KR101409678B1 - 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 램프구간이나 비탈진 구간의 도로 바닥면에 발열선이 매설되어 겨울철에 쌓여 있는 눈을 녹여 결빙되는 것을 방지할 수 있도록 한 융설장치의 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 램프구간이나 비탈진 구간의 도로 바닥면에 매설되어 발열이 이루어지도록 하는 발열선과, 상기 도로 바닥면의 강설을 감지하는 강설감지부와, 상기 강설감지부에 의해 인가되는 신호에 의해 발열선에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부에서 발열선으로 인가되는 기동전류가 안정적으로 공급되도록 하는 전압조절부로 이루어지되 상기 전압조절부는, 상기 전원공급부에서 발열선으로 흐르는 전압을 일정 시간별로 일정 전류량만 흐르도록 설정하는 타이머와; 상기 타이머와 연결되어 상기 발열선으로 공급되는 전류의 흐름을 제어하는 전압비례제어부와; 상기 전압비례제어부와 연결되어 제어된 신호에 따라 전압을 변환 및 조절할 수 있도록 하는 전압변환부;를 포함하여서 된 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템을 특징으로 한다.

Description

기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템 {A control system of snow melting device}

본 발명은 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 램프구간이나 비탈진 구간의 도로 바닥면에 발열선이 매설되어 겨울철에 쌓여 있는 눈을 녹여 결빙되는 것을 방지할 수 있도록 한 융설장치의 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 겨울철 폭설로 도로에 눈에 내려 결빙되는 경우에는 차량 사고와 보행자의 안전사고가 발생되는 원인이 되고 있다.

특히 도로의 램프구간이나 지하주차장 진입도로 등과 같은 비탈진 구간은 경사가 급격하여 노면의 동결시 큰 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 이러한 구간에는 상시적으로 결빙을 방지하기 위한 노력이 필요하다.

종래에는 주로 염화칼슘 등의 약품 등을 살포하여 융설하거나, 모래 등을 도로에 뿌려 미끄러짐 사고를 방지하였다. 그러나, 갑자기 폭설이 내리는 경우는 염화칼슘 또는 모래를 도로에 직접 살포해야 하므로 신속한 융설작업이 불가능하게 되며, 많은 시간과 인원, 및 장비를 필요로 하게 된다. 또한, 염화칼슘은 살포 후에 차량 또는 시설물 등을 부식시킬 수가 있으며, 강설량에 따라서는 빠른 융설 효과를 기대하기가 어려운 문제점 등이 발생하게 된다.

또한, 선행기술로서 개시된 특허 제10-1080464호에서는 제1 매트; 상기 제1 매트와 물리적으로 결합 또는 분리 가능한 제2 매트; 상기 제1 매트와 상기 제2 매트에 열을 가하는 열선; 상기 제1 매트와 상기 제2 매트를 연결하는 연결 호스; 상기 제1 매트에 결합되며, 상기 연결 호스의 일 지점이 부착된 상태로 수납되는 제1 수납부; 상기 제2 매트에 결합되며, 상기 연결 호스의 다른 지점이 부착된 상태로 수납되는 제2 수납부; 및 강설을 감지하는 센서;를 포함하고, 상기 센서에 의해 강설이 감지되면, 상기 열선에 전류가 인가되고, 상기 연결 호스가 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부 안에 수납되면, 상기 제1 매트와 상기 제2 매트가 물리적으로 결합되고, 상기 연결 호스가 상기 제1 수납부와 상기 제2 수납부 밖으로 연장되면, 상기 제1 매트와 상기 제2 매트는 상기 연결 호스에 의해 연결 상태를 유지하면서 물리적으로 분리되는 구성으로 열선을 이용하여 매트에 열을 가하여 쌓이는 눈을 녹일 수 있게 되어, 결빙을 방지하도록 한 구조로 이루어져 있다.

그러나 상기와 같은 융설장치에서는 많은 구성이 소요되고 구조가 복잡하여 시스템을 구축하는 시간이 오래 소요될 뿐 아니라 여러 장치 및 그 설치 등과 관련된 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 구조를 포함하는 통상의 융설장치에서 발열장치에 공급되는 전원의 공급량인 전류는 온도감지부에 의해 감지되는 외기온도에 따라 공급량은 달라지게 되는데, 이를 보다 구체적으로 설명하면, 외기온도와의 차이가 심할수록 발열장치에 공급되는 전류의 공급량의 폭은 더욱 커지게 되고, 상기 전류의 공급량이 한계 이상으로 커지게 되면 전류충격이 발생하게 되며, 이러한 전류충격은 누전차단기를 단락시키는 등의 문제점을 유발하는 등 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 램프구간이나 비탈진 구간의 도로 바닥면에 발열선이 매설되어 겨울철에 쌓여 있는 눈을 자동으로 녹여 결빙이 되는 것을 방지할 수 있도록 하면서 과대초기 기동전류를 위상비례 제어할 수 있도록 타이머가 구비된 발열선에 공급되는 전류를 일정 시간별로 일정 전류량이 공급되도록 하되, 상기 시간 및 전류량은 부하용량에 따라 조절이 가능하도록 하여 발열선에 전류를 안정적으로 공급할 수 있도록 한 것이다.

또한, 본 발명에 의한 전압조절부는 중앙통제실, 경비실 등에서 모든 작동상태를 감시 및 제어를 하여 누전, 과부하 등 전기 구성부품의 손상을 방지할 수 있도록 한 원격감시시스템을 제공함에 있다.

본 발명은 램프구간이나 비탈진 구간의 도로 바닥면에 매설되어 발열이 이루어지도록 하는 발열선과, 상기 도로 바닥면의 강설을 감지하는 강설감지부와, 상기 강설감지부에 의해 인가되는 신호에 의해 발열선에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부에서 발열선으로 인가되는 기동전류가 안정적으로 공급되도록 하는 전압조절부로 이루어지되 상기 전압조절부는, 상기 전원공급부에서 발열선으로 흐르는 전압을 일정 시간별로 일정 전류량만 흐르도록 설정하는 타이머와; 상기 타이머와 연결되어 상기 발열선으로 공급되는 전류의 흐름을 제어하는 전압비례제어부와; 상기 전압비례제어부와 연결되어 제어된 신호에 따라 전압을 변환 및 조절할 수 있도록 하는 전압변환부;를 포함하여서 된 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템을 특징으로 한다.

상기 발열선에 공급되는 전원은 전원공급부를 통해 공급이 이루어지되 바닥면의 강설여부를 감지하는 강설감지센서의 감지여부에 따라 전원공급부의 전원이 자동으로 제어되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 발열선 및 전압조절부의 일측에 경보부를 연결하여 발열선 및 전압조절부의 오작동 혹은 고장이 발생할 경우 경보를 울리도록 하는 경보부를 포함하여서됨을 특징으로 한다.

상기 강설감지부에서 측정된 측정 데이터 신호에 대해 정확한 송신이 이루어지도록 제어하는 마이크로콘트롤러와, 상기 마이크로콘트롤러에 의해 인가된 융설감지신호를 원격 감지 위해 송신하도록 구비된 통신부와; 상기 통신부를 통해 수신된 데이터 신호를 원격지에서 유무선수신하여 모니터링하고 전원공급부를 제어할 수 있도록 하는 중앙제어장치;를 포함하여서 됨을 특징으로 한다.

상기 통신부를 통해 수신된 발열장치의 상태 및 이상 감지신호를 원격지에서 휴대용 무선장비로 수신하는 것을 포함하되 휴대용 무선장비는 모바일 임베디드 프로세서기반의 PDA임을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템은, 램프구간이나 비탈진 구간의 도로 바닥면에 발열선이 매설되어 겨울철에 쌓여 있는 눈을 자동으로 녹여 결빙이 되는 것을 방지할 수 있도록 하면서 타이머가 구비된 전압조절부를 구비하여 발열선에 공급되는 전류를 일정 시간별로 일정 전류량이 공급되도록 하되, 상기 시간 및 전류량은 부하용량에 따라 조절이 가능하도록 하여 발열선에 전류를 안정적으로 공급할 수 있도록 함으로써 도로 바닥면의 결빙을 방지하고 발열선의 제어 및 관리효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 발열선에 의해 도로 바닥면의 결빙을 방지하면서도 발열선의 누전, 과부하 등 다양한 원인에 의하여 전기 구성부품이 손상되는 것을 중앙통제실에서 모니터링 및 제어함으로써 모든 현황의 안전사고의 발생을 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템 구성에서 원격 감시 및 작동시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 의한 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템에서 도로 바닥면에 매설되는 발열선의 배치실시예를 나타낸 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 램프구간이나 비탈진 구간의 도로 바닥면에 매설되어 발열이 이루어지도록 하는 발열선(10)과, 상기 도로 바닥면의 강설을 감지하는 강설감지부(20)와, 상기 강설감지부(20)에 의해 인가되는 신호에 의해 발열선(10)에 전원을 공급하는 전원공급부(30)와, 상기 전원공급부(30)에서 발열선(10)으로 인가되는 기동전류가 안정적으로 공급되도록 하는 전압조절부(40)로 이루어지되 상기 전압조절부(40)는, 상기 전원공급부(30)에서 발열선(10)으로 흐르는 전압을 일정 시간별로 일정 전류량만 흐르도록 설정하는 타이머(42)와; 상기 타이머(42)와 연결되어 상기 발열선(10)으로 공급되는 전류의 흐름을 제어하는 전압비례제어부(44)와; 상기 전압비례제어부(44)와 연결되어 제어된 신호에 따라 전압을 변환 및 조절할 수 있도록 하는 전압변환부(46);를 포함하여서 된 것을 특징으로 한다.

상기 발열선(10)은 정온전선, 히텅케이블, 정전력히터 열선 등을 사용하여 램프구간이나 비탈진 구간의 도로 바닥면 결빙을 방지하기 위해 도로 바닥면에 매설하되 도로 바닥면에 매설된 발열선(10)은 전원선으로 전원공급부(30)에 연결되도록 하여 전원공급부(30)에서 발열선(10)에 전원을 공급하게 되면 발열선(10)은 그 자체가 지닌 전기저항에 의해 가열되면서 도로 바닥면에 열을 가하게 되어 도로 바닥면에 쌓이는 눈을 자동으로 융설하여 눈이 결빙되는 것을 방지하게 된다.

상기에서 발열선(10)의 설치 형태 및 발열선(10)에 전원을 인가하기 위한 배선 방식도 예시적인 것과 다르게 구현이 가능하며 예를 들어, 발열선(10)의 설치 형태를 가로 방향이 아닌 세로방향으로 변형하는 것이 가능함은 물론이다.

상기 강설감지부(20)는 도로 바닥면에서 눈이 내릴 경우 일정온도 이하인 경우 및 일정습도이상을 동시에 만족하는 경우 강설을 판단하도록 되어 있는 통상적인 시스템이나 이와 유사한 구조의 로 이루어질 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 발열선(10)에 공급되는 전원은 전원공급부(30)를 통해 공급되도록 하는데, 바닥면의 강설여부를 감지하는 강설감지부(20)의 감지여부에 따라 전원공급부(30)의 전원이 자동으로 제어되도록 한다.

상기와 같이 전원공급부(30)를 통해 발열선(10)에 전원을 공급하여 상기 발열선(10)을 발열시키는 경우는 주로 동절기에 주로 이루어지는데 외기온도가 너무 낮은 경우에 발열선(10)에 전류를 공급하게 되면 발열선(10)은 온도로 올리기 위해 발열량이 많아지게 될 것이고, 그로 인해 발열선(10)에 공급되는 전류는 급속도로 증가하게 되는 전류충격이 발생하게 되므로, 이를 방지하기 위해 전원공급부(30)의 전원은 전압조절부(40)를 통해 발열선(10)에 공급되도록 한다.

여기서, 상기 전압조절부(40)는. 상기 전원공급부(30)에서 발열선(10)으로 흐르는 전압을 일정 시간별로 일정전류량만 흐르도록 설정하는 타이머(42)와; 상기 타이머(42)와 연결되어 상기 발열선(10)로 공급되는 전류의 흐름을 제어하는 전압비례제어부(44)와; 상기 전압비례제어부(44)와 연결되어 제어된 신호에 따라 전압을 변환 및 조절할 수 있도록 하는 전압변환부(46);로 이루어진다.

이때, 상기 타이머(42)와 전압비례제어부(44)는 전원공급부(30)에서 발열선(10)으로 공급되는 전류량을 제어하는 구성요소로서, 이를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 타이머(42)는 전원공급부(30)에서 발열선(10)에 흐르는 전류가 정격전류값에 이르는 시간을 설정해 주는 것으로, 상기 타이머(42)에 시간을 설정할 때에는 상기 바닥면을 융설할 수 있는 정도의 온도에 이르도록 하되, 정격전류 이상으로 증가하지 아니하는 최소한의 시간으로 설정하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 타이머(42)를 통해 설정되는 시간은 발열선(10)에 인가되어야 하는 전류량 혹은 부하용량에 따라 조절가능한데, 상기와 같은 시간은 타이머(42)의 일측에 형성된 타이머 조절부를 통해 조절가능하도록 하는 것도 가능하다.

또한, 상기와 같이 조절되는 초기 기동전류의 공급시간 동안 상기 기동전류가 일정한 정격전류에 이르도록 하는 것이 가장 바람직하며, 이는 타이머(42)와 연결된 전압비례제어부(44)를 통해 전압증가속도의 제어가 가능해진다.

또한, 상기 전압조절부(40)는 일정 시간별로 전류공급량이 조절되도록 설정한 타이머(42)에 따라 발열선(10)에 인가되는 전압에 대한 증가속도를 비례적으로 제어하되, 정격 전류에 이르게 되면 전류공급부의 전류가 발열선(10)로 직통으로 공급되도록 하는 것도 바람직하다.

또한, 상기의 발열선(10) 및 전압조절부(40)의 일측에 경보부(50)를 연결하여 상기 발열선(10) 및 전압조절부(40)가 오작동하거나 고장이 발생하는 경우에는 경보부(50)를 통해 경보가 울리도록 함으로써 관리자로 하여금 신속하게 대응할 수 있도록 한다.

즉, 전압조절부(40)의 일측을 경보부(50)의 일측과 연결하여 전압조절부(40)가 오작동하거나 고장이 발생한 경우에는 경보부(50)가 울리도록 하는 것이 바람직한데, 보다 구체적으로는 경보부(50)의 일측을 전압조절부(40)를 구성하는 전압비례제어부(32) 및 전압변환부(46)의 일측에 연결하되, 상기 전압비례제어부(44) 및 전압변환부(46)에 경보부(50)를 연결할 때에는 전압비례제어부(44) 및 전압변환부(46)의 입력측과 출력측 모두를 경보부(50)에 연결하여, 입력과 출력이 올바르게 이루어지는지 여부에 따라 오류가 발생하면 경보부(50)가 울리도록 한다.

즉, 전압비례제어부(44) 및 전압변환부(46)의 전류 입력이 이루어지지 아니하는 경우, 전류입력은 이루어지는데 출력이 이루어지지 아니하는 경우, 전류입력은 이루어지지 아니하는데 출력이 이루어지는 경우 등과 같은 오류가 발생하게 되면 자동으로 경보부(50)가 울리도록 하는 것이다.

또한, 발열선(10)도 경보부(50)와 연결하여 발열선(10)이 오작동되거나 단선되는 경우에는 경보부(50)가 자동으로 울리도록 함으로써 관리자로 하여금 발열선(10)의 고장에 대해 신속하게 대응할 수 있도록 하는 것도 가능하며, 이를 위해 상기 발열선(10)을 경보부(50)와 연결할 때에는 발열선(10)의 일측단과 타측단을 경보부(50)에 함께 연결하여 상기 일측단에서 감지되는 전류신호와 타측단에서 감지되는 전류신호에 차이가 발생하는 경우에는 발열선(10)에 오류 혹은 고장이 발생한 것으로 파악하고 자동으로 경보부(50)가 울리도록 한다.

상기와 같은 경보부(50)를 구성하는 경보수단은 알람이나 부저 등으로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 경보부(50)의 일측에 통신수단을 형성하여 통신망 혹은 통신선을 통해 관리사무소 등에 원격으로 경보를 알려주도록 하는 것도 가능하도록 하여 관리자로 하여금 신속하게 대응할 수 있도록 한다.

한편, 상기 강설감지부(20)에서 측정된 측정 데이터 신호에 대해 정확한 송신이 이루어지도록 제어하는 마이크로콘트롤러(60)와, 상기 마이크로콘트롤러에 의해 인가된 강설감지신호를 원격 감지 위해 송신하도록 구비된 통신부(70)와; 상기 통신부를 통해 수신된 데이터 신호를 원격지에서 유무선수신하여 모니터링하고 전원공급부를 제어할 수 있도록 하는 중앙제어장치(80);를 더 포함할 수 있다.

상기 중앙제어장치(80)는, 발열선(10)이 손상되는 경우에 중앙제어장치를 통해 전원공급부(30)의 전원을 차단할 수 있도록 하되 전원공급부(30)는 입력단에 전원을 차단할 수 있도록 유무선 수신기를 설치하고 상기 유무선 수신기로 전원 차단 신호를 전송할 수 있는 유무선 송신기를 중앙제어장치(80)에서 전원을 자동으로 차단할 수 있도록 하는 주지된 원격 전원차단장치(30a)가 설치됨이 바람직하다.

또한, 중앙제어장치(80)에서는 상기 통신부를 통해 수신된 강설량 및 발열선 의 오류 감지신호를 원격지에서 휴대용 무선장비로 수신하는 것을 포함하되 휴대용 무선장비는 모바일 임베디드 프로세서 기반의 PDA를 사용함이 바람직하며, 이러한 휴대용 무선장비를 통해 중앙제어장치(80)가 설치된 장소를 벗어난 상태에서도 관리자는 실시간 배관파이프의 파손여부를 감지하여 관리자로 하여금 신속한 대응이 가능하도록 한다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

10 : 발열선 20 : 강설감지부
30 : 전원공급부 30a : 원격 전원차단장치
40 : 전압조절부 42 : 타이머
44 : 전압비례제어부 46 : 전압변환부
50 : 경보부 60 : 마이크로콘트롤러
70 : 통신부 80 : 중앙제어장치

Claims (5)

1. 램프구간이나 비탈진 구간의 도로 바닥면에 매설되어 발열이 이루어지도록 하는 발열선과, 상기 도로 바닥면의 강설을 감지하는 강설감지부와, 상기 강설감지부에 의해 인가되는 신호에 의해 발열선에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부에서 발열선으로 인가되는 기동전류가 안정적으로 공급되도록 하는 전압조절부로 이루어지되 상기 전압조절부는, 상기 전원공급부에서 발열선으로 흐르는 전압을 일정 시간별로 일정 전류량만 흐르도록 설정하는 타이머와; 상기 타이머와 연결되어 상기 발열선으로 공급되는 전류의 흐름을 제어하는 전압비례제어부와; 상기 전압비례제어부와 연결되어 제어된 신호에 따라 전압을 변환 및 조절할 수 있도록 하는 전압변환부;를 포함하고,
   상기 발열선에 공급되는 전원은 전원공급부를 통해 공급이 이루어지되 바닥면의 강설여부를 감지하는 강설감지센서의 감지여부에 따라 전원공급부의 전원이 자동으로 제어되도록 하며,
   상기 강설감지부에서 측정된 측정 데이터 신호에 대해 정확한 송신이 이루어지도록 제어하는 마이크로콘트롤러와, 상기 마이크로콘트롤러에 의해 인가된 융설감지신호를 원격 감지 위해 송신하도록 구비된 통신부와; 상기 통신부를 통해 수신된 데이터 신호를 원격지에서 유무선수신하여 모니터링하고 전원공급부를 제어할 수 있도록 하는 중앙제어장치;를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 발열선 및 전압조절부의 일측에 경보부를 연결하여 발열선 및 전압조절부의 오작동 혹은 고장이 발생할 경우 경보를 울리도록 하는 경보부를 포함하여서됨을 특징으로 하는 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 통신부를 통해 수신된 발열장치의 상태 및 이상 감지신호를 원격지에서 휴대용 무선장비로 수신하는 것을 포함하되 휴대용 무선장비는 모바일 임베디드 프로세서기반의 PDA임을 특징으로 하는 기동전류를 제어하는 자동 전압조절부가 구비된 융설장치의 제어 시스템.
   

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