KR101431190B1 - The measurement device for change of moisture content in soils and measurement method using the same - Google Patents

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KR101431190B1
KR101431190B1 KR1020130013786A KR20130013786A KR101431190B1 KR 101431190 B1 KR101431190 B1 KR 101431190B1 KR 1020130013786 A KR1020130013786 A KR 1020130013786A KR 20130013786 A KR20130013786 A KR 20130013786A KR 101431190 B1 KR101431190 B1 KR 101431190B1
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soil layer
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moisture
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송영석
조용찬
채병곤
김경수
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한국지질자원연구원
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Abstract

The present invention relates to a device for measuring changes in moisture in a soil layer and a measuring method using the same. The device can measure changes in a moisture content and the depth of rainfall permeation of a soil layer by inserting an inner container unit into the soil layer and sensing a reduction amount and an increasing amount of moisture inside the soil layer through a load cell unit and a side surface sensor unit. The device comprises an inner container unit wherein a storing space is formed in order to store a sample of a soil layer; a load cell unit which measures the weight of the sample stored in the inner container unit in real time; an outer container unit wherein a storing space is formed in order to store the inner container unit and the load cell unit, and supports such that the inner container unit can be positioned on the stored load cell unit; a cover unit which stores the outer container unit by including a storing space therein, and supports the position of the stored outer container unit by being fixated to the ground; and a moisture change amount calculating unit which is electrically connected with the load cell unit, and calculates the changing amount of moisture contained in the soil layer based on changes in the weight value of the soil layer sample measured over time.

Description

토층 내 수분변화 측정장치 및 이를 이용한 수분변화 측정방법{THE MEASUREMENT DEVICE FOR CHANGE OF MOISTURE CONTENT IN SOILS AND MEASUREMENT METHOD USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus for measuring moisture change in soil,

본 발명은 토층 내 수분변화 측정장치 및 이를 이용한 수분변화 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내측용기부에 토층시료를 삽입하고, 로드셀부 및 측면센서부에서 토층시료 내 수분감소량 및 수분증가량을 감지함으로써, 토층시료의 함수비 변화와 강우침투 깊이를 측정하는 토층 내 수분변화 측정장치 및 이를 이용한 수분변화 측정방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to an apparatus for measuring moisture change in a soil layer and a method for measuring moisture change using the same. More particularly, the present invention relates to an apparatus for measuring moisture change in a soil layer, And a method for measuring moisture change using the same. 2. Description of the Related Art

산지를 개간하여 주거, 공원 등의 생활 용지로 사용하거나 도로, 댐 및 철도 등이 건설되어 있는 곳에는 많은 비탈면이 형성되고 있으며, 이러한 비탈면은 강우 시 우수의 지중침투로 인한 토층의 자중 증가로 경사지의 붕괴, 도로유실 등 많은 인명 및 재산 피해를 발생시킨다.
Many slopes are formed at the places where the mountains are cleared and used as living papers such as residential and parks or where roads, dams and railways are built. These slopes are formed by slope Collapse of roads, loss of roads and many other personal and property damage.

강우로 인하여 발생되는 자연 재해, 특히, 산사태를 예방하기 위해서는, 비탈면의 토층 내 수분변화를 측정하여 산사태 발생 징후를 파악하는 것이 매우 중요하다. 이를 토태로 강우로 인하여 발생되는 산사태에 대한 예보 및 경보를 발령할 수 있다.
In order to prevent natural disasters caused by rainfall, especially landslides, it is very important to measure the water changes in the soil layer on the slope and to understand the signs of landslide occurrence. This can be used for forecasting and warning of landslides caused by rainfall.

비탈면 붕과 및 산사태의 주된 발생 요인은 집중 호우에 의한 우수의 지중침투로 인하여 토층의 자중이 증가되고 전단강도가 저하되기 때문이다. 동일한 강우강도에서도 지형, 지질, 지반, 식생 등에 따라 토층 내 수분함량은 다르게 나타날 수 있으므로 이등 특성을 고려하여 토층의 수분 함양을 측정하여야 한다.
The main cause of slope failure and landslide is the increase of the self weight of the soil layer and the decrease of shear strength due to the penetration of the stormwater due to the heavy rainfall. Because the water content in the soil layer may vary depending on the topography, geology, soil, and vegetation in the same rainfall intensity, water recharge of the soil layer should be measured considering the secondary characteristics.

토층이 포함하고 있는 수분의 양을 측정하는 주요 분야로는 농업, 토목, 방재 등을 들 수 있으며, 측정 방식에 있어서도 다양한 방식이 개발되어 왔다. 주로 사용되는 방법은 토층 내 존재하는 수분이 토층의 전파 전달 속도 및 전기 전도 특성의 변화를 나타나게 하며, 이러한 변화 정도의 양을 측정하여 토층 내 수분함량을 측정하는 방법이다.
The main areas for measuring the amount of water contained in the soil include agriculture, civil engineering, and disaster prevention, and various methods have been developed for the measurement method. The most commonly used method is to measure the moisture content in the soil layer by measuring the amount of change in the propagation velocity and electric conductivity of the soil layer.

대표적으로 TDR(Time Domain Reflectometry) 방식이 있는데, TDR 방식은 고주파 신호를 방사하고 수신하는 송신부 및 수신부를 이격 거리에 매설하거나 송신부 및 수신부를 동시에 구비한 측정부를 이용하여, 방사된 고주파 신호가 반사 등에 의해 수신된 시간을 계산하는 방법으로써, 토층시료 내 수분 변화로 인한 유전율 변화를 고주파 신호 전달 속도 차이의 측정으로 계산하는 방식이다.
Typically, a TDR (Time Domain Reflectometry) method is used. In the TDR method, a transmitter and a receiver for radiating and receiving a high frequency signal are embedded in a separation distance, or a measurement unit having both a transmitter and a receiver are used. The variation of the permittivity due to the moisture change in the soil layer sample is calculated by measuring the difference of the propagation speed of the high frequency signal.

또한, TDR 방식에 있어서, 소정의 거리에 금속 등의 고주파 반사체를 추가로 매설하여 고주파 신호의 반사율을 높임으로써, 측정정확도를 높이기도 한다.
In addition, in the TDR system, a high-frequency reflector such as a metal is additionally embedded at a predetermined distance to increase the reflectance of the high-frequency signal, thereby increasing the measurement accuracy.

한편, 종래의 기술에서는 수분의 변화를 토층시료 내의 수분 증발에 대하여 측정하지 않고, 수분자체의 증발로만 측정하는 방식으로 증발량을 측정하였다.
On the other hand, in the prior art, the amount of evaporation was measured by measuring the change of moisture only by the evaporation of the moisture itself, without measuring the evaporation of moisture in the soil layer sample.

공개실용신안공보 제20-2011-0006744호는 간이 디지털 증발계에 관한 것으로, 증발량의 측정대상인 매질이 저장되는 매질 저장부, 증발량 측정부 및 중앙제어부로 작물재배지에 설치하여 증발량을 측정하는 방법이 개시되고 있다.
A public utility model publication No. 20-2011-0006744 relates to a simple digital evaporation system in which a medium storage section for storing a medium to be measured for evaporation amount, an evaporation amount measuring section and a central control section are installed in a crop plantation to measure evaporation amount. .

그러나 상기와 같은 종래의 기술에서는, 작물재배지 등과 같이 증발산이 일어나는 곳이 수분을 포함하는 토층시료임에도 불구하고, 수분(매질)만을 따로 저장한 수분 자체의 증발량을 측정하는 방식을 개시하고 있다. 따라서 종래기술과 같은 방법의 증발량 결과값은 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
However, in the above-described conventional techniques, a method of measuring the evaporation amount of the moisture itself storing only the moisture (medium) is disclosed, even though the place where the evapotranspiration occurs such as the crop growing site is the soil layer including moisture. Therefore, there is a problem that the evaporation result value of the same method as the prior art is inferior in accuracy.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 내측용기부에 토층시료를 삽입하고, 토층시료의 중량을 측정하는 로드셀로 토층시료 내 수분감소량 및 수분증가량을 감지함으로써, 내측용기부에 포함된 토층시료의 수분변화를 측정하는 토층 내 수분변화 측정장치 및 이를 이용한 수분변화 측정방법의 제공을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a method for measuring a weight of a soil layer sample by inserting a soil layer sample into an inner container part, The present invention provides an apparatus for measuring moisture change in a soil layer and a method for measuring moisture change using the same.

또한, 본 발명은 강우 시 토층시료에 침투되는 수분의 양을 로드셀부로 측정할 수 있으며, 토층시료에 대한 수분의 침투 깊이를 내측용기부에 장착된 측면센서부로 측정할 수 있는 수분변화 측정장치의 제공을 목적으로 한다.
The present invention also provides a moisture change measuring apparatus capable of measuring the amount of moisture penetrated into a soil layer sample at the time of rainfall by a load cell unit and measuring the depth of penetration of moisture into the soil layer sample with a lateral sensor unit mounted in the inner container unit .

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수분변화 측정장치는 내부에 토층시료가 수납되도록 수납공간이 형성된 내측용기부, 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 중량을 실시간으로 측정하는 로드셀부, 내부에 상기 내측용기부 및 로드셀부를 수납하는 수납공간이 형성되고, 수납된 상기 로드셀부 상에 상기 내측용기부가 위치하도록 지지하는 외측용기부, 내부에 수납공간이 형성되어 상기 외측용기부를 수납하고, 지면에 고정되어 수납된 상기 외측용기부의 위치를 지지하는 커버부 및 상기 로드셀부와 전기적으로 연결되고, 시간에 따라 측정된 토층시료의 중량값의 변화에 근거해서 토층시료에 포함된 수분의 변화량을 산출하는 수분변화량 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, there is provided an apparatus for measuring moisture change, comprising: an inner container unit having a storage space for storing a soil sample therein; a load cell for measuring the weight of the soil sample stored in the inner container unit in real time; And an outer container portion for supporting the inner container portion so that the inner container portion and the load cell portion are housed in the inner space of the load cell portion, A cover part for supporting the position of the outer container part fixedly held on the ground, and a cover part for supporting the position of the outer container part, which is electrically connected to the load cell part, And a moisture change amount calculating unit for calculating a change amount.

또한, 본 발명에 따른 수분변화 측정장치는 상기 내측용기부의 내측에 장착되어 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 수분량을 측정하는 측면센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
The apparatus for measuring moisture change according to the present invention may further include a side sensor unit mounted on the inner side of the inner side of the inner container to measure the moisture content of the soil sample stored in the inner side of the inner container.

또한, 본 발명에 따른 수분변화 측정장치는 상기 측면센서부가 TDR(Time Domain Reflectometry) 방식으로 토층시료의 수분량을 측정하는 것을 특징으로 한다.
Further, in the moisture change measuring apparatus according to the present invention, the side surface sensor part measures the moisture content of the soil layer sample by a TDR (Time Domain Reflectometry) method.

또한, 본 발명에 따른 수분변화 측정장치는 상기 수분변화량 산출부가 상기 측면센서부와 전기적으로 연결되고, 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 수분량으로 함수비를 산출하는 것을 특징으로 한다.
The moisture change measuring apparatus according to the present invention is characterized in that the moisture change amount calculating section is electrically connected to the side surface sensor section and the water content is calculated based on the moisture content of the soil layer sample stored in the inside container section.

또한, 본 발명에 따른 수분변화 측정장치는 상기 로드셀부가 전기저항식 하중계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Further, in the moisture change measuring apparatus according to the present invention, the load cell portion is formed of an electric resistance type load cell.

또한, 본 발명에 따른 수분변화 측정장치는 상기 내측용기부가 상기 내측용기부의 상단을 감싸며 설치되는 갓 형태의 헤드부 및 상기 헤드부의 상면에 장착되고, 사용자에 의해 파지되는 손잡이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The apparatus for measuring moisture change according to the present invention is characterized in that the inner container portion includes a head portion which is installed to surround the upper end of the inner container portion and a grip portion which is mounted on the upper surface of the head portion and is gripped by a user do.

또한, 본 발명에 따른 수분변화 측정장치는 상기 커버부가 하단에 상기 커버부의 길이방향과 수직하게 일체로 형성되어 지면과 접촉하는 지지부재, 상기 지지부재에 형성된 다수개의 관통홀 및 상기 관통홀을 통해 상기 지지부재를 지면에 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The apparatus for measuring moisture change according to the present invention is characterized in that the cover section is integrally formed at the lower end of the cover section in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cover section and is in contact with the surface of the cover, a plurality of through holes formed in the support member, And a fixing member for fixing the supporting member to the ground.

또한, 본 발명에 따른 수분변화 측정장치는 상기 내측용기부, 로드셀부, 외측용기부 및 커버부가 내식성의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In the moisture change measuring apparatus according to the present invention, the inner container portion, the load cell portion, the outer container portion, and the cover portion are made of a corrosion-resistant material.

또한, 본 발명에 따른 수분변화 측정장치는 상기 커버부가 일측면에 수평을 나타내는 수평측정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the moisture change measuring apparatus according to the present invention is characterized in that the cover portion includes a horizontal measuring member which is horizontal on one side.

또한, 본 발명에 따른 수분변화 측정장치는 상기 측면센서부가 상기 내측용기부의 내부에서 상기 내측용기부의 깊이에 따라 다수개가 장착되는 것을 특징으로 한다.
In the moisture change measuring apparatus according to the present invention, a plurality of the side surface sensors are mounted in the inner container portion according to the depth of the inner container portion.

또한, 본 발명에 따른 토층 내 수분변화 측정방법은 내부에 토층시료가 수납되도록 수납공간이 형성된 내측용기부, 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 중량을 측정하는 로드셀부, 내부에 상기 내측용기부 및 로드셀부를 수납하는 외측용기부, 내부에 상기 외측용기부를 수납하고, 지면에 고정되어 상기 외측용기부의 위치를 지지하는 커버부, 상기 내측용기부에 장착되어 TDR(Time Domain Reflectometry) 방식으로 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 수분량을 측정하는 측면센서부 및 상기 측면센서부와 전기적으로 연결되고, 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 수분량으로 함수비를 산출하며, 상기 로드셀부와 전기적으로 연결되고, 시간에 따라 측정된 토층시료의 중량값의 변화에 근거해서 토층시료에 포함된 수분의 변화량을 산출하는 수분변화량 산출부를 포함하는 수분변화 측정장치를 이용한 수분변화 측정방법에 있어서, 상기 커버부를 지면에 고정시키는 제 1단계, 상기 커버부에 상기 외측용기부를 삽입하는 제 2단계, 상기 외측용기부에 상기 로드셀부를 삽입하고, 상기 내측용기부를 상기 외측용기부에 삽입하는 제 3단계, 상기 내측용기부의 내부에 측면센서부를 설치하고, 토층시료를 수납하는 제 4단계 및 상기 수분변화량 산출부가 토층시료에 포함된 수분의 변화량을 산출 및 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 수분량으로 함수비를 산출하는 제 5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
A method for measuring moisture change in a soil layer according to the present invention is a method for measuring moisture change in a soil layer comprising an inner container portion having a storage space for storing a soil layer sample therein, a load cell portion for measuring the weight of the soil layer sample stored in the inner container portion, A cover part for receiving the outer container part inside the inner container part and for holding the outer container part by being fixed to the ground surface, and a cover part for supporting the position of the outer container part by a TDR (Time Domain Reflectometry) A water level sensor for measuring the water content of the soil layer sample stored in the inner container portion and a moisture sensor for measuring the water content of the soil layer sample electrically connected to the side sensor portion, And a moisture change amount calculating unit that calculates a change amount of moisture contained in the soil layer sample based on a change in the weight value of the soil layer sample measured in accordance with time, The method comprising: a first step of fixing the cover section to a paper surface; a second step of inserting the outer container section into the cover section; a second step of inserting the load cell section into the outer container section; A fourth step of inserting the inner container portion into the outer container portion, a fourth step of installing a lateral sensor portion in the inner container portion and storing the soil layer sample, and a fourth step of storing the soil layer sample, And a fifth step of calculating the water content by the water content of the soil layer sample stored in the inner container portion.

또한, 본 발명에 따른 수분변화 측정방법은 상기 제 5단계가 상기 로드셀부가 전기저항식 하중계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Further, in the method of measuring moisture change according to the present invention, the fifth step is characterized in that the load cell portion is formed of an electric resistive load system.

본 발명의 수분변화 측정장치 및 이를 이용한 수분변화 측정방법에 따르면, 내측용기부에 토층시료를 삽입하고, 로드셀부 및 측면센서부에서 토층시료 내 수분감소량 및 수분증가량을 감지함으로써, 토층시료의 함수비 변화와 강우침투 깊이를 측정할 수 있는 장점이 있다.
According to the moisture change measuring apparatus of the present invention and the moisture change measuring method using the same, the soil layer sample is inserted into the inner container portion, and the moisture reduction amount and moisture increase amount in the soil layer sample are detected at the load cell portion and the side sensor portion, There is an advantage of measuring change and depth of rainfall penetration.

또한, 본 발명의 수분변화 측정장치 및 이를 이용한 수분변화 측정방법에 따르면, 로드셀부에서 토층시료의 중량을 측정하여, 강우 시 토층시료에 침투되는 수분의 양을 측정할 수 있는 이점이 있다.
According to the moisture change measuring apparatus of the present invention and the moisture change measuring method using the moisture change measuring apparatus, the weight of the soil layer sample can be measured at the load cell portion, and the amount of water penetrated into the soil layer sample at the time of rainfall can be measured.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분변화 측정장치의 단면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수분변화 측정장치의 결합도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분변화 측정장치를 이용한 수분변화 측정방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a cross-sectional perspective view of an apparatus for measuring moisture change according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a combined view of a moisture change measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for measuring moisture change using a moisture change measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It should be understood, however, that the embodiments according to the concepts of the present invention are not intended to be limited to any particular mode of disclosure, but rather all variations, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ",or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분변화 측정장치의 단면 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수분변화 측정장치의 결합도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수분변화 측정장치는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 내측용기부(100), 로드셀부(200), 외측용기부(300), 커버부(400), 측면센서부(500) 및 수분변화량 산출부(600)를 포함할 수 있다.
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of a moisture change measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a combined view of a moisture change measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, the apparatus for measuring moisture change according to an embodiment of the present invention includes an inner container unit 100, a load cell unit 200, an outer container unit 300, a cover unit 400, A lateral sensor unit 500 and a water change amount calculating unit 600. [

내측용기부(100)는 내부에 토층시료가 수납되도록 수납공간이 형성된 원통의 형태일 수 있다. 또한, 내측용기부(100)는 헤드부(110) 및 손잡이부(120)를 포함할 수 있다.
The inner container part 100 may be in the form of a cylinder having a storage space for storing the soil layer sample therein. In addition, the inner container portion 100 may include the head portion 110 and the handle portion 120. [

헤드부(110)는 내측용기부(100)의 상단을 감싸며 설치되는 갓 형태일 수 있으며, 구체적으로는 내측용기부(100)의 개방된 상단의 외주를 따라 면적을 가지도록 형성되어 상면과 하면이 구분되고, 내측용기부(100)의 외주로부터 상기 면적의 측단으로 갈수록 내측용기부(100)의 하부로 테이퍼지게 형성될 수 있다.
The head portion 110 may be formed in a shape of a cap that surrounds the upper end of the inner container portion 100 and is formed to have an area along the outer periphery of the open upper end of the inner container portion 100, And may be tapered from the outer periphery of the inner container part 100 to the lower side of the inner container part 100 toward the side end of the area.

따라서 헤드부(110)는 강우 시에 내측용기부(100)의 수납공간으로 빗물이 집중되지 않도록, 내측용기부(100)의 상단 외주에서 빗물을 주변으로 분배시킬 수 있다. 또한, 소정의 면적을 가지도록 형성된 헤드부(110)는 내측용기부(100)와 외측용기부(300)의 사이 및 외측용기부(300)와 커버부(400)의 사이에 빗물이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
Therefore, the head portion 110 can distribute the rainwater around the outer circumference of the upper portion of the inner container portion 100 so that the rainwater is not concentrated into the storage space of the inner container portion 100 at the time of rainfall. The head portion 110 formed to have a predetermined area has a structure in which rainwater infiltrates between the inner container portion 100 and the outer container portion 300 and between the outer container portion 300 and the cover portion 400 Can be prevented.

손잡이부(120)는 헤드부(110)의 상면에 고리형태로 장착되고, 토층시료를 포함한 내측용기부(100)의 중량을 지지할 수 있도록 튼튼한 재질, 바람직하게는 금속으로 형성되어 사용자에 의해 파지될 수 있다.
The grip portion 120 is formed in a ring shape on the upper surface of the head portion 110 and is formed of a sturdy material, preferably metal, so as to support the weight of the inner container portion 100 including the soil layer sample, Can be gripped.

로드셀부(200)는 내측용기부(100)의 하단에 위치하여 내측용기부(100)에 수납된 토층시료의 중량을 실시간으로 측정할 수 있다. 이때, 내측용기부(100)의 중량이 기 저장되어 내측용기부(100)와 토층시료의 중량에서 내측용기부(100)의 중량 차를 구하는 방식으로 내측용기부(100)에 포함된 토층시료만의 중량을 측정할 수 있다.
The load cell unit 200 is located at the lower end of the inner container unit 100 and can measure the weight of the soil sample stored in the inner container unit 100 in real time. At this time, the weight of the inner container part 100 is stored for the period of time so that the weight difference between the inner container part 100 and the inner container part 100 is obtained from the weight of the inner container part 100 and the soil layer sample, Can be measured.

따라서 로드셀부(200)는 내측용기부(100)에 수납된 토층시료의 중량변화를 측정하여 토층시료가 포함하고 있는 수분의 변화량을 측정할 수 있다.
Therefore, the load cell unit 200 can measure the change in the moisture contained in the soil sample by measuring the change in the weight of the soil sample stored in the inner container unit 100.

여기서 로드셀부(200)는 하중에 따라 변형되는 셀의 저항값을 측정하는 방식으로 하중을 측정하는 전기저항식 하중계로 구성될 수 있다.
Here, the load cell unit 200 may be constituted by an electric resistance type load cell for measuring a load by measuring a resistance value of a cell deformed according to a load.

외측용기부(300)는 내부에 수납공간이 형성되어 내측용기부(100) 및 로드셀부(200)를 수납할 수 있는데, 이때, 내측용기부(100)가 상부에, 로드셀부(200)가 하부에 수납될 수 있다. 따라서 외측용기부(300)는 로드셀부(200)의 상부에 내측용기부(100)가 위치하도록 지지할 수 있다.
The outer container unit 300 may have a storage space therein to house the inner container unit 100 and the load cell unit 200. At this time, And can be accommodated in the lower part. Therefore, the outer container unit 300 can support the inner container unit 100 on the upper portion of the load cell unit 200.

커버부(400)는 내부에 수납공간이 형성되어 외측용기부(300)를 수납하고, 지면에 고정되어 외측용기부(300)를 지지할 수 있다. 또한, 커버부(400)는 지지부재(410), 관통홀(420), 고정부재(430) 및 수평측정부재(440)를 포함할 수 있다.
The cover unit 400 has a storage space therein to store the outer container unit 300, and can be fixed to the ground to support the outer container unit 300. The cover portion 400 may include a support member 410, a through hole 420, a fixing member 430, and a horizontal measurement member 440.

지지부재(410)는 판으로 형성되고, 커버부(400)의 하단에서 커버부(400)의 길이방향과 수직한 일체로 형성되어 지면과 접촉할 수 있다. 특히, 지지부재(410)는 판의 면적이 커버부(400) 하단의 면적보다 넓도록 형성되어, 지지부재(410)가 지면에 접촉하는 면적이, 커버부(400) 하단이 지면에 접촉할 수 있는 면적보다 넓을 수 있다.
The support member 410 may be formed as a plate and may be integrally formed with a bottom surface of the cover unit 400 and perpendicular to the longitudinal direction of the cover unit 400 to be in contact with the ground surface. In particular, the support member 410 is formed such that the area of the support member 410 is larger than the area of the lower end of the cover member 400 so that the area where the support member 410 contacts the ground surface is smaller than the area where the lower end of the cover member 400 contacts the ground surface It can be wider than the area available.

관통홀(420)은 지지부재(410)에 다수개가 형성될 수 있으며, 고정부재(430)는 지지부재(410)를 지면에 고정시킬 수 있도록, 바람직하게는 나사못으로 형성될 수 있는데, 이때, 고정부재(430)는 관통홀(420)을 통해 지면에 삽입 및 고정되는 방식으로 지지부재(410)를 지면에 고정시킬 수 있다.
A plurality of through holes 420 may be formed in the support member 410 and the fixing member 430 may be formed of a screw so as to fix the support member 410 to the paper surface. The fixing member 430 can be fixed to the ground in such a manner that the fixing member 430 is inserted and fixed to the ground surface through the through hole 420. [

수평측정부재(440)는 커버부(400)의 일측면에 장착되고, 커버부(400)의 수평을 나타낼 수 있다.
The horizontal measuring member 440 may be mounted on one side of the cover part 400 and may indicate the horizontal position of the cover part 400.

본 발명의 내측용기부(100), 로드셀부(200), 외측용기부(300) 및 커버부(400)는 내식성의 재질, 바람직하게는 스테인레스로 이루어져서 강우 시 수분변화 측정장치의 부식을 방지할 수 있다.
The inner container portion 100, the load cell portion 200, the outer container portion 300 and the cover portion 400 of the present invention are made of a corrosion-resistant material, preferably stainless steel, so as to prevent corrosion of the moisture- .

측면센서부(500)는 내측용기부(100)의 내측에 장착되어 내측용기부(100)에 수납된 토층시료의 깊이별 수분량을 측정할 수 있다. 이때, 측면센서부(500)는 토층시료 내부에서 송신부로부터 방사된 고주파 신호가 반사 등에 의해 수신부에 수신된 시간을 측정하는 방식인 TDR(Time Domain Reflectometry) 방식으로써, 유전율에 따른 고주파 신호 전달 속도로부터 토층시료 내 수분량을 측정할 수 있다.
The side sensor unit 500 can be installed inside the inner container unit 100 to measure the moisture content of the soil sample stored in the inner container unit 100 by depth. Here, the side sensor unit 500 is a time domain reflectometry (TDR) system that measures the time at which the high-frequency signal radiated from the transmitter unit is received by the receiver in the ground layer sample by reflection or the like. The moisture content in the soil layer sample can be measured.

즉, 토층시료 내 수분량의 변화는 토층시료 내 유전율의 변화를 일으켜 고주파 신호 전달 속도의 변화를 초래한다. 따라서 특정 유전율을 가지는 토층시료는 특정 수분량을 포함하므로, 측면센서부(500)는 고주파 신호 전달 속도를 측정하여 토층시료 내 수분량을 측정하는 것이다.
That is, the change in the water content in the soil layer sample causes a change in the dielectric constant in the soil layer sample, resulting in a change in the high frequency signal transmission rate. Therefore, the soil layer sample having a specific permittivity includes a specific moisture content, so that the side surface sensor unit 500 measures the water content in the soil layer sample by measuring the high frequency signal transmission rate.

한편, 측면센서부(500)는 내측용기부(100)의 내부에서 내측용기부(100)의 깊이에 따라 다수개가 장착될 수 있는데, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 바람직하게는 3개가 장착되어 내측용기부(100)의 상부, 중부, 하부의 토층시료 내 수분량을 구분하여 측정할 수 있다.
A plurality of the lateral sensor units 500 may be mounted in the inner container unit 100 according to the depth of the inner container unit 100. As shown in FIGS. 1 and 2, preferably, three And the water content in the soil layer samples in the upper, middle, and lower portions of the inner container unit 100 can be separately measured.

여기서 측면센서부(500)가 다수개 장착됨에 따라 내측용기부(100)의 깊이 구분 또한 늘어나는 방식으로, 측면센서부(500)는 강우 시 토층시료 내에 수분이 침투하는 깊이를 세밀하게 측정할 수 있다.
In this case, the depth of the inner container portion 100 is also increased by mounting a plurality of the lateral sensor portions 500, so that the lateral sensor portion 500 can measure the depth of water penetration in the soil layer sample at the time of rainfall have.

수분변화량 산출부(600)는 커버부(500)의 외부에서 로드셀부(200) 및 측면센서부(500)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 커버부(400) 및 외측용기부(300)의 측면 하부에 홀이 형성되는 방식으로 수분변화량 산출부(600)가 로드셀부(200)와 연결될 수 있다.
The moisture change amount calculating unit 600 may be electrically connected to the load cell unit 200 and the side surface sensor unit 500 from the outside of the cover unit 500. Specifically, the moisture change amount calculating unit 600 may be connected to the load cell unit 200 in such a manner that a hole is formed at the lower side of the cover unit 400 and the outer container unit 300.

또한, 측면센서부(500)가 장착된 위치의 내측용기부(100) 측면에 홀이 형성되는 방식으로 수분변화량 산출부(600)와 측면센서부(500)가 서로 연결될 수 있으며, 이때, 내측용기부(100)에 수납된 토층시료가 내측용기부(100) 측면의 홀을 통해 유출되지 않도록 형성될 수 있다.
The moisture change amount calculating unit 600 and the side surface sensor unit 500 may be connected to each other in such a manner that a hole is formed on a side surface of the inner container unit 100 at a position where the side surface sensor unit 500 is mounted, The soil layer sample stored in the container portion 100 may be formed so as not to flow out through the hole in the side surface of the inner container portion 100.

또한, 수분변화량 산출부(600)는 로드셀부(200)에서 시간에 따라 측정된 토층시료의 중량값의 변화에 근거해서 토층시료에 포함된 수분의 변화를 측정할 수 있다.
The moisture change amount calculating unit 600 can measure a change in moisture contained in the soil layer sample based on a change in the weight value of the soil layer sample measured over time in the load cell unit 200.

또한, 토층 내에서 함수비(w)는 흙입자의 무게(Ws)에 대한 물의 무게(Ww)의 비를 말하며 수학식 1과 같이 표시한다.The water content (w) in the soil layer is the ratio of the weight (W w ) of the water to the weight (W s ) of the soil particles and expressed as Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013011505707-pat00001

Figure 112013011505707-pat00001

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분변화 측정장치를 이용한 수분변화 측정방법을 나타내는 흐름도이다.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for measuring moisture change using a moisture change measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른, 내부에 토층시료가 수납되도록 수납공간이 형성된 내측용기부, 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 중량을 측정하는 로드셀부, 내부에 상기 내측용기부 및 로드셀부를 수납하는 외측용기부, 내부에 상기 외측용기부를 수납하고, 지면에 고정되어 상기 외측용기부의 위치를 지지하는 커버부, 상기 내측용기부에 장착되어 TDR(Time Domain Reflectometry) 방식으로 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 수분량을 측정하는 측면센서부 및 상기 측면센서부와 전기적으로 연결되고, 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 수분량으로 함수비를 산출하며, 상기 로드셀부와 전기적으로 연결되고, 시간에 따라 측정된 토층시료의 중량값의 변화에 근거해서 토층시료에 포함된 수분의 변화량을 산출하는 수분변화량 산출부를 포함하는 수분변화 측정장치를 이용한 수분변화 측정방법은 먼저, 커버부(400)를 토층시료의 수분변화를 측정하고자 하는 지면에 고정시킬 수 있다(S10).
As shown in FIG. 3, according to an embodiment of the present invention, there is provided an inner container unit having an inner container unit having a storage space for storing soil samples therein, a load cell unit for measuring the weight of the soil sample stored in the inner container unit, A cover part for receiving the outer container part inside the inner container part and for holding the inner container part and the load cell part, the cover part being fixed to the ground and supporting the position of the outer container part, a time domain reflectometry (TDR) A side surface sensor unit for measuring a moisture content of the soil layer sample stored in the inner container unit and a moisture content calculating unit for calculating a water content ratio of the soil sample stored in the inner container unit, And a moisture change amount calculating unit that calculates a change amount of moisture contained in the soil layer sample based on a change in the weight value of the soil layer sample measured with time The cover portion 400 can be fixed to the surface of the soil to be measured for moisture change of the soil layer sample (S10).

이때, 커버부(400)는 지지부재(410) 및 고정부재(430)가 구비될 수 있는데, 지지부재(410)는 판으로 형성되어 커버부(400)의 하단에 장착되고, 지면과 접촉될 수 있으며, 고정부재(430)는 관통홀(420)을 통해 지지부재(410)를 지면에 고정시킬 수 있도록 바람직하게는 나사못의 형태일 수 있다.
The cover member 400 may include a support member 410 and a fixing member 430. The support member 410 may be formed of a plate and may be mounted on the lower end of the cover unit 400, And the fixing member 430 may preferably be in the form of a screw so that the supporting member 410 can be fixed to the ground via the through hole 420.

다음으로 지면에 고정된 커버부(400)에 외측용기부(300)를 삽입할 수 있다(S20). 그 뒤, 커버부(400)에 삽입된 외측용기부(300)에 로드셀부(200) 및 내측용기부(100)를 삽입할 수 있다(S30).
Next, the outer container unit 300 can be inserted into the cover unit 400 fixed to the ground (S20). Thereafter, the load cell unit 200 and the inner container unit 100 can be inserted into the outer container unit 300 inserted into the cover unit 400 (S30).

이때, 로드셀부(200)를 먼저 외측용기부(300)에 삽입함으로써, 로드셀부(200)가 내측용기부(100)의 하단에 위치될 수 있고, 이러한 상태가 외측용기부(300)에 의해 지지될 수 있다.
At this time, by inserting the load cell unit 200 into the outer container unit 300 first, the load cell unit 200 can be positioned at the lower end of the inner container unit 100, and this state can be detected by the outer container unit 300 Can be supported.

그 후, 외측용기부(300)에 삽입된 내측용기부(100)의 내부에 측면센서가 설치되고, 토층시료가 수납될 수 있다(S40).
Thereafter, a side sensor is installed inside the inner container unit 100 inserted into the outer container unit 300, and a soil sample can be received (S40).

그리고 로드셀부(200)가 전기저항식 하중계의 형태로 구성되어 내측몸체부(100)의 중량값을 측정하고, 측정된 토층시료의 중량값에 근거해서 토층시료에 포함된 수분의 변화를 수분변화량 산출부(600)로 산출할 수 있으며, 측면센서부(500)가 내측용기부(100)에 장착되어 TDR 방식으로 내측용기부(100)에 수납된 토층시료의 수분량을 측정하고, 수납된 토층시료의 함수비를 수분변화량 산출부(600)로 산출할 수 있다(S50).
The load cell unit 200 is configured in the form of an electric resistive load system to measure a weight value of the inner body part 100. Based on the weight value of the measured soil layer sample, The lateral sensor part 500 is mounted on the inner container part 100 to measure the water content of the soil layer sample stored in the inner container part 100 by the TDR method, The moisture content change calculating unit 600 can calculate the water content ratio of the sample (S50).

또한, 로드셀부(200)는 상기와 같은 맑은 날씨에서의 토층시료에 대한 수분변화량 뿐만 아니라, 강우 시 내측용기부(100)에 포함된 토층시료에 침투하는 수분의 양 또한 측정할 수 있다.
In addition, the load cell unit 200 can measure not only the amount of moisture change for the soil layer sample in the clear weather but also the amount of moisture penetrating the soil layer sample contained in the inner container unit 100 during the rainfall.

상술한 바와 같이, 본 발명의 수분변화 측정장치 및 이를 이용한 수분변화 측정방법에 따르면, 내측용기부에 토층시료를 삽입하고, 로드셀부 및 측면센서부에서 토층시료 내 수분감소량 및 수분증가량을 감지함으로써, 토층시료의 함수비 변화와 강우침투 깊이를 측정할 수 있는 장점이 있다.
As described above, according to the moisture change measuring device of the present invention and the moisture change measuring method using the same, the soil layer sample is inserted into the inner container portion, and the moisture reduction amount and moisture increase amount in the soil layer sample are detected at the load cell portion and the side surface sensor portion , The change of the water content of soil samples and the depth of rainfall penetration can be measured.

또한, 본 발명의 수분변화 측정장치 및 이를 이용한 수분변화 측정방법에 따르면, 로드셀부에서 토층시료의 중량을 측정하여, 강우 시 토층시료에 침투되는 수분의 양을 측정할 수 있는 이점이 있다.
According to the moisture change measuring apparatus of the present invention and the moisture change measuring method using the moisture change measuring apparatus, the weight of the soil layer sample can be measured at the load cell portion, and the amount of water penetrated into the soil layer sample at the time of rainfall can be measured.

상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. will be. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 내측용기부 110: 헤드부
120: 손잡이부 200: 로드셀부
300: 외측용기부 400: 커버부
410: 지지부재 420: 고정부재
500: 측면센서부 600: 수분변화량 산출부100: inner container part 110: head part
120: handle 200: load cell part
300: outer container part 400: cover part
410: Supporting member 420: Fixing member
500: side sensor unit 600: water change amount calculating unit

Claims (12)

내부에 토층시료가 수납되도록 수납공간이 형성된 내측용기부;
전기저항식 하중계로 이루어지고 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 중량을 실시간으로 측정하는 로드셀부;
내부에 상기 내측용기부 및 로드셀부를 수납하는 수납공간이 형성되고, 수납된 상기 로드셀부 상에 상기 내측용기부가 위치하도록 지지하는 외측용기부;
내부에 수납공간이 형성되어 상기 외측용기부를 수납하고, 지면에 고정되어 수납된 상기 외측용기부의 위치를 지지하며, 일측면에 수평을 나타내는 수평측정부재를 포함하는 커버부;
상기 로드셀부와 전기적으로 연결되고, 상기 로드셀부에서 시간에 따라 측정된 토층시료의 중량값의 변화에 근거해서 토층시료에 포함된 수분의 변화량을 산출하는 수분변화량 산출부; 및
상기 내측용기부의 내측에 깊이에 따라 다수개 장착되어 토층시료 내 유전율에 따른 고주파 신호 전달 속도로부터 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 수분량을 깊이별로 측정하는 측면센서부;를 포함하고,
상기 내측용기부는,
상기 내측용기부의 상단을 감싸며 상기 내측용기부의 하부로 테이퍼지게 설치되는 갓 형태의 헤드부; 및
상기 헤드부의 상면에 장착되고, 사용자에 의해 파지되는 손잡이부;를 포함하며,
상기 커버부는,
하단에 상기 커버부의 길이방향과 수직하게 일체로 형성되어 지면과 접촉하는 지지부재;
상기 지지부재에 형성된 다수개의 관통홀; 및
상기 관통홀을 통해 상기 지지부재를 지면에 고정시키는 고정부재;를 포함하고,
상기 내측용기부, 로드셀부, 외측용기부 및 커버부는 내식성의 재질로 이루어지며,
상기 수분변화량 산출부는 상기 측면센서부와 전기적으로 연결되고, 상기 내측용기부에 수납된 토층시료의 수분량으로 함수비(w)를 산출하는 것을 특징으로 하는 수분변화 측정장치.
Figure 112014068308521-pat00005

(w는 함수비, Ws는 흙입자의 무게, Ww는 물의 무게)
An inner container portion having a storage space for storing the soil layer sample therein;
It consists of an electric resistive load system A load cell unit measuring the weight of the soil layer sample stored in the inner container unit in real time;
An outer container part having a storage space for storing the inner container part and the load cell part therein and supporting the inner container part on the stored load cell part;
A cover part having a receiving space formed therein for receiving the outer container part, supporting the position of the outer container part fixed to the ground, and including a horizontal measuring member horizontal to one side;
A moisture change amount calculating unit electrically connected to the load cell unit and calculating a change amount of moisture contained in the soil layer sample based on a change in the weight value of the soil layer sample measured with time in the load cell unit; And
And a lateral sensor part mounted on the inside of the inner container part in a depthwise manner to measure the moisture content of the soil sample stored in the inner container part by depth from the high frequency signal transmission rate according to the dielectric constant in the soil sample,
The inner container portion
A head portion in the form of a cap that surrounds an upper end of the inner container portion and is tapered to a lower portion of the inner container portion; And
And a handle portion mounted on an upper surface of the head portion and gripped by a user,
The cover portion
A support member integrally formed at a lower end of the cover unit in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cover unit and contacting the ground;
A plurality of through holes formed in the support member; And
And a fixing member for fixing the supporting member to the ground via the through hole,
The inner container portion, the load cell portion, the outer container portion, and the cover portion are made of a corrosion-
Wherein the moisture change amount calculation unit is electrically connected to the side surface sensor unit and calculates the water content ratio w based on the water content of the soil layer sample stored in the inside container unit.
Figure 112014068308521-pat00005

(w is water content, W s is the weight of soil particles, W w is water weight)
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