KR101385302B1

KR101385302B1 - 자동 보정기능을 구비한 디지털 우량계

Info

Publication number: KR101385302B1
Application number: KR1020120120370A
Authority: KR
Inventors: 김동채; 김찬송
Original assignee: 코리아디지탈 주식회사
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-04-29

Abstract

강우량을 보다 정확하게 계측하기 위한 디지털 우량계가 개시된다. 이를 위하여, 본 발명은 강우량의 강도에 따라 자동 보정 기능을 갖는 디지털 우량계로서, 강우량을 유입하는 트임부; 상기 트임부로부터 배출된 강우량을 깔대기부를 통해 유입하여 채우고, 채움에 따라 전도가 일어나는 버켓부; 상기 버켓부에서 전도가 발생될 경우 상기 전도에 따른 전도 회수를 감지하고, 상기 감지된 전도 회수에 따라 각기 다른 전도속도 신호를 생성하는 전도 감지부; 및 상기 전도 감지부에서 생성된 전도속도 신호를 저장하고, 상기 전도속도 신호마다 오차보정 계수를 달리 적용하여 연산하는 디지털 연산부;를 포함하는 디지털 우량계가 제공된다.
이로써, 본 발명은 전도 회수에 따른 보정 계수를 자동적으로 반영함으로써 강우량의 많고 적음에 따른 불확도를 자동 보정하게 되어 강우량의 정확도를 높일 수 있다.

Description

자동 보정기능을 구비한 디지털 우량계 {DIGITAL RAINFALL RAIN-GAUGE WITH AUTOMATIC AMENDING FEATURE}

본 발명은 디지털 우량계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강우량을 보다 정확하게 계측하기 위한 디지털 우량계에 관한 것이다.

종래에는 강우량을 계측하기 위하여 강우량을 용기내에 모아두고 그 용기 내에 저장된 강우량의 양을 측정하는 저수형 우량계를 사용하였거나 최근에는 전도 버켓(Tipping Bucket)을 우량계의 내부에 설치한 후 전도시에 발생된 전기적 신호를 측정하는 전도형 우량계를 사용하여 왔다.

상기 전도형 우량계는 크게 단일 버켓 전도형 우량계와 다중 전도형 우량계로 나뉜다. 통상 강우량의 계측은 이슬비와 같이 강우 강도가 현저히 작은 경우부터 강우강도가 매우 큰 호우에 이르기까지 다양한 자연현상을 측정해야 되므로 그 강우량을 적정수준의 정밀도로 측정할 수 있는 장치가 필요하다. 이러한 장치가 바로 단일 버켓 전도형 우량계이다.

그러나, 상기 단일 버켓 전도형 우량계는 버켓의 용량이 작으면 강우강도가 작은 강우량을 정밀하게 측정할 수는 있으나 강우강도가 큰 호우 측정 시 오차가 크게 발생되었고, , 반대로 버켓의 용량이 크면 강우강도가 큰 호우의 우량을 정밀하게 측정할 수는 있으나 강우강도가 작은 강우에서는 측정오차가 크게 발생되는 문제점이 있었다.

이를 해결하고자 다중 전도형 우량계가 등장하게 되었는데 이는 2011년 05월 11일자로 출원된 한국등록특허 제1146330호에서 개시되었다. 그러나 상기 다중 전도형 우량계는 크기가 다른 2개 이상의 버킷을 이중 또는 다중으로 하는 구조를 가지고 있기 때문에 크기가 커지고, 구동부가 2개 이상이 구비되어야만 하므로 고장이 발생될 확률이 매우 높은 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 강우강도가 크고 작은 경우에 불문하고, 강우강도에 따른 오차를 자동 보정 함으로써 정밀하게 강우량을 측정할 수 있는 디지털 우량계를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 강우량의 강도에 따라 자동 보정 기능을 갖는 디지털 우량계로서, 강우량을 유입하는 트임부; 상기 트임부로부터 배출된 강우량을 깔대기부를 통해 유입하여 채우고, 채움에 따라 전도가 일어나는 버켓부; 상기 버켓부에서 전도가 발생될 경우 상기 전도에 따른 전도 회수를 감지하고, 상기 감지된 전도 회수에 따라 각기 다른 전도속도 신호를 생성하는 전도 감지부; 및 상기 전도 감지부에서 생성된 전도속도 신호를 저장하고, 상기 전도속도 신호마다 오차보정 계수를 달리 적용하여 연산하는 디지털 연산부;를 포함하는 디지털 우량계가 제공된다.

여기서, 본 발명의 일 관점에 따른 상기 디지털 연산부는 시간당 상기 전도 횟수, 상기 버킷부의 용량 및 상기 트임부의 면적값을 이용하여 전도속도를 계산하고, 상기 계산된 전도속도에 기초하여 각기 다른 상기 오차보정 계수값을 도출하여 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 관점에 따른 상기 디지털 연산부는 상기 오차보정 계수를 적용한 결과를 이용하여 변화되는 상기 강수량을 계산할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 강우량의 많고 적음의 정도를 알 수 있는 버킷부의 전도회수를 감지하고, 감지된 전도 회수에 따른 보정 계수를 자동적으로 반영하여 계산함으로써, 강우량의 많고 적음에 따른 불확도를 자동 보정하게 되어 강우량의 정확도를 높이는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 시간당 전도 횟수, 버킷부의 용량과 트임부의 면적값을 이용하여 미리 전도속도와 오차보정 계수를 도출해냄으로써, 전도 감지부에 의해 생성된 각기 다른 전도속도 신호에 자동적으로 반영하여 오차 보정이 계산됨으로써 더욱 정확한 강우량 예측이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 우량계(100)을 예시적이고 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 연산부(140)에서의 오차보정 계수와 강수량 계산을 위한 흐름을 나타낸 순서도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 우량계(100)을 예시적이고 간략하게 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 우량계(100)는 강우량의 강도에 따라 자동 보정 기능을 수행하기 위하여 트임부(110), 버켓부(120), 전도 감지부(130) 및 디지털 연산부(140)를 포함하여 구성된다.

먼저, 본 발명에 따른 트임부(110)는 디지털 우량계(100)의 몸체(101) 상단에 배치되어 강우량을 유입한다. 이때, 트임부(110)로 유입되는 강우량은 유입되는 강우량의 정도에 따라 다르다.

다음으로, 본 발명에 따른 버켓부(120)는 트임부(110)로부터 배출된 강우량을 깔대기부(102)를 통해 유입하여 채우고, 강우량이 채워지면 전도가 일어난다. 이때, 전도가 발생되는 경우는 강우량의 정도에 따라 빠르게 또는 느리게 전도되는 등 다양한 결과가 발생될 것이다.

다음으로, 본 발명에 따른 전도 감지부(130)는 버켓부(120)에서 전도가 발생될 경우 전도에 따른 전도 회수를 감지한다. 이러한 전도 감지부(130)는 버켓부(120)의 움직임을 감지하는 움직임 센서, 버켓부(120)의 위치를 감지하는 위치 감지센서 등 버켓부(120)의 전도 현상을 감지할 수 있는 센서를 포함한 모듈이라면 무방하다.

무엇보다도, 본 발명에 따른 전도 감지부(130)는 감지되어진 전도 회수에 따라 각기 다른 전도속도 신호를 생성한다. 결국, 트임부(110)로부터 유입된 강수량이 깔때기부(102)를 통해 버켓부(120)에 흘러들어가 채워지면 버켓부(120)가 전도되어 각기 다른 전도속를 갖는 전기적인 신호가 전도 감지부(130)에서 발생되는 원리와 같다.

이와 같이 발생된 전기적인 신호는 전도될 때 마다 전도 감지부(130)에서 생성되어져 강우량이 많고 적음에 따라 전도 속도가 다르게 나타나므로 이에 따른 전기적인 신호의 반복 속도도 다르게 되는 것과 일맥상통한다.

다음으로, 본 발명에 따른 디지털 연산부(140)는 전도 감지부(130)에서 생성된 전도속도 신호를 저장하고, 저장된 전도속도 신호마다 오차보정 계수를 달리 적용하여 연산한다.

여기에 적용되는 오차보정 계수는 버킷부(120)의 전도되는 반복 속도에 버킷부(120)의 강우량 용적률을 적산 하므로서 시간당 강우량을 알 수 있지만 강우량의 많고 적음에 따른 오차가 전혀 보정되어있지 않은 값이다.

이에 따라, 강우량이 많고 적음에 따른 오차보정 계수를 도출하기 위해서는 강우량계 교정시 일정의 강우량을 트임부(110)로 예컨대 2회 이상의 다른 강도로 흘려보낼 때 동일한 강우량이라도 강도(강우량의 많고 적음을 의미) 따라 버킷부(120)의 전도 회수가 다름을 확인하였다.

이럴 경우, 상기 오차보정 계수는 강유량의 강도에 따른 버킷부(120)의 전도회수 오차율을 회귀분석모형과 수학적 전개를 통하여 선형함수관계로 도출하고, 이를 수식화하여 연산하게 되면, 정량화된 오차값을 획득할 수 있게 되는 것이다. 획득된 오차보정 계수는 디지털 연산부(140)의 제어에 따라 저장된 후, 전도 감지부(130)를 제어하여 제공받은 전도속도 신호에 반영하여 연산처리에 쓰이게 된다.

이와 같이, 이미 구조적으로 알고있는 트임부의 면적과, 1회의 버킷부의 전도 회수에 따른 강우량(버킷부의 용량)을 알고 있으므로, 강우량의 많고 적음에 따른 오차보정이 되어있지 않는 강우량에 버킷부의 전도 속도에 따른 오차계수를 반영함으로써, 보다 정확한 강우량 값을 알 수 있는 장점을 준다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 연산부(140)에서의 오차보정 계수와 강수량 계산을 위한 흐름을 나타낸 순서도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 연산부(140)는 먼저 초기 설정치를 입력받아 저장한다. 이때, 초기 설정치는 강우량의 많고 적음의 정도를 확인하는데 필요한 임의의 시간(t), 버킷부(120)의 용량(Vb), 트임부(110)의 면적(A)을 포함한다.

이후, 본 발명에 따른 디지털 연산부(140)는 버킷부(120)에 채워지는 강수량의 상태량을 감지하여 저장한다. 이때, 상기 상태량은 버킷부(120)의 전도 회수(nb)와 미리 저장된 임의의 시간(t)을 포함한다.

이후, 본 발명에 따른 디지털 연산부(140)는 강우량의 강도를 달리하고자 시간당 흘리는 강유량을 2회 이상 달리하여 버킷부(120)로 흘려 보낼 때 앞서 저장된 전도 회수(nb)와 임의의 시간(t)를 이용하여 하기의 (식 1)과 같이 버킷부(120)의 시간당 전도 속도(θ₁)를 연산하여 저장한다.

θ₁=nb/dt (식 1)

이후, 본 발명에 따른 디지털 연산부(150)는 저장된 시간(t)과 전도 속도(θ₁)에 의한 오차 계수 실도출을 위하여 하기의 (식 2)와 같이 함수화하여 오차보정 계수(c)를 도출하여 저장한다.

ｃ＝ｆ（ｔ，θ₁） (식 2)

이와 같이, 오차보정 계수가 도출되면, 도출된 오차보정 계수는 전도 감지부(130)로부터 획득한 전도속도 신호마다 오차보정 계수를 달리 적용하여 연산하는데 사용된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 디지털 연산부(150)는 하기의 (식 3)에 의하여 보다 정확한 강우량을 계산하게 되고, 이를 전기적 신호로 변환하여 디지털 우량계(100)의 표시화면에 표시하게 된다.

θ=（Ｖｂ×θ₁×ｔ×ｃ）／Ａ (식 3)

이와 같이, 본 실시예에서는 강우량의 많고 적음에 따른 불확도를 자동 보정하여 강우량의 정확도를 높이는데 매우 효과적이다.

이상에서와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

100 : 디지털 우량계 101 : 우량계 몸체
102 : 깔대기부 110 : 트임부
120 : 버켓부 130 : 전도 감지부
140 : 디지털 연산부

Claims

강우량의 강도에 따라 자동 보정 기능을 갖는 디지털 우량계로서,
강우량을 유입하는 트임부;
상기 트임부로부터 배출된 강우량을 깔대기부를 통해 유입하여 채우고, 채움에 따라 전도가 일어나는 버켓부;
상기 버켓부에서 전도가 발생될 경우 상기 전도에 따른 전도 횟수를 감지하고, 상기 감지된 전도 횟수에 따라 각기 다른 전도속도 신호를 생성하는 전도 감지부; 및
상기 전도 감지부에서 생성된 전도속도 신호를 저장하고, 상기 전도속도 신호마다 오차보정 계수를 달리 적용하여 연산하는 디지털 연산부;
를 포함하는 디지털 우량계.
제 1항에 있어서,
상기 디지털 연산부는,
시간당 상기 전도 횟수, 상기 버켓부의 용량 및 상기 트임부의 면적값을 이용하여 전도속도를 계산하고, 상기 계산된 전도속도에 기초하여 각기 다른 상기 오차보정 계수의 값을 도출하여 적용하는 것을 특징으로 하는 디지털 우량계.
제 2항에 있어서,
상기 디지털 연산부는,
상기 오차보정 계수를 적용한 결과를 이용하여 변화되는 상기 강우량을 계산하는 것을 특징으로 하는 디지털 우량계.