, 상기 월류수심을 정확히 측정하기 위하여 상기 압력관(310) 내부의 압력 측정값을 초기화하는 방법을 살펴보면, 상기 월류수심 측정장치(300)를 인발하여 분리한 상태에서, 상기 삽입공(240) 내에 물을 채우고, 이 상태에서 상기 압력관(310)을 상기 삽입공(240)의 상기 안착홈(250)에 삽입한다.

상기 압력관(310)이 삽입됨에 따라 상기 압력관(310) 내부에는 상기 유입공(320) 상단까지 물이 유입되고, 상기 삽입공(240) 내부의 물 일부는 상기 위어수로(230)를 따라 흘러나가고, 상기 삽입공(240)은 만수 상태가 된다.

이때, 상기 압력센서(340)의 측정값을 초기화하여 이 상태의 압력값을 기준압력으로 설정하면, 상기 위어수로(230)를 월류하는 월류수가 없는 상태의 상기 압력(310)관 내부의 압력을 기준압력으로 손쉽게 설정할 수 있다.

이후, 상기 위어수로(230)를 월류하는 월류수가 발생되고, 상기 월류수심이 높아질 수록 상기 압력관(310) 내의 압력은 증가하게 된다. 이때의 상기 압력관(310) 내 압력의 증가량을 측정하여 상기 월류수심을 산출한다.

한편, 도 6은 본 발명에 의한 월류수심측정장치의 다른 실시예가 설치된 위어를 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 의한 월류수심측정장치의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

본 발명에 의한 월류수심측정장치의 다른 실시예는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 위어 측부(220)의 중간부분에 상기 월류수심측정장치(300')가 구비될 삽입공간이 형성된다.

이는 상기 월류수심측정장치(300')의 일 측면이 상기 위어 수로(230) 쪽으로 돌출되어 상기 위어 수로(230)를 월류하는 월류수를 이용하여 발전을 하기 위함으로, 이에 대하여는 이하에서 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 월류수심측정장치(300')의 다른 실시예는 도 7에 도시된 바와 같이, 상단이 밀폐되고, 하단이 개방된 압력관(310')을 포함하여 구성되고, 상기 압력관(310')의 하부에는 전술한 바와 같은 유입공(320')이 형성된다.

상기 압력관(310')이 상기 위어(200) 일 측에 결합되기 위하여, 상기 위어 수로(230)의 상기 삽입공간 하단면에는 삽입공(240)과 안착홈(250)이 형성된다.

한편, 상기 압력관(310') 상단에는 센서 결합공(330')이 구비되고, 상기 센서 결합공(330')에는 압력센서(340')가 결합된다.

그리고 상기 압력관(310')의 일 측에는 발전부가 구비되는데, 상기 발전부는 치차(360')와 발전기(350') 및 축전기(370')를 포함하여 구성된다.

상기 치차(360')는 상기 위어수로(230) 측으로 돌출되어, 상기 위어 수로(230)를 월류하는 월류수에 의해 회전되는 부분이다.

또한, 상기 발전기(350')는 상기 치차(360')의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 부분이고, 상기 축전기(370')는 상기 발전기(350')에서 생산된 전력을 저장하여 상기 압력센서(340')를 구동하는 전원을 공급하는 부분이다.

이를 위하여, 상기 발전기(350')와 축전기(370')는 전원선(380')으로 연결되고, 상기 축전기(370')와 상기 압력센서(340')는 전원선(380') 및 상기 압력센서(340')에 결합되는 전원공급캡(390')을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 월류수심측정장치(300')는 수중구조물이므로, 상기 전원부 등의 구성요소가 방수 처리 또는 밀폐되어 구성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 월류수심측정장치(300, 300')의 유지/보수 방법에 대하여 설명하면, 상기 월류수심측정장치(300, 300')에 이물질이 끼어 정상적인 작동이 이루어지지 않는 경우에는 상기 월류수심측정장치(300, 300')를 상기 삽입공(240)으로부터 인발한 이후에 상기 안착홈(250) 및 압력관(310, 310')의 이물질을 제거한 이후에 다시 상기 압력관(310, 301')을 안착홈(250)에 삽입하면 된다.

또한, 상기 월류수심장치(300, 300')를 보수/교체하고자 하는 경우에도, 동일한 방법으로 상기 월류수심측정장치(300, 300')를 인발하여 손쉽게 보수/교체하면 된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명은 하천이나 관거에 설치되는 위어에 있어, 위어를 월류하여 이동하는 유량을 측정하기 위하여, 위어의 월류수심을 측정하는 월류수심 측정장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 관내에 부유물을 삽입하지 않고, 수심에 따라 변화되는 관내의 압력을 측정하여 수위를 산출하므로, 장치의 구성이 간단하여 고장 및 오작동이 줄어드는 장점이 있다.

200 : 위어 210 : 위어본체
220 : 위어측부 230 : 위어수로
240 : 삽입공 250 : 안착홈
300, 300' : 월류수심측정장치 310, 310' : 압력관
320, 302' : 유입공 330, 330' : 센서결합공
340, 340' ; 압력센서 350' : 발전기
360' : 치차 370' : 축전기
380' : 전원선 390' : 전원공급캡

Claims

하천 또는 관거에 설치되는 위어(Weir)의 수위를 측정하는 장치에 있어서,
하단이 개방되고;
위어수로를 월류하는 월류수가 관 내부로 유입되도록 하부 외주연에는 하단부로부터 소정의 높이에 하나 이상의 유입공이 형성되며;
상단부에는 센서 결합공이 형성된 압력관과:
상기 센서 결합공에 결합되어 상기 압력관 상단부를 밀폐하고;
상기 압력관 내부의 압력을 측정하는 압력센서를 포함하여 구성되고:
상기 위어의 수로면에는 소정의 깊이로 함몰된 삽입공과, 상기 삽입공 하단면에 상기 삽입공보다 작은 내경으로 함몰된 안착홈이 형성되어, 상기 압력관은, 상기 안착홈에 삽입되어 구비되며:
상기 유입공은,
상기 삽입공 상부로 이동하는 월류수의 유속에 영향을 받지 않도록 상기 안착홈의 상단과 상기 삽입공의 상단 사이에 위치하도록 형성됨을 특징으로 하는 월류수심측정장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 유입공은,
하단부가 상기 안착홈의 상단에 위치하도록 형성됨을 특징으로 하는 월류수심측정장치.
제 4 항에 있어서,
상기 압력센서는,
상기 압력관 내부의 압력을 측정하는 센서와;
상기 측정된 값을 전송하는 무선송신모듈; 그리고
상기 센서 및 무선송신모듈에 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 월류수심측정장치.
제 5 항에 있어서,
상기 압력센서는,
상기 센서 결합공에 나사결합됨을 특징으로 하는 월류수심측정장치.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 월류수심측정장치는,
상기 위어수로 측으로 돌출되어, 상기 위어 수로를 월류하는 월류수에 의해 회전되는 치차와;
상기 치차의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기와;
상기 발전기에서 생산된 전력을 저장하여 상기 압력센서를 구동하는 전원을 공급하는 축전기를 포함하여 구성되는 발전부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 월류수심측정장치.
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