KR101364726B1 - 다기능 슬러지 계면농도 측정장치 - Google Patents

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KR101364726B1 KR1020130107001A KR20130107001A KR101364726B1 KR 101364726 B1 KR101364726 B1 KR 101364726B1 KR 1020130107001 A KR1020130107001 A KR 1020130107001A KR 20130107001 A KR20130107001 A KR 20130107001A KR 101364726 B1 KR101364726 B1 KR 101364726B1
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반재혁
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김철
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    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
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Abstract

본 발명은 기존의 슬러지 계면정보가 슬러지 계면상승에 따른 슬러지 처리시설의 용량 부족 및 월류되는 상징수의 수질 악화와, 저농도 슬러지 인발에 따른 탈수효율의 감소로 배출수 처리공정의 운영효율성이 저하되는 문제점과, 수집기 수중 구조물과 슬러지계면 측정장치의 충돌로 인하여 측정 센서의 파손 및 유실에 대한 문제점과, 최근 강화된 폐수처리시설에서 방류수 수질기준 중 방류수 SS(㎎/ℓ)의 월류 이전 측정, 슬러지 농도(%) 측정을 만족시킬 수 있는 장치개발이 시급한 문제점을 개선하고자, 스마트슬러지측정모듈(100), 원격설비제어모듈(200)로 구성됨으로서, 상하수도 및 폐수처리장 내에서 한개의 센서로 슬러지의 계면측정 및 수면상부의 SS값을 스마트측정하여 상하운전에 의해 슬러지층의 데이터를 감지할 수 있고, 상하수도 및 폐수처리장의 오폐수처리 환경에서 내구성, 내부식성, 내마모성 특성을 가지며, 구동제어모듈의 제어하에 계면측정이 완성된 시점에 빠른계측신호와 측정위치자동복귀신호를 보내어 위험지역에서의 계측시간과 스마트슬러지센서모듈의 상하이동시간을 최소화시켜, 스마트슬러지센서모듈의 유실 및 파손을 회피시키도록 회피제어시킬 수 있으며, 적외선레이저센서를 사용하므로 광의 산란되는 양을 측정함으로서, 일반 적외선 센서보다 확산 감소율이 적어 저농도에서 고농도에 이르는 슬러지 측정시 정밀도를 향상시킬 수 있고, 수심에 따른 계면농도 측정 및 감시방식을 도입하여 상징수의 수질악화 방지효과와, 고농도의 슬러지 배출을 위한 탈수장치 운영효율증대가 기대되므로 효과적인 슬러지 배출자동시스템에 대한 운영 기술을 획득할 수 있는 다기능 슬러지 계면농도 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

다기능 슬러지 계면농도 측정장치 {THE INTERFACE DETECTING OF RADIO FREQUENCY LASER}
본 발명은 상하수도 및 폐수처리장의 오폐수처리 환경에서 내구성, 내부식성, 내마모성 특성을 갖는 하나의 스마트슬러지센서모듈을 사용하여 저농도의 SS(부유물농도,㎎/ℓ)측정, 고농도의 슬러지의 계면검출(m) 및 수심에 따른 슬러지 농도(%)를 측정하고, 센서의 안전성을 높이기 위해 측정 장치의 위치를 감지하고, 유실 및 파손을 방지하는 기법을 적용한 다기능 슬러지 계면농도 측정장치이다.
국내의 상하수도 및 폐수처리장에서 슬러지를 배출하기 위한 시설물(침전, 조정 및 농축)에 주로 설치되어있으며, 슬러지 계면을 측정하기 위한 장치는 현재까지 다양한 형태의 제품들이 판매되고 있다. 운전자가 수동조작으로 현장의 퇴적 슬러지 량을 측정할 수 있는 간이 계면 측정 장치인 슬러지저지는 아크릴로 만들어져 내구성이 떨어지고 측정의 정확도가 부정확하다는 단점이 있다. 그리고 이러한 부정확함과 불편함을 해결하기 위해 최근에는 온라인 계면측정장치가 주로 도입되고 있는데 계면측정장치는 초음파식과 광학식으로 분류된다.
그러나 기존의 슬러지계면 측정장치중 초음파 방식은 슬러지와는 비접촉식이지만 고정적으로 오수중에 설치되어 있으므로 사용경과에 따른 세정문제가 발생하고 있으며 초음파의 특성상 초침과 종침의 환경이 달라 그 환경에 맞는 센서의 감도 및 세기를 조절해야하는 단점이 있다. 기존의 광학식계면계는 슬러지와의 접촉식 센서이므로 발광부와 수광부의 렌즈를 항시 청결하게 관리해 주어야만 한다.
또한 기존 기기는 슬러지 계면이라는 단지 한개의 항목만을 측정하나 장치의 신뢰성 부족 및 불안정성으로 처리조의 슬러지가 넘쳐서 하천을 오염시키는 사례가 발생하는 등 현장운영에 대한 어려움이 있다.
결국 신뢰성 없는 측정장치에 의한 슬러지 계면정보는 슬러지 계면상승에 따른 슬러지 처리시설의 용량 부족 및 월류되는 상징수의 수질 악화를 초래하고 있으며 저농도 슬러지 인발에 따른 탈수효율의 감소로 배출수 처리공정의 운영효율성이 저하되는 악순환을 초래하고 있다.
그리고 농축조 등 오폐수처리 시설에서 슬러지를 수집 및 배출하기 위해 운용되고 있는 슬러지 수집기는 24시간 상시 구동되고 있어 수집기 수중 구조물과 슬러지계면 측정장치의 충돌로 인하여 측정 센서의 파손 및 유실에 대한 문제점을 가지고 있다.
따라서 최근 강화된 폐수처리시설에서 방류수 수질기준을 준수하기 위해서는 슬러지 처리조의 슬러지 계면높이(m)를 정확히 측정하여 슬러지의 월류로 인한 수질오염을 유발시키지 않도록 하고 유입되는 슬러지로 인하여 월류되는 방류수가 법적 수질기준을 만족하도록 방류수 SS(㎎/ℓ)를 월류 이전에 측정하여야 한다.
그리고 오폐수 슬러지 처리조인 농축조 등에서 슬러지의 장기간 체류로 인한 부패로 수질이 악화되지 않도록 슬러지의 적정 체류시간을 유지하고 배출되는 슬러지의 탈수효율을 향상시킬수 있도록 슬러지의 농도(%)를 측정하여야 한다.
국내등록특허공보 제10-0714402호
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 상하수도 및 폐수처리장 내에서 한개의 센서로 슬러지의 계면측정 및 수면상부의 SS값을 스마트측정하여 상하운전에 의해 슬러지층의 데이터를 감지할 수 있고, 상하수도 및 폐수처리장의 오폐수처리 환경에서 내구성, 내부식성, 내마모성 특성을 가지며, 구동제어모듈의 제어하에 계면측정이 완성된 시점에 빠른계측신호와 측정위치자동복귀신호를 보내어 위험지역에서의 계측시간과 스마트슬러지센서모듈의 상하이동시간을 최소화시켜, 스마트슬러지센서모듈의 유실 및 파손을 회피시키도록 회피제어시킬 수 있으며, 적외선레이저센서를 사용하므로 광의 산란되는 양을 측정함으로서, 일반 적외선 센서보다 확산 감소율이 적어 저농도에서 고농도에 이르는 슬러지 측정시 정밀도를 향상시킬 수 있고, 수심에 따른 계면농도 측정 및 감시방식을 도입하여 상징수의 수질악화 방지효과와, 고농도의 슬러지 배출을 위한 탈수장치 운영효율증대가 기대되므로 효과적인 슬러지 배출자동시스템에 대한 운영 기술을 획득할 수 있는 다기능 슬러지 계면농도 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 다기능 슬러지 계면농도 측정장치는
상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조 일측에 설치되어, 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조에 침전된 슬러지의 저농도 SS(부유물농도,㎎/ℓ), 고농도의 슬러지의 계면검출(m) 및 수심에 따른 슬러지 농도(%)를 측정해서 실시간으로 원격설비제어모듈로 전송시키는 스마트슬러지측정모듈(100)과,
스마트슬러지측정모듈과 유무선통신으로 연결되어 스마트슬러지측정모듈로부터 측정된 슬러지 깊이별 농도와, 슬러지계면을 실시간으로 전달받아, 슬러지 인발시점 및 인발량을 산정하고, 이에 따른 상하수도 및 폐수처리장의 침사지, 제1 침전지, 포기조, 제2 침전지, 농축조에 설치된 펌프 및 밸브의 운전시점과 가동시간을 설정해서 출력시키도록 연속제어하며, 모니터링부에 각 기기의 동작상태를 표시하도록 제어하는 원격설비제어모듈(200)로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 상하수도 및 폐수처리장 내에서 한개의 센서로 슬러지의 계면측정 및 수면상부의 SS값을 스마트측정하여 상하운전에 의해 슬러지층의 데이터를 감지할 수 있어, 계측시간 기존에 비해 40% 단축시킬 수 있고, 내구성, 내부식성, 내마모성이 우수한 센서몸체부의 구성과, 구동제어모듈의 제어하에 스마트슬러지센서모듈의 유실 및 파손을 회피시키도록 회피제어시킬 수 있어 센서의 파손 및 유실로 인한 처리공정의 운영효율성이 저하되므로 측정 장치의 센서보호 기술을 통한 효율적 운영 및 경제적 효과를 얻을 수 있으며, 적외선레이저센서를 사용하므로 광의 산란되는 양을 측정함으로서, 일반 적외선 센서보다 확산 감소율이 적어 저농도에서 고농도에 이르는 슬러지 측정시 정밀도를 70% 향상시킬 수 있고, 수심에 따른 계면농도 측정 및 감시방식을 도입하여 상징수의 수질악화 방지효과와, 고농도의 슬러지 배출을 위한 탈수장치 운영효율증대가 기대되므로 효과적인 슬러지 배출자동시스템에 대한 운영 기술을 획득할 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다기능 슬러지 계면농도 측정장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 다기능 슬러지 계면농도 측정장치(1)의 구성요소를 도시한 설치구성도,
도 3은 본 발명에 따른 스마트슬러지센서모듈의 구성요소를 도시한 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 센서몸체부에 형성된 온도센서, 진동센서, 자이로센서의 구성을 도시한 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 구동제어모듈의 구동모터와 회전드럼이 설치된 것을 도시한 일실시예도,
도 6은 본 발명에 따른 데이터변환모듈의 구성요소를 도시한 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 구동제어모듈의 구성요소를 도시한 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 원격설비제어모듈의 구성요소를 도시한 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 구동제어모듈에 스마트슬러지센서모듈의 온도센서, 회전드럼의 길이감지센서, 스마트슬러지센서모듈의 센서컨트롤러부, 데이터변환부의 유무선통신모듈이 연결되어 구성된 것을 도시한 회로도,
도 10은 본 발명에 따른 구동제어모듈에 구동모터, 히터부, 세정부가 연결되어 구성된 것을 도시한 회로도,
도 11은 본 발명에 따른 구동제어모듈에 3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부를 통해 모니터링부가 연결되어 입력받은 각 기기의 동작상태, 펌프 및 밸브의 온/오프 동작여부, 상·하수의 유입량, 슬러지 배출량, 셋팅값을 8비트 어드레스로 설정해서 정수 첫째자리, 두번째자리, 소수점 첫째자리, 두번째자리로 표출시키는 것을 도시한 회로도,
도 12는 본 발명에 따른 스마트슬러지센서모듈의 적외선레이저발광부, 적외선레이저수광부를 통해 슬러지농도를 측정하는 것을 도시한 일실시예도,
도 13은 본 발명에 따른 다기능 슬러지 계면농도 측정장치를 통해 깊이별 슬러지농도를 연속측정하는 것을 도시한 그래프.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다기능 슬러지 계면농도 측정장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것으로, 이는 스마트슬러지측정모듈(100), 원격설비제어모듈(200)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 스마트슬러지측정모듈(100)에 관해 설명한다.
상기 스마트슬러지측정모듈(100)은 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조 일측에 설치되어, 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조에 침전된 슬러지의 저농도 SS(부유물농도,㎎/ℓ), 고농도의 슬러지의 계면검출(m) 및 수심에 따른 슬러지 농도(%)를 측정해서 실시간으로 원격설비제어모듈로 전송시키는 역할을 한다.
이는 스마트슬러지센서모듈(110), 영상감시부(120), 히터부(130), 세정부(140), 데이터변환모듈(150), 구동제어모듈(160)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 스마트슬러지센서모듈(110)에 관해 설명한다.
상기 스마트슬러지센서모듈(110)은 구동제어모듈의 제어신호에 따라 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 바닥방향쪽으로 수직이동하면서 레이저광을 이용한 Tx(발광), Rx(수광)에 의한 침전된 슬러지의 저농도 SS(부유물농도,㎎/ℓ), 고농도의 슬러지의 계면검출(m) 및 수심에 따른 슬러지 농도(%)를 측정하고, 측정한 데이터를 구동제어모듈로 전송시키는 역할을 한다.
이는 센서몸체부(111), 적외선레이저발광부(112), 적외선레이저수광부(113), 레퍼런스 센서부(114), 센서컨트롤러부(115)로 구성된다.
상기 센서몸체부(111)는 각 기기를 외압으로부터 보호하고 유입된 슬러지 기준으로 적외선 레이저의 발광(Tx)신호와 수광(Rx)신호가 수평의 동일선상에 위치되도록 지지하는 역할을 한다.
이는 하단일측에 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 온도를 감지하는 온도센서(111a)가 포함되어 구성된다.
또한, 온도센서 일측에 스마트슬러지센서모듈의 파손 및 유실을 방지하기 위하여 외부로부터 충격이 가해지면 센서의 진동을 감지하는 진동센서(111b)와, 스마트슬러지센서모듈의 각이 변화하는 정도를 감지하여 스마트슬러지센서모듈이 기울어지면 각속도를 감지하는 자이로센서(111c)가 포함되어 구성된다.
상기 적외선레이저발광부(112)는 센서몸체부의 일측에 위치되어, 슬러지 농도를 측정하기 위해 적외선레이저수광부로 적외선 레이저광을 발광시키는 역할을 한다.
상기 적외선레이저수광부(113)는 적외선레이저발광부와 수평방향의 동일선상에 위치되어, 적외선레이저발광부에서 발광된 적외선레이저광이 슬러지를 지나 산란되어 입사된 적외선레이저광을 수광시키는 역할을 한다.
상기 레퍼런스 센서부(114)는 센서몸체부 중앙일측에 위치되어, 적외선레이저발광부에서 적외선레이저수광부로 지나가는 적외선레이저광 중 산란되어 입사된 적외선 레이저광을 측정하는 역할을 한다.
상기 센서컨트롤러부(115)는 적외선레이저발광부와, 적외선레이저수광부가 연결되어 적외선레이저발광부에 설정기준값 세기의 빛을 주사시키고, 적외선레이저수광부에서 수신된 빛을 빛 세기에 비례한 전기적 신호로 변환시켜 저농도, 고농도의 슬런지 농도와 슬러지 계면 데이터를 구동제어모듈로 전송시키도록 제어시키는 역할을 한다.
상기 스마트슬러지센서모듈(110)은 수심에 따른 슬러지의 농도를 측정하고 측정값으로부터 슬러지계면을 검출하며 복귀하도록 구성된다.
즉, 구동제어모듈의 제어신호에 따라 서서히 하강되면서 슬러지의 밀도가 설정한 값 이상으로 커지는 점을 검출하여 슬러지층으로 인식하여 이때의 하강길이를 메모리에 저장시킨다.
스마트슬러지센서모듈은 수중으로 진행하면서 슬러지의 농도를 단층촬영하듯이 스캐닝을 하고, 이때 엔코더에 의해 레벨을 감지하면 이 데이터가 구동제어모듈을 통해 데이터변환모듈로로 전송되어 수치데이터와 트렌드데이터로 변환하여 운영자가 원하는 계면운전을 할 수 있도록 정보를 제공하도록 구성된다.
상기 스마트슬러지센서모듈의 적외선레이저발광부(112), 적외선레이저수광부(113)가 마주보고 수평방향의 동일선상에 설치되고, 슬러지 경계면에서 적외선레이저발광부(112)와 적외선레이저수광부(113)사이에 슬러지가 들어가면 수광되는 빛이 어두워지고, 적외선레이저수광부의 빛의 밝기가 설정값 이하로 어두워지는 지점을 슬러지 경계면으로 인식하게 된다.
이때, 구동제어모듈에서는 이 지점까지의 스마트슬러지센서모듈의 하강 길이를 정밀하게 검출하여, 수조 깊이에서 슬러지 경계면까지의 거리를 뺀 값이 슬러지층의 높이가 되도록 연산시킨다.
본 발명에 따른 센서몸체부(111)는 사각 또는 삼각형상의 박스구조로 형성되어 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 바닥방향쪽으로 수직이동하면서 장시간 체류하고 있어야 하므로, 내구성, 부식성, 마모성이 우수한 재질로 형성된다.
상기 센서몸체부(111)는 강(Steel) 모재의 표면에 질화물계 코팅제로 코팅하여 내구성, 내부식성, 내마모성 특성을 갖는다.
상기 강(Steel) 모재는 1,000~1,050℃에서 30~60분 동안 균질화 처리하고,
균질화 처리된 강(Steel) 모재의 표면을 #500, #1,000, #1,500 또는 #2,000 중 선택되는 어느 1의 샌드 페이퍼를 이용하여 연마처리하고,
연마처리된 강(Steel) 모재의 표면을 아세톤을 이용하여 10~15분 동안 초음파 세척을 하는 전처리 과정;과,
상기 전처리 과정을 마친 강(Steel) 모재의 표면에 질화물계 코팅제로 코팅하는 과정;과,
상기 질화물계 코팅제로 코팅 과정을 마친 강(Steel) 모재를 400~900℃에서 진공로를 이용하여 N2 분위기에서 20~40분간 열처리하는 과정;을 거쳐 제조된 질화티타늄 코팅처리된 강(Steel)으로 이루어진다.
상기 질화물계 코팅재로는 TiN, TiC, CrN, TiAlN, TiCrN 또는 TiZrN의 이원계 화합물 박막이나 삼원계 화합물 박막 중 선택하여 사용한다.
상기 TiN은 높은 경도, 우수한 내마모성, 내산화성, 내용착 등의 성질을 갖는다.
그러나, 상기 TiN 낮은 산화개시 온도로 인한 한계를 갖기 때문에 이를 보완하기 위하여, TiAlN, TiCrN, TiZrN의 삼원계 화합물 박막을 사용하기도 한다.
상기 TiN은 모두 8개의 원자가 단위격자를 형성하는 NaCl형의 면심입방격자(FCC)를 이루며, Ti의 3d 전자궤도와 N의 2p 전자궤도간의 혼성결합으로 이루어져 높은 경도와 고융점을 갖는다(a = 0.424 ㎚). 또한, TiN 박막은 높은 경도값, 미려한 황금색, 우수한 전기적 특성 및 내식성을 갖는 것으로 알려져 있으며, 이러한 장점들 때문에 장식용으로뿐만 아니라, 반도체 분야의 확산 방지막, 공구의 내마모 코팅용 등 매우 다양하게 이용되고 있다.
상기 강(Steel)의 구체적인 예로는 기본 화학성분(chemical composition) 조성이 0.19C-0.20Si-0.25Mn-2.96Ni-1.45Cr-0.37Mo이고, P와 S의 함량이 극히 낮은 수준을 유지하는 Ni-Cr-Mo 합금강을 사용한다. 상기 Ni-Cr-Mo 합금강의 인장강도는 100~120 kg/㎟이다.
상기 전처리 단계에 있어, 강(Steel)의 표면을 균질화처리하는 이유는 표면 결함을 개선하기 위한 것으로서, 상기 제시된 온도범위 및 시간을 유지하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로는 800℃에서 30분간 진행된다.
상기 질화물계 코팅처리는 진공장치, 진공 챔버, 스퍼터건, 기판회전 및 가열 장치, 전원 공급장치, 가스 공급장치로 이루어진 RF 스퍼터링 장치를 통해 이루어진다.
스퍼터링(sputtering)이라는 용어는 높은 에너지를 가진 입자, 주로 이온이 고체 표면에 충돌할 때 타겟의 입자가 입사이온으로부터 모멘텀 전달 과정에 의해 에너지를 얻어서 물질 밖으로 튀어나오는 과정을 말하는 것으로서, 스퍼터링을 이용한 코팅에 사용되는 진공 챔버는 일반적으로 5×10-4 ~ 5×10-7 torr 범위의 진공도가 요구된다.
진공 챔버 내로 Ar등 불활성 기체를 주입시킨 후 1~100 mtorr의 압력을 유지하면서 코팅물질과 강(Steel) 모재 사이에서 glow discharge를 일으키면 플라즈마를 형성되고, 이렇게 형성된 플라즈마에서 양이온들이 타겟 물질과 충돌하여 타겟 물질로부터 튀어나온 원자, 이온, 분자들의 기체상이 기판으로 이동하여 코팅이 이루어지게 된다.
더욱 구체적으로, 박막 증착 전 초기 진공은 펌프(pump)를 이용하여 5×10-2torr까지 감압한 후, 다시 펌프(pump)를 이용하여 1.0×10-7torr의 고진공을 만든다.
박막 증착을 위해 MFC(mass flow control)를 통하여 공정가스 아르곤(Ar)과 반응가스 질소(N2)를 유입시켜 작업진공(working pressure)을 2.5×10-2torr ~ 7.5×10-2torr를 유지하며 90~120분 동안 증착한다. 이때 코팅 막의 증착 시 RF 전력을 120W로 하여 증착한다.
이와 같은 코팅처리 이후, 열처리 과정이 이루어진다. 상기 열처리는 TiAlN 박막의 입자 성장의 치밀화와 관련된 것으로서, 상기 열처리의 온도가 400℃ 미만인 경우에는 입자 성장의 치밀화가 제대로 이루어지지 않아 내부식성이 감소하는 문제가 있고, 900℃를 초과하게 되는 경우에는 조대 입자의 생성으로 인해 오히려 치밀화도가 감소하여 내부식성이 감소하는 문제가 있으므로, 상기 열처리의 온도는 400~900℃의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
둘째, 본 발명에 따른 영상감시부(120)에 관해 설명한다.
상기 영상감시부(120)는 스마트슬러지센서모듈의 구동상태 및 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 상등수질의 영상을 촬영한 후, 화상화면데이터를 구동제어모듈로 전송시키는 역할을 한다.
이는 수면 위에 위치하여 스마트슬러지센서모듈의 구동상태 및 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 수질 상태를 화상 감시하도록 구성된다.
상기 영상감시부는 촬영한 영상 데이터를 JPEG방식으로 압축하고, 1장/10초의 정지영상데이터를 구동제어모듈로 전송시킨다.
셋째, 본 발명에 따른 히터부(130)에 관해 설명한다.
상기 히터부(130)는 영하의 기온에서 농도, 계면 측정실행시 동작되어 스마트슬러지센서모듈를 수용시키면서 히터열을 통해 스마트슬러지센서모듈의 동결을 방지시키는 역할을 한다.
이는 박스형상으로 이루어진 히터몸체와, 히터몸체 내부에 구성되어 히터몸체쪽으로 열을 발생시키는 히터발생기로 구성된다.
여기서, 히터발생기는 라디에이터 또는 열전소자 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
본 발명에 따른 히터부는 일측에 온도센서를 장착하여 대기온도가 영하로 떨어지면 자동적으로 히터발생기가 구동되도록 구성된다.
그리고, 히터부는 내부에 히팅컨트롤러가 구성되어, 히팅강도를 조절시킨다.
넷째, 본 발명에 따른 세정부(140)에 관해 설명한다.
상기 세정부(140)는 스마트슬러지센서모듈의 표면에 붙은 이물질을 에어샤워 및 워터샤워로 세정시키는 역할을 한다.
이는 스마트 슬러지센서모듈을 내부에 포함하도록 사각형상으로 이루어진 세정기기몸체와, 세정기기몸체의 바닥면 둘레를 따라 복수개로 형성되어 Water(물)/air(공기)로 광학식 슬러지 검출센서로 고압분사시키는 믹싱분사기와, 믹싱분사기로 Water(물)/air(공기)를 전달시키는 클린 PVC 파이프와, 클린 PVC 파이프로 Water(물)/air(공기)를 공급시키는 워터/에어펌프가 구성된다.
본 발명에 따른 세정부는 스마트슬러지센서모듈에 부착된 슬러지의 최고 농도가 약 10% 정도의 고농도이므로 믹싱분사기를 통한 세정압과 분사각도를 조절하면서 세정하도록 구성된다.
즉, 세정압은 약 2kgf/㎠로 설정되고, 분사각은 약 20°~60°로 설정된다.
다섯째, 본 발명에 따른 데이터변환모듈(150)에 관해 설명한다.
상기 데이터변환모듈(150)은 구동제어모듈로부터 전송된 슬러지 농도 및 계면측정데이터를 교정시키고, 데이터처리한 후 센서의 상태 및 화상화면을 원격제어모듈로 전송시키는 역할을 한다.
이는 모니터링부(151), 유무선통신모듈(152)로 구성된다.
상기 모니터링부(151)는 각 기기의 동작상태, 펌프 및 밸브의 온/오프 동작여부, 상·하수의 유입량, 슬러지 배출량, 셋팅값을 화면상에 표출시키는 역할을 한다.
이는 소수점을 기준으로 정수 첫째자리, 두번째자리, 그리고, 소수점 첫째자리, 두번째자리 표시용 표출데이터를 8비트씩 어드레스 카운트시켜 구동제어모듈의 제어신호에 따라 화면상에 표출시킨다.
여기서, 표출데이터는 각 기기의 동작상태, 펌프 및 밸브의 온/오프 동작여부, 상·하수의 유입량, 슬러지 배출량, 셋팅값 중 선택된 어느 하나를 말한다.
상기 유무선통신모듈(152)은 스마트슬러지측정모듈(100)과 원격설비제어모듈(200)을 유무선통신망으로 연결시켜, 원격설비제어모듈로부터 제어신호를 수신받고, 이에 따른 응답신호를 송신시키는 역할을 한다.
이는 광통신모듈, 적외선통신모듈, RF통신모듈, 초음파통신모듈, RS232통신모듈 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
본 발명에서는 RX-TX용 광컨버터(152a)로 구성된다.
상기 RX-TX용 광컨버터(152a)는 광통신을 통해 영상데이터, 계면측정데이터, 슬러지농도데이터를 원격설비제어모듈로 전송시키고, 원격설비제어모듈로부터 제어신호를 수신받는 역할을 한다.
이는 영상 전송시에 발생하는 외부 노이즈 유입이나 신호레벨의 감소 없이 선명한 HD급 영상을 현장에서 원거리로 전송할 수 있는 특성을 가진다.
여섯째, 본 발명에 따른 구동제어모듈(160)에 관해 설명한다.
상기 구동제어모듈(160)은 상기 스마트슬러지센서모듈, 영상감시부, 히터부, 세정부, 데이터변환모듈과 연결되어 스마트슬러지센서모듈을 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 바닥방향으로 상하이동시키도록 제어시키고, 스마트슬러지센서모듈에 측정한 슬러지농도데이터 및 계면측정데이터로부터 슬러지 계면과 상층부의 저농도 SS값을 검출한 후, 검출한 데이터값을 기준으로 스마트슬러지센서모듈의 적외선 레이저광 강도조절신호를 출력시키고, 증폭률 모드변조로 고농도와 저농도의 변조된 값을 산출시켜서 산출시킨 계면측정데이터와 슬러지농도데이터를 데이터변환모듈로 전송시키며, 계면측정이 완성된 시점일 경우에 빠른계측신호와 측정위치자동복귀신호를 보내어 위험지역에서의 계측시간과 스마트슬러지센서모듈의 상하이동시간을 최소화시켜, 스마트슬러지센서모듈의 유실 및 파손을 회피시키도록 회피제어시키는 역할을 한다.
이는 사각박스형상의 몸체 내부에 ATMEGA128/PQFP64칩(160a)이 포함되어 구성된다.
즉, 도 9에서 도시한 바와 같이, 입력단자 PF0 일측에 스마트슬러지센서모듈의 온도센서가 연결되어, 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 온도를 센싱한 센싱데이터가 입력되고, 입력단자 PF1 일측에 회전드럼의 길이감지센서가 연결되어, 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조로 낙하한 케이블의 길이를 감지한 센싱데이터가 입력되며, 입력단자 PE 0 일측에 스마트슬러지센서모듈의 센서컨트롤러부가 연결되어, 스마트슬러지센서모듈로부터 측정된 슬러지농도데이터 및 계면측정데이터를 수신받고, 출력단자 PE 1 일측에 스마트슬러지센서모듈의 센서컨트롤러부가 연결되어, 스마트슬러지센서모듈에서 측정한 데이터를 송신시키라는 출력신호를 출력시키고, 도 10에서 도시한 바와 같이, 출력단자 PE2 일측에 구동모터의 출력단자가 연결되어 구동모터의 구동을 멈추라는 브레이크 신호를 출력시키고, 출력단자 PE3 일측에 히터부가 연결되어, 히터부를 구동시키라는 히터신호를 출력시키며, 출력단자 PE4 일측에 세정부가 연결되어, 세정부를 구동시키는 클린신호를 출력시키고, 출력단자 PE5 일측에 구동모터가 연결되어, 구동모터를 정방향으로 회전시켜 케이블을 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조로 낙하시키도록 포워딩(FORWARD)신호를 출력시키며, 출력단자 PE6 일측에 구동모터가 연결되어, 구동모터를 역방향으로 회전시켜 케이블을 감아서 원위치시키도록 리버스(REVERSE)신호를 출력시키고, 출력단자 PE7 일측에 구동모터를 구동시키는 인버터부가 연결되어, 인버터부에 구동전류를 인아웃시키는 출력신호를 선택해서 출력시키며, 입력단자 PB0~PB7단자에 키입력부가 연결되어, 키입력부를 통해 선택된 신호가 입력된다.
또한, 도 11에서 도시한 바와 같이, 출력단자 PA0~PA7, PC0, PC1, PC2, PC3,PC4 일측에 3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부를 통해 모니터링부가 연결되어 입력받은 각 기기의 동작상태, 펌프 및 밸브의 온/오프 동작여부, 상·하수의 유입량, 슬러지 배출량, 셋팅값을 8비트 어드레스로 설정해서 정수 첫째자리, 두번째자리, 소수점 첫째자리, 두번째자리로 표출시키도록 8비트 어드레스 설정값을 출력시키고, 도 9에서 도시한 바와 같이, 출력단자 PG0일측에 스마트슬러지센서모듈의 센서컨트롤러부가 연결되어 센서컨트롤러부를 구동시키는 센서인에이블신호가 출력되며, 출력단자 PG1일측에 데이터변환모듈의 유무선통신모듈이 연결되어 유무선통신모듈을 구동시키는 광컨버터인에이블신호가 출력되고, 출력단자 PD7단자에 스마트슬러지센서모듈의 위치를 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 제1 포인트위치에 위치시키도록 제1포인트위치설정 신호를 출력시키고, 입력단자 PD6 일측에 엔코더부가 연결되어, 원격설비제어모듈로부터 각 기기를 구동시키는 원격제어신호를 입력받으며, 출력단자 PD5단자에 스마트슬러지센서모듈의 위치를 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 제2 포인트위치에 위치시키도록 제2 포인트위치설정 신호를 출력시키며, 출력단자 PD4단자에 스마트슬러지센서모듈의 위치를 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 제3 포인트위치에 위치시키도록 제3 포인트위치설정 신호를 출력시키고, 송신단자 PD3 일측에 유무선통신모듈의 TX단자가 연결되어, 계면측정데이터와 슬러지농도데이터를 원격설비제어모듈로 전송시키고, 수신단자 PD2 일측에 유무선통신모듈의 RX단자가 연결되어, 원격설비제어모듈로부터 제어신호를 수신받도록 구성된다.
상기 3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부(151a)는 입력된 8비트 어드레스 설정값을 3상으로 변환시켜 모니터링부로 전달시키고, 모니터링부와 연결되어 정수 첫째자리, 두번째자리, 소수점 첫째자리, 두번째자리가 디스플레이되도록 데이터전송의 역할을 한다.
이는 제1-3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부(151a-1), 제2-3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부(151a-2), 제3-3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부(151a-3), 제4-3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부(151a-4), 제5-3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부(151a-5)로 구성된다.
상기 제1-3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부(151a-1)는 구동제어모듈의 출력단자 PC0에 의해 정수 첫째자리가 표출되도록 8비트 어드레스 설정값을 3상으로 변환시켜 모니터링부에 정수 첫째자리가 디스플레이되도록 데이터전송시키는 역할을 한다.
상기 제2-3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부(151a-2)는 구동제어모듈의 출력단자 PC1에 의해 정수 둘째자리가 표출되도록 8비트 어드레스 설정값을 3상으로 변환시켜 모니터링부에 정수 둘째자리가 디스플레이되도록 데이터전송시키는 역할을 한다.
상기 제3-3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부(151a-3)는 구동제어모듈의 출력단자 PC2에 의해 소수점 첫째자리가 표출되도록 8비트 어드레스 설정값을 3상으로 변환시켜 모니터링부에 소수점 첫째자리가 디스플레이되도록 데이터전송시키는 역할을 한다.
상기 제4-3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부(151a-4)는 구동제어모듈의 출력단자 PC3에 의해 소수점 둘째자리가 표출되도록 8비트 어드레스 설정값을 3상으로 변환시켜 모니터링부에 소수점 둘째자리가 디스플레이되도록 데이터전송시키는 역할을 한다.
상기 제5-3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부(151a-5)는 구동제어모듈의 출력단자 PC4에 의해 정수 첫째자리, 둘째자리, 소수 첫째자리, 둘째자리 중 어느 하나 이상이 선택되도록 선택시키는 실렉트신호를 출력시키는 역할을 한다.
일예로, 13.56의 데이터가 출력되었을 때, 정수 첫째자리는 3과 같이, 일의 자리를 말하고, 정수 둘째자리는 1과 같이, 십의 자리를 말하며, 소수점 첫째자리는 5와 같이, 소수점 일의 자리를 말하고, 소수점 둘째자리는 6과 같이, 소수점 십의 자리를 말한다.
상기 구동제어모듈은 사각박스형상의 몸체 일측에 구동모터(161)와 회전드럼(162)이 포함되어 구성된다.
상기 구동모터(161)는 구동제어모듈의 제어하에 구동되어, 회전드럼쪽으로 회전력을 전달시키는 역할을 한다.
상기 회전드럼(162)은 구동모터로부터 회전력을 전달받아 스마트슬러지센서모듈과 연결된 케이블을 감거나 풀어주는 역할을 한다.
이는 회전드럼에 감겨진 케이블을 회전드럼의 회전속도에 따라 케이블의 길이를 감지하는 길이감지센서(162a)가 포함되어 구성된다.
상기 구동제어모듈(160)은 스마트슬러지센서모듈을 통해 실시간으로 방류수 SS를 측정하다가 원격설비제어모듈의 제어신호에 의해 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 수면 상층부부터 하단부 바닥면까지 점진적으로 하강시키도록 스마트슬러지센서모듈의 위치제어시키는 위치제어부(163)가 포함되어 구성된다.
즉, SS측정을 위하여 스마트슬러지센서모듈을 상하로 구동시키고, 깊이 별 농도에 따라 자동 속도를 제어하며, 슬러지 계면의 교란을 방지하기 위하여 맞춤형 모터 구동 속도를 적용시킨다.
상기 구동제어모듈(160)은 적외선레이저발광부(112), 적외선레이저수광부(113) 사이의 슬러지의 탁도에 따른 빛의 감쇄가 발생하여 탁도가 클수록 수신된 빛의 세기는 약해져서 전기적 출력신호도 작게 출력되고, 반대로 빛의 산란되는 값이 선형적으로 측정되는 데이터값을 이용해서, 부유물의 측정 농도 비례적으로 출력시키도록 제어시키는 슬러지농도출력제어부(164)가 포함되어 구성된다.
즉, 상기 스마트슬러지센서모듈을 슬러지를 검출하려는 유체 중에 넣고 서서히 아랫방향으로 내려 보내면, 적외선레이저발광부(112), 적외선레이저수광부(113) 사이의 슬러지의 탁도에 따른 빛의 감쇄가 발생하여 탁도가 클수록 수신된 빛의 세기는 약해져서 전기적 출력신호도 작게 출력되며, 반대로 빛의 산란되는 값이 선형적으로 측정되고, 이로 인해 부유물의 측정 농도 역시 비례적으로 출력된다.
추가적으로 전기적 출력신호를 증폭하여 급격한 출력신호의 변화되는 경계면을 슬러지층으로 검출하게 된다.
이러한 특성을 통해 본 발명에 따른 슬러지농도출력제어부(164)는 도 13에 도시한 바와 같이, 깊이별 슬러지농도를 비례적으로 출력시킨다.
상기 구동제어모듈(160)은 계면측정이 완성된 시점부터 빠른 계측을 실행하여 위험지역에서의 계측시간을 최소화시켜 스마트슬러지센서모듈의 유실 및 파손을 회피시키도록 회피제어알고리즘엔진부(165)가 포함되어 구성된다.
상기 회피제어알고리즘엔진부(165)는 스마트슬러지센서모듈의 파손 및 유실을 방지하기 위하여 외부로부터 충격이 가해지면 센서의 진동을 감지하는 진동센서와, 스마트슬러지센서모듈의 각이 변화하는 정도를 감지하여 스마트슬러지센서모듈이 기울어지면 각속도를 감지하는 자이로센서를 이용하여 수중 구조물에 의한 스마트슬러지센서모듈의 손실 및 파손을 방지 및 회피하도록 구성된다.
즉, 진동센서를 통한 진동값과, 자이로 센서를 통한 각속도값을 기준으로 설정된 기준값 이상이 나오면, 회피모드를 구동시켜 계측시간의 평균시간에 비해 50~70%로 최소화시키도록 스마트슬러지측정모듈의 센서컨트롤로부로 캘리브레이션(Calibration)을 빨리하라는 빠른계측신호를 보내고, 이와 동시에 회전드럼의 회전속도를 높여서 측정위치로 자동복귀시키도록 측정위치자동복귀신호를 출력시킨다.
상기 측정위치자동복귀신호는 미리설정된 제1,2,3 포인트위치설정 신호에 의해 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 제1,2,3 포인트위치 중 어느 하나를 선택시켜 해당 위치에 자동복귀시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 원격설비제어모듈(200)에 관해 설명한다.
상기 원격설비제어모듈(200)은 스마트슬러지측정모듈과 유무선통신으로 연결되어 스마트슬러지측정모듈로부터 측정된 슬러지 깊이별 농도와, 슬러지계면을 실시간으로 전달받아, 슬러지 인발시점 및 인발량을 산정하고, 이에 따른 상하수도 및 폐수처리장의 침사지, 제1 침전지, 포기조, 제2 침전지, 농축조에 설치된 펌프 및 밸브의 운전시점과 가동시간을 설정해서 출력시키도록 연속제어하며, 모니터링부에 각 기기의 동작상태를 표시하도록 제어하는 역할을 한다.
이는 데이터 송수신부(210), 중앙처리장치(220)로 구성된다.
상기 데이터 송수신부(210)는 스마트슬러지측정모듈과 유무선통신으로 연결되어 스마트슬러지측정모듈로부터 측정된 슬러지 깊이별 농도와, 슬러지계면을 실시간으로 수신받고, 이에 따른 응답신호로서 제어신호를 송신시키는 역할을 한다.
상기 중앙처리장치(CPU)(220)는 스마트슬러지측정모듈로부터 측정된 슬러지 깊이별 농도와, 슬러지레벨을 실시간으로 전달받아, 슬러지 인발시점 및 인발량을 산정하고, 이에 따른 침사지, 제1 침전지, 포기조, 제2 침전지, 농축조에 설치된 펌프 및 밸브의 운전시점과 가동시간을 설정해서 출력시키도록 연속제어하며, 모니터링부에 각 기기의 동작상태를 표시하도록 프로그램제어하는 역할을 한다.
이하, 본 발명에 따른 다기능 슬러지 계면농도 측정장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
먼저, 세정부(140)에 포함되어 설치된 스마트슬러지센서모듈의 표면에 붙은 이물질을 에어샤워 및 워터샤워로 세정시킨다.
다음으로, 스마트슬러지센서모듈이 구동제어모듈의 제어신호에 따라 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 바닥방향쪽으로 수직이동하면서 레이저광을 이용한 Tx(발광), Rx(수광)에 의한 침전된 슬러지의 저농도 SS(부유물농도,㎎/ℓ), 고농도의 슬러지의 계면검출(m) 및 수심에 따른 슬러지 농도(%)를 측정하고, 측정한 데이터를 구동제어모듈로 전송시킨다.
다음으로, 영상감시부(120)를 통해 스마트슬러지센서모듈의 구동상태 및 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 상등수질의 영상을 촬영한 후, 화상화면데이터를 구동제어모듈로 전송시킨다.
다음으로, 구동제어모듈의 제어신호에 따라 히터부(130)가 영하의 기온에서 농도, 계면 측정실행시 동작되어 스마트슬러지센서모듈를 수용시키면서 히터열을 통해 스마트슬러지센서모듈의 동결을 방지시킨다.
다음으로, 데이터변환모듈(150)에서 구동제어모듈로부터 전송된 슬러지 농도 및 계면측정데이터를 교정시키고, 데이터처리한 후 센서의 상태 및 화상화면을 원격제어모듈로 전송시킨다.
다음으로, 구동제어모듈에서 스마트슬러지센서모듈에 측정한 슬러지농도데이터 및 계면측정데이터로부터 슬러지 계면과 상층부의 저농도 SS값을 검출한 후, 검출한 데이터값을 기준으로 스마트슬러지센서모듈의 적외선 레이저광 강도조절신호를 출력시킨다.
다음으로, 구동제어모듈에서 증폭률 모드변조로 고농도와 저농도의 변조된 값을 산출시켜서 산출시킨 계면측정데이터와 슬러지농도데이터를 데이터변환모듈로 전송시킨다.
다음으로, 구동제어모듈에서 계면측정이 완성된 시점일 경우에 빠른계측신호와 측정위치자동복귀신호를 보내어 위험지역에서의 계측시간과 스마트슬러지센서모듈의 상하이동시간을 최소화시켜, 스마트슬러지센서모듈의 유실 및 파손을 회피시키도록 회피제어시킨다.
끝으로, 원격설비제어모듈을 통해 스마트슬러지측정모듈과 유무선통신으로 연결되어 스마트슬러지측정모듈로부터 측정된 슬러지 깊이별 농도와, 슬러지계면을 실시간으로 전달받아, 슬러지 인발시점 및 인발량을 산정하고, 이에 따른 상하수도 및 폐수처리장의 침사지, 제1 침전지, 포기조, 제2 침전지, 농축조에 설치된 펌프 및 밸브의 운전시점과 가동시간을 설정해서 출력시키도록 연속제어하며, 모니터링부에 각 기기의 동작상태를 표시하도록 제어한다.
이러한 과정을 통해, 본 발명에서는 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 슬러지 깊이별 농도를 연속적으로 측정함으로서, 정확한 슬러지 인발시점 및 인발량을 산정하고, 이에 따른 설비(펌프, 밸브 등)의 운전시점 및 가동시간을 기준치에 맞게 설정할 수 있으며, 슬러지 인발량(인발농도)를 유지함으로서, 정확한 효율적인 설비운전 및 적절한 약품량을 연속투입할 수 있어 탈수기 처리효율을 극대화할 수 있고, 이로 인해 전력소비 및 약품비를 절감할 수가 있다.
1 : 다기능 슬러지 계면농도 측정장치 100 : 스마트슬러지측정모듈
110 : 스마트슬러지센서모듈 120 : 영상감시부
130 : 히터부 140 : 세정부
150 : 데이터변환모듈 200 : 원격설비제어모듈

Claims (7)

  1. 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조 일측에 설치되어, 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조에 침전된 슬러지의 저농도 SS(부유물농도,㎎/ℓ), 고농도의 슬러지의 계면검출(m) 및 수심에 따른 슬러지 농도(%)를 측정해서 실시간으로 원격설비제어모듈로 전송시키는 스마트슬러지측정모듈(100)과,
    스마트슬러지측정모듈과 유무선통신으로 연결되어 스마트슬러지측정모듈로부터 측정된 슬러지 깊이별 농도와, 슬러지계면을 실시간으로 전달받아, 슬러지 인발시점 및 인발량을 산정하고, 이에 따른 상하수도 및 폐수처리장의 침사지, 제1 침전지, 포기조, 제2 침전지, 농축조에 설치된 펌프 및 밸브의 운전시점과 가동시간을 설정해서 출력시키도록 연속제어하며, 모니터링부에 각 기기의 동작상태를 표시하도록 제어하는 원격설비제어모듈(200)로 구성되는 다기능 슬러지 계면농도 측정장치에 있어서,
    상기 다기능 슬러지 계면농도 측정장치(100)는
    구동제어모듈의 제어신호에 따라 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 바닥방향쪽으로 수직이동하면서 레이저광을 이용한 Tx(발광), Rx(수광)에 의한 침전된 슬러지의 저농도 SS(부유물농도,㎎/ℓ), 고농도의 슬러지의 계면검출(m) 및 수심에 따른 슬러지 농도(%)를 측정하고, 측정한 데이터를 구동제어모듈로 전송시키는 스마트슬러지센서모듈(110)와,
    스마트슬러지센서모듈의 구동상태 및 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 상등수질의 영상을 촬영한 후, 화상화면데이터를 구동제어모듈로 전송시키는 영상감시부(120)와,
    영하의 기온에서 농도, 계면 측정실행시 동작되어 스마트슬러지센서모듈를 수용시키면서 히터열을 통해 스마트슬러지센서모듈의 동결을 방지시키는 히터부(130)와,
    스마트슬러지센서모듈의 표면에 붙은 이물질을 에어샤워 및 워터샤워로 세정시키는 세정부(140)와,
    구동제어모듈로부터 전송된 슬러지 농도 및 계면측정데이터를 교정시키고, 데이터처리한 후 센서의 상태 및 화상화면을 원격제어모듈로 전송시키는 데이터변환모듈(150)과,
    상기 스마트슬러지센서모듈, 영상감시부, 히터부, 세정부, 데이터변환모듈과 연결되어 스마트슬러지센서모듈를 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 바닥방향으로 상하이동시키도록 제어시키고, 스마트슬러지센서모듈에 측정한 슬러지농도데이터 및 계면측정데이터로부터 슬러지 계면과 상층부의 저농도 SS값을 검출한 후, 검출한 데이터값을 기준으로 스마트슬러지센서모듈의 적외선 레이저광 강도조절신호를 출력시키고, 증폭률 모드변조로 고농도와 저농도의 변조된 값을 산출시켜서 산출시킨 계면측정데이터와 슬러지농도데이터를 데이터변환모듈로 전송시키며, 계면측정이 완성된 시점일 경우에 빠른계측신호와 측정위치자동복귀신호를 보내어 위험지역에서의 계측시간과 스마트슬러지센서모듈의 상하이동시간을 최소화시켜, 스마트슬러지센서모듈의 유실 및 파손을 회피시키도록 회피제어시키는 구동제어모듈(160)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 슬러지 계면농도 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 스마트슬러지센서모듈(110)은
    각 기기를 외압으로부터 보호하고 유입된 슬러지 기준으로 적외선 레이저의 발광(Tx)신호와 수광(Rx)신호가 수평의 동일선상에 위치되도록 지지하는 센서몸체부(111)와,
    센서몸체부의 일측에 위치되어, 슬러지 농도를 측정하기 위해 적외선레이저수광부로 적외선 레이저광을 발광시키는 적외선레이저발광부(112)와,
    적외선레이저발광부와 수평방향의 동일선상에 위치되어, 적외선레이저발광부에서 발광된 적외선레이저광이 슬러지를 지나 산란되어 입사된 적외선레이저광을 수광시키는 적외선레이저수광부(113)와,
    센서몸체부 중앙일측에 위치되어, 적외선레이저발광부에서 적외선레이저수광부로 지나가는 적외선레이저광 중 산란되어 입사된 적외선 레이저광을 측정하는 레퍼런스 센서부(114)와,
    적외선레이저발광부와, 적외선레이저수광부가 연결되어 적외선레이저발광부에 설정기준값 세기의 빛을 주사시키고, 적외선레이저수광부에서 수신된 빛을 빛 세기에 비례한 전기적 신호로 변환시켜 저농도, 고농도의 슬런지 농도와 슬러지 계면 데이터를 구동제어모듈로 전송시키도록 제어시키는 센서컨트롤러부(115)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 슬러지 계면농도 측정장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 센서몸체부(111)는
    강(Steel)을 1,000~1,050℃에서 30~60분 동안 균질화 처리하고, 균질화 처리된 강(Steel)의 표면을 #500, #1,000, #1,500 또는 #2,000 중 선택되는 어느 1의 샌드 페이퍼를 이용하여 연마처리하고, 연마처리된 강(Steel) 모재의 표면을 아세톤을 이용하여 10~15분 동안 초음파 세척을 하는 전처리 과정;과,
    상기 전처리 과정을 마친 강(Steel) 모재의 표면에 TiN, TiC, CrN, TiAlN, TiCrN 또는 TiZrN 중 선택되는 어느 1종 이상의 질화물계 코팅제로 코팅하는 과정;과,
    상기 질화물계 코팅제로 코팅을 마친 강(Steel) 모재를 400~900℃에서 진공로를 이용하여 N2 분위기에서 20~40분간 열처리하는 과정;을 거쳐 제조된 질화티타늄 코팅 강(Steel)으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 다기능 슬러지 계면농도 측정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구동제어모듈(160)은
    입력단자 PF0 일측에 스마트슬러지센서모듈의 온도센서가 연결되어, 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 온도를 센싱한 센싱데이터가 입력되고, 입력단자 PF1 일측에 회전드럼의 길이감지센서가 연결되어, 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조로 낙하한 케이블의 길이를 감지한 센싱데이터가 입력되며, 입력단자 PE 0 일측에 스마트슬러지센서모듈의 센서컨트롤러부가 연결되어, 스마트슬러지센서모듈로부터 측정된 슬러지농도데이터 및 계면측정데이터를 수신받고, 출력단자 PE 1 일측에 스마트슬러지센서모듈의 센서컨트롤러부가 연결되어, 스마트슬러지센서모듈에서 측정한 데이터를 송신시키라는 출력신호를 출력시키고, 출력단자 PE2 일측에 구동모터의 출력단자가 연결되어 구동모터의 구동을 멈추라는 브레이크 신호를 출력시키고, 출력단자 PE3 일측에 히터부가 연결되어, 히터부를 구동시키라는 히터신호를 출력시키며, 출력단자 PE4 일측에 세정부가 연결되어, 세정부를 구동시키는 클린신호를 출력시키고, 출력단자 PE5 일측에 구동모터가 연결되어, 구동모터를 정방향으로 회전시켜 케이블을 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조로 낙하시키도록 포워딩(FORWARD)신호를 출력시키며, 출력단자 PE6 일측에 구동모터가 연결되어, 구동모터를 역방향으로 회전시켜 케이블을 감아서 원위치시키도록 리버스(REVERSE)신호를 출력시키고, 출력단자 PE7 일측에 구동모터를 구동시키는 인버터부가 연결되어, 인버터부에 구동전류를 인아웃시키는 출력신호를 선택해서 출력시키며, 입력단자 PB0~PB7단자에 키입력부가 연결되어, 키입력부를 통해 선택된 신호가 입력되고, 출력단자 PA0~PA7, PC0, PC1, PC2, PC3,PC4 일측에 3상출력 옥탈 트랜스페런트 래치부를 통해 모니터링부가 연결되어 입력받은 각 기기의 동작상태, 펌프 및 밸브의 온/오프 동작여부, 상·하수의 유입량, 슬러지 배출량, 셋팅값을 8비트 어드레스로 설정해서 정수 첫째자리, 두번째자리, 소수점 첫째자리, 두번째자리로 표출시키도록 8비트 어드레스 설정값을 출력시키고, 출력단자 PG0일측에 스마트슬러지센서모듈의 센서컨트롤러부가 연결되어 센서컨트롤러부를 구동시키는 센서인에이블신호가 출력되며, 출력단자 PG1일측에 데이터변환모듈의 유무선통신모듈이 연결되어 유무선통신모듈을 구동시키는 광컨버터인에이블신호가 출력되고, 출력단자 PD7단자에 스마트슬러지센서모듈의 위치를 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 제1 포인트위치에 위치시키도록 제1포인트위치설정 신호를 출력시키고, 입력단자 PD6 일측에 엔코더부가 연결되어, 원격설비제어모듈로부터 각 기기를 구동시키는 원격제어신호를 입력받으며, 출력단자 PD5단자에 스마트슬러지센서모듈의 위치를 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 제2 포인트위치에 위치시키도록 제2 포인트위치설정 신호를 출력시키며, 출력단자 PD4단자에 스마트슬러지센서모듈의 위치를 상하수도 및 폐수처리장의 제1 침전지, 제2 침전지, 농축조의 제3 포인트위치에 위치시키도록 제3 포인트위치설정 신호를 출력시키고, 송신단자 PD3 일측에 유무선통신모듈의 TX단자가 연결되어, 계면측정데이터와 슬러지농도데이터를 원격설비제어모듈로 전송시키고, 수신단자 PD2 일측에 유무선통신모듈의 RX단자가 연결되어, 원격설비제어모듈로부터 제어신호를 수신받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 슬러지 계면농도 측정장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구동제어모듈(160)은
    적외선레이저발광부(112), 적외선레이저수광부(113) 사이의 슬러지의 탁도에 따른 빛의 감쇄가 발생하여 탁도가 클수록 수신된 빛의 세기는 약해져서 전기적 출력신호도 작게 출력되며, 반대로 빛의 산란되는 값이 선형적으로 측정되고, 이로 인해 부유물의 측정 농도 역시 비례적으로 출력시키도록 제어시키는 슬러지농도출력제어부(164)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 슬러지 계면농도 측정장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구동제어모듈(160)은
    진동센서를 통한 진동값과, 자이로 센서를 통한 각속도값을 기준으로 설정된 기준값 이상이 나오면, 회피모드를 구동시켜 계측시간의 평균시간에 비해 50~70%로 최소화시키도록 스마트슬러지측정모듈의 센서컨트롤로부로 캘리브레이션(Calibration)을 빨리하라는 빠른계측신호를 보내고, 이와 동시에 회전드럼의 회전속도를 높여서 측정위치로 자동복귀시키도록 측정위치자동복귀신호를 출력 회피시키는 회피제어알고리즘엔진부(165)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 슬러지 계면농도 측정장치.
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