KR101440924B1 - Flowmeter system without contacting fluid and controlling method for the same - Google Patents

Flowmeter system without contacting fluid and controlling method for the same Download PDF

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KR101440924B1 KR1020140045819A KR20140045819A KR101440924B1 KR 101440924 B1 KR101440924 B1 KR 101440924B1 KR 1020140045819 A KR1020140045819 A KR 1020140045819A KR 20140045819 A KR20140045819 A KR 20140045819A KR 101440924 B1 KR101440924 B1 KR 101440924B1
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조철현
성낙원
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Abstract

The present invention provides a non-liquid contact-type flow rate measurement system including a water level sensor that is disposed in a non-liquid contact manner in a conduit of a waterway and measures a water level of the conduit; a flow speed sensor that is disposed in a single housing integrally with the water level sensor in the conduit in a non-liquid contact manner and measures a flow speed of water which flows in the conduit; and a control module unit that collects the water level and flow speed measurement data which are measured by the water level sensor and the flow speed sensor at a previously set time interval, stores the water level and flow speed measurement data on a memory, calculates the volume of an actual sediment deposited in the conduit by a CFD characteristic function method by using the measured water level and flow speed measurement data, and calculates an actual flow rate of the conduit, and a method for controlling same. According to the present invention, a measurement value that is obtained from non-liquid contact-type sensors which are disposed on a conduit of an open channel is used so that the volume of the actual sediment deposited in the conduit is calculated by the CFD characteristic function method and the flow rate is measured with precision. Alternatively, a flow speed conversion factor and an average flow speed of the water that flows in the conduit are obtained for accurate flow rate calculation, and thus the flow rate can be measured with substantial accuracy regardless of an effect of surrounding environments where the sensors are disposed. Also, the water level and flow rate change in the conduit with respect to a bottom portion sediment are precisely calculated and reflected to flow rate measurement, and thus water flow rate management can be performed scientifically and precisely.

Description

비접액식 유량측정시스템 및 그 제어방법{FLOWMETER SYSTEM WITHOUT CONTACTING FLUID AND CONTROLLING METHOD FOR THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a non-contact liquid flow measurement system and a control method thereof,

본 발명은 비접액식 유량측정시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 비접액식 센서들로부터 얻어진 측정값을 이용하여 CFD 특성함수방식으로 관로에 퇴적된 실제 퇴적물의 체적을 계산하여 정밀하게 유량을 측정하거나 또는 관로에 흐르는 물에 대한 유속환산계수와 평균유속을 구하여 정확한 유량을 산출하므로써, 수로의 유량관리를 과학적으로 수행할 수 있는 비접액식 유량측정시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a non-contact type flow measurement system and a control method thereof, and more particularly, to a flow rate measurement system and a control method thereof, in which a volume of an actual sediment deposited on a pipeline is calculated by using a CFD characteristic function method, The present invention relates to a noncontact type flow measurement system and a control method thereof that can scientifically perform flow rate management of a waterway by calculating a flow velocity conversion coefficient and an average flow velocity of water flowing in a pipeline and calculating an accurate flow rate.

일반적으로 도시가 건설되면 그러한 도시에는 각 가정이나 생활시설물로 물을 공급하기위해 상수도관과 같은 관로를 설치하고, 각 가정에서 배출되는 생활하수나 빗물로부터 물의 오염을 방지하기 위하여 하수관거를 건설하게 된다. 그리고 상기와 같은 관로나 하수관거는 통상 순간 최고 유량의 흐름에 의한 피해를 막기 위해서 실제 흐르는 유량을 매우 정확하고 안정적으로 측정할 필요가 있고, 이러한 필요성에 따라 통상 유량을 측정하는 시스템이 설치된다. 여기서 상기와 같은 유량측정방법으로는 다양하게 시도되어왔는데, 이중 유량측정의 고전적인 방법으로 유속계에 추를 매달아 물 속에 넣어서 프로펠러의 회전수에 의하여 유속을 측정하는 프로펠러 유속계-권양기장비가 있고, 보다 최근에는 초음파 유속계와 ADCP (Acoustic Doppler Current Meter)가 사용되고 있다.Generally, when a city is constructed, a sewer pipe is installed in such a city to supply water to each household or living facility, and a sewer pipe is constructed to prevent pollution of water from domestic sewage or rainwater discharged from each household . In order to prevent damages caused by the flow of the instantaneous maximum flow, it is necessary to measure the actual flow rate very accurately and stably, and a system for measuring the normal flow rate is installed according to the necessity. There have been various attempts to measure the flow rate as described above. In the conventional method of measuring the flow rate, there is a propeller tachometer-winch device in which a weight is suspended in an anemometer and the flow rate is measured by the number of revolutions of the propeller. Recently, an ultrasonic wave velocity meter and an Acoustic Doppler Current Meter (ADCP) have been used.

그러면, 상기와 같은 종래 유량측정시스템의 일례를 도 1을 참고로 살펴보면, 예컨대, 하수관을 통과하는 하수의 양을 측정하기 위하여, 하수관(70)의 바닥에 설치되어 수위를 측정하는 압력식 수위센서(71)와; 상기 하수관(70)의 바닥에 설치되어 유속을 측정하는 초음파 도플러 유속측정 센서(72)와; 상기 압력식 수위센서(71)와 초음파 도플러 유속측정센서(72)로부터 측정된 측정데이터를 계산하여 하수관(70)을 통과하는 하수의 유량데이터를 산출하는 제어모듈(73)을 포함하여 구성된다.1, for example, in order to measure the amount of sewage passing through the sewer pipe, a pressure type water level sensor installed on the bottom of the sewer pipe 70 for measuring the water level, (71); An ultrasonic Doppler flow velocity sensor 72 installed at the bottom of the sewage pipe 70 for measuring a flow velocity; And a control module 73 for calculating measurement data measured from the pressure type water level sensor 71 and the ultrasonic wave Doppler flow velocity measurement sensor 72 and calculating flow rate data of sewage flowing through the sewage pipe 70.

한편, 상기와 같은 종래 유량측정시스템의 동작을 살펴보면, 먼저, 압력식 수위센서(71)와 초음파 도플러 유속측정센서(72)를 하수가 흐르는 하수관(70)의 바닥면에 설치한후 측정을 실행한다. 그러면, 상기 압력식 수위센서(71)는 하수관(70)내에서 압력식 수위센서(71)의 상부로 흐르는 하수의 압력을 측정하여 제어모듈(73)로 전송한다. 이과정에서, 상기 압력식 수위센서(71)에 의해 측정된 압력은 하수의 밀도, 중력가속도, 하수의 수위(H)를 곱한 값에 대응되고, 상기 하수 밀도와 중력가속도는 공지의 값이므로, 측정된 압력을 하수 밀도와 중력가속도로 나눌경우 하수의 수위(H)가 산출된다. 또한 상기 초음파 도플러 유속측정센서(72)는 하수를 향하여 초음파를 발신하게 되고 그 발신된 초음파가 하수에 포함되어 있는 부유입자(B)에 반사되어 다시 초음파 도플러 유속측정센서(72)로 수신된다. 이때 상기와 같이 초음파 도플러 유속측정센서(72)로 수신되는 초음파의 진동수는 도플러 효과에 의해 초음파가 반사되는 부유입자(B)의 속도에 따라 변화하게 되며, 그러한 진동수의 변화를 측정하여 그것으로부터 하수관(70)내로 흐르는 하수의 유속을 산출하여 제어모듈(73)로 전송한다. 그러면 상기 제어모듈(73)은 압력식 수위계(71)로부터 입력된 하수의 수위(H)를 이용하여 하수가 흐르는 단면적을 구하고, 이 단면적에 유속측정센서(72)에 의해 산출된 하수의 유속을 곱하여 하수관(70)내를 흐르는 하수의 유량을 산출하게 된다.First, the pressure type water level sensor 71 and the ultrasonic Doppler flow velocity measurement sensor 72 are installed on the bottom surface of the sewage pipe 70 through which the sewage flows, and then the measurement is executed do. Then, the pressure type water level sensor 71 measures the pressure of the sewage flowing in the sewage pipe 70 to the upper portion of the pressure type water level sensor 71, and transmits it to the control module 73. In this process, the pressure measured by the pressure type water level sensor 71 corresponds to a value obtained by multiplying the density of the sewage water, the acceleration of gravity, and the water level H of the sewage water, and the sewage density and gravity acceleration are known values, When the measured pressure is divided by the sewage density and the gravitational acceleration, the water level (H) of the sewage is calculated. The ultrasonic wave Doppler flow velocity sensor 72 transmits ultrasonic waves toward the sewage, and the transmitted ultrasonic waves are reflected by the suspended particles B contained in the sewage and received by the ultrasonic wave Doppler flow velocity sensor 72 again. At this time, the frequency of the ultrasonic wave received by the ultrasonic wave Doppler flow velocity sensor 72 changes according to the velocity of the suspended particles B reflected by the Doppler effect, and the change of the frequency is measured, The control module 73 calculates the flow rate of the sewage flowing into the control module 73. Then, the control module 73 calculates the cross-sectional area through which the sewage flows using the water level H inputted from the pressure type water level meter 71, and calculates the flow rate of the sewage calculated by the flow rate sensor 72 in this cross- And calculates the flow rate of the sewage flowing through the sewage pipe 70. [

더 나아가, 최근에 개발되는 유량측정시스템는 수위센서와 유속센서를 관로의 외부에 비접액식으로 채용하는 경우도 점차 증가하고 있다.Furthermore, the recently developed flow measurement system is increasingly employed in a noncontact type outside of the pipeline of the water level sensor and the flow velocity sensor.

그러나, 상기와 같은 종래 유량측정시스템은 하수관내에 흐르는 하수의 수위(H)가 급격히 낮아지어 하수의 압력이 압력식 수위계가 측정할 수 있는 최소압력이하로 떨어질 경우 정상적으로 유량을 측정하지 못할 수 있었고, 또한, 하수에 포함된 토사 등의 이물질이 침전하여 센서들의 상부를 덮게될 경우 압력식 수위센서(1)에 측정되는 압력이 상승되어 실제 하수의 수위(H)보다 높게 수위가 측정되므로 하수의 유량 산출에 오차가 발생하게 될 뿐만아니라 유속측정센서에서 발신되는 초음파역시 하수와 함께 흐르는 상기 이물질에 반사된 후 수신될 수 있기때문에 부정확한 유속이 산출되어 그 결과로 유량 산출도 부정확해 지는 문제점이 있다.However, in the conventional flow rate measuring system as described above, when the water level (H) of the sewage flowing in the sewer pipe is drastically lowered, the flow rate can not be normally measured if the sewage pressure falls below the minimum pressure that can be measured by the pressure type water level meter, When the foreign matter such as soil or the like contained in the sewage is settled and covers the upper part of the sensors, the pressure measured in the pressure type water level sensor 1 is raised and the water level is measured higher than the actual water level (H) The ultrasonic waves emitted from the flow rate measuring sensor may be received after being reflected by the foreign matter flowing along with the sewage, so that an inaccurate flow rate is calculated, and as a result, the flow rate calculation is also inaccurate .

설령, 최근에 개발되어 사용되고 있는 비접액식 유량측정기를 개수로에 설치하여 유량을 측정한다하더라도 이러한 비접액식 유량측정기는 개수로의 관로 내부에 쌓여있는 침전물에 대한 정확한 체적을 검출할 수 없기 때문에 비접액식 유량측정기 역시 정확한 유량측정이 어렵다는 문제점이 있다.Even if the noncontact type flowmeter developed and used recently is installed in the repair channel and the flow rate is measured, since the accurate volume of the deposit accumulated in the channel of the repair channel can not be detected by such a noncontact type flowmeter, The flow meter also has a problem that it is difficult to measure the flow accurately.

뿐만아니라 상기와 같은 종래 유량측정시스템은 단순히 하수관거의 유량을 측정하는 기능으로만 사용되기 때문에 관로내에 존재하는 다른 위험물질 예컨대, 메탄개스와 같은 물질을 유량측정과 동시에 측정할 수가 없어서 작업자가 맨홀내로 들어가서 작업하다가 위험에 노출되는 경우가 빈번하게 발생된다는 문제점이 있었다.  In addition, since the conventional flow rate measuring system as described above is used merely as a function of measuring the flow rate of the sewer pipe, it is not possible to simultaneously measure a substance such as methane gas existing in the pipeline, There is a problem in that it is frequently exposed to danger while entering and working.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기위해 발명된 것으로, CFD 특성함수방식으로 관로에 퇴적된 실제 퇴적물의 체적을 계산하여 정밀하게 유량을 측정하므로써, 저부 퇴적물에 대한 관로의 수위 및 유량변화를 정밀하게 계산하여 유량측정에 반영할 수 있는 비접액식 유량측정시스템 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a CFD characteristic function method which accurately calculates the volume of actual sediment deposited on a pipeline, And it is an object of the present invention to provide a noncontact type flow measurement system and a control method thereof that can precisely calculate a flow rate change and reflect it in flow measurement.

본 발명의 다른 목적은 개수로의 관로상에 설치된 비접액식 센서들로부터 얻어진 측정값을 이용하여 관로에 흐르는 물에 대한 유속환산계수와 평균유속을 구하여 정확한 유량을 산출하므로써, 센서들이 설치된 주변환경의 영향에 관계없이 실질적으로 정확히 유량을 측정할 수 있는 비접액식 유량측정시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for estimating a flow rate of water flowing in a pipeline by calculating a flow rate conversion coefficient and an average flow rate of water flowing in a pipeline using measurement values obtained from non- And a control method thereof, in which the flow rate can be measured substantially accurately irrespective of the influence.

더 나아가, 상기와 같은 본 발명의 또 다른 목적은 유량측정시스템에 가스검출기능을 구비하여 맨홀이 설치된 하수관거 혹은 하수관로내에 존재하는 가스와 유량측정을 동시에 수행하게 되므로, 맨홀을 통한 유량측정시 가스로부터 작업자를 보호할 수 있는 비접액식 유량측정시스템 및 그 제어방법을 제공한다.It is a further object of the present invention to provide a gas detection function in a flow measurement system to simultaneously measure a gas and a flow amount in a sewer pipe or a sewer pipe installed in a manhole, A noncontact type flow measurement system and a control method thereof for protecting a worker are provided.

상기와 같은 목적을 달성하기위한 본 발명은 수로의 관로에 비접액방식으로 설치되고 관로의 수위를 측정하는 수위센서와; According to an aspect of the present invention, there is provided a water level sensor comprising: a water level sensor installed in a channel of a waterway in a non-contact manner and measuring a water level of the channel;

상기 관로에 비접액방식으로 수위센서와 함께 하나의 하우징내에 일체로 설치되고 관로의 흐르는 물의 유속을 측정하는 유속센서와;A flow rate sensor integrally installed in the housing together with the water level sensor in a noncontact manner in the pipeline and measuring a flow rate of water flowing through the channel;

상기 수위센서와 유속센서에 의해 측정된 수위 및 유속측정데이터를 기설정된 시간간격으로 취합하여 메모리에 저장하고 측정된 수위 및 유속측정데이터를 이용하여 CFD 특성함수방식으로 관로에 퇴적된 실제 퇴적물의 체적을 계산하여 관로의 실제유량을 산출하는 제어모듈부를 포함하는 비접액식 유량측정시스템을 제공한다.The water level and flow rate measurement data measured by the water level sensor and the flow rate sensor are collected at a predetermined time interval and stored in a memory. The measured volume and flow rate data are used to calculate the volume of actual sediment deposited in the pipeline And a control module for calculating an actual flow rate of the pipeline by calculating the actual flow rate of the pipeline.

본 발명의 다른특징은 제어모듈부가 설치된 유량측정시스템을 동작시켜 보정시험을 실행한후 보정시험 데이터를 연산하여 수학식 1과 같은 특성함수를 산출하고 산출된 특정함수를 제어모듈부에 탑재시키는 제1 과정과;In another aspect of the present invention, there is provided a control method for a control module, comprising: operating a flow measurement system provided with a control module unit to perform a calibration test, calculating correction test data to calculate a characteristic function expressed by Equation 1, 1;

상기 제1 과정후에 유량측정시스템에 구비된 비접액식 수위센서와 유속센서를 통해 관로로부터 수위데이터(H)와 유속데이터(VS)를 측정하여 저장시키고 수위센서(2)에 의해 측정된 수위데이터(H)를 이용하여 관로의 직경(D)로부터 수위비(X)를 계산하는 제2 과정과;After the first process, the level data H and the flow velocity data V S are measured and stored from the pipeline through the noncontact type level sensor and the flow velocity sensor provided in the flow measurement system, and the level data measured by the level sensor 2 A second step of calculating a water level ratio X from the diameter D of the pipeline by using the water level H;

상기 제2 과정후에 제어모듈부가 수위센서에 의해 측정된 수위데이터(H)를 특성함수인 수학식 1에 대입하여 유속환산계수를 산출하는 제3 과정(S4)과;A third step (S4) of calculating a flow rate conversion coefficient by substituting the water level data (H) measured by the control module-attached water level sensor into the characteristic function (1) after the second process;

상기 제3 과정(S4)후에 제어모듈부가 산출된 K와 측정된 수면유속데이터(VS)로부터 수학식 2에 의해 평균유속 (Vm)을 계산하는 제4 과정과;A fourth step of calculating an average flow velocity V m from the K calculated by the control module and the measured water surface velocity data V S after the third step S4;

상기 제4 과정후에 제어모듈부(6)가 수학식 3을 이용하여 수위비단면적(M)를 계산하는 제5 과정과;A fifth step in which the control module unit 6 calculates a water level non-area M using Equation 3 after the fourth step;

상기 제5 과정(S6)후에 제어모듈부가 수학식 4에 의해 평균유속 (Vm)과 수위비 단면적(M)및 전체관로단면적(A)를 연산하여 관로의 실제유량데이터(Q)를 산출하는 제6 과정을 포함하는 비접액식 유량측정시스템의 제어방법을 제공한다.After the fifth step (S6) The control module added to calculate the average flow rate (V m) and the level ratio sectional area actual flow data (Q) of the operation by the pipeline for (M) and the entire pipe cross-sectional area (A) by the equation (4) A sixth aspect of the present invention provides a control method of a noncontact type flow measurement system.

본 발명의 또 다른 특징은 제어모듈부가 수위를 측정한 결과 측정된 수위가 설정된 관로 직경의 일정 수치이하일 경우 수면유속 VS와 평균유속 Vm의 비인 유속비인 특정함수 K를 변경하기위한 특성함수 재설정을 실행하는 제2-1과정과, Another characteristic feature of the present invention resides in that a characteristic function resetting function for changing a specific function K, which is a flow velocity ratio that is a ratio of the water flow velocity V S and the average flow velocity V m when the measured water level is equal to or lower than a predetermined value of the pipe diameter, 2-1 < / RTI >

상기 제2-1과정후에 제어모듈부가 탑재된 CFD(computational fluid dynamics)를 이용하여 유속의 변화를 분석하는 제2-2과정과;A second step (2-2) of analyzing a change in a flow rate using a CFD (computational fluid dynamics) equipped with a control module after the step 2-1;

상기 제2-2과정후에 제어모듈부가 CFD를 통해 측정된 퇴적물의 실제높이(H0)를 설정한후 비접액식 수위센서와 유속센서를 통해 관로로부터 수위데이터(H)와 유속데이터(VS)를 측정하여 저장시키고 수위센서에 의해 측정된 수위데이터(H)를 이용하여 관로의 직경(D)로부터 수위비(X)를 계산하는 제2-3과정과;After the step 2-2, the control module sets the actual height H 0 of the sediment measured through the CFD, and then outputs the level data H and the flow velocity data V S from the pipeline through the non-contact liquid level sensor and the flow velocity sensor, (2) calculating a water level ratio (X) from the diameter (D) of the channel by using the water level data (H) measured by the water level sensor;

상기 제2-3과정후에 제어모듈부가 퇴적물이 포함된 수위비(X)를 특성함수인 수학식 1-1에 대입하여 유속비 K를 산출하는 제2-4과정과;Step 2-4 of calculating the flow rate ratio K by substituting the water level ratio (X) including the sediment into the equation (1-1), which is a characteristic function, after the step (2-3);

상기 제2-4과정후에 제어모듈부가 산출된 K와 측정된 수면유속데이터(VS)로부터 수학식 2-1에 의해 평균유속 (Vm)을 계산하는 제2-5과정과;(2-5) calculating an average flow velocity (V m ) from the K calculated by the control module and the measured water surface velocity data (V S ) by the equation (2-1) after the step 2-4;

상기 제2-5과정후에 제어모듈부가 수위비에 따른 수위비단면적상수(G)를 수위비(X)에 승산하여 수위비 단면적(M)을 구한후 산출된 수위비 단면적(M)으로부터수학식 3을 이용하여 유동 단면적(A)를 계산하는 제2-6과정과;Sectional area M from the water level cross-sectional area M obtained by multiplying the water level ratio G by the water level ratio X with the water level ratio G according to the water level ratio of the control module after step 2-5, (2-6) of calculating the flow cross-sectional area (A) using the equation (3);

상기 제2-6과정후에 제어모듈부가 제1 과정에서 입력된 퇴적물의 실제높이와 배관내경비인 높이비(X0)에 퇴적물높이비에 따른 높이비단면적상수(G0)를 승산시켜 퇴적물높이비 단면적(M0)을 구한후 산출된 퇴적물높이비 단면적(M0)으로부터 수학식 3-1을 이용하여 퇴적물의 유동단면적(A0)를 계산하는 제2-7과정과;After step 2-6, the control module multiplies the actual height of the sediment inputted in the first step and the height ratio (G 0 ) according to the height ratio of the sediment to the height ratio (X 0 ) Sectional area (A 0 ) of the sediment using Equation (3-1) from the calculated sectional height of the sediment (M 0 ) after calculating the specific cross-sectional area (M 0 );

상기 제2-7과정후에 제어모듈부가 제2-6과정과 제2-7과정에서 산출된 유동 단면적(A)과 퇴적물의 단면적(A0)으로 부터 수학식 3-2를 통해 실제 유동단면적(A1)을 계산하는 제2-8과정과;After the step 2-7, the control module calculates the actual flow cross-sectional area (A) from the cross-sectional area (A 0 ) of the sediments and the flow cross-sectional area (A) calculated in steps 2-6 and 2-7 A 2 );

상기 제2-8과정후에 제어모듈부가 평균유속 (Vm)과 실제 유동단면적(A1)를 연산하여 관로의 실제유량데이터(Q1)를 산출하는 제2-9과정을 포함하는 비접액식 유량측정시스템의 제어방법을 제공한다.(2-9) for calculating the actual flow rate data (Q1) of the pipeline by calculating the average flow velocity (V m ) and the actual flow cross-sectional area (A 1 ) of the control module after the step 2-8. And provides a control method of the system.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 개수로의 관로상에 설치된 비접액식 센서들로부터 얻어진 측정값을 이용하여 CFD 특성함수방식으로 관로에 퇴적된 실제 퇴적물의 체적을 계산하여 정밀하게 유량을 측정하므로써, 저부 퇴적물에 대한 관로의 수위 및 유량변화를 정밀하게 계산하여 유량측정에 반영하므로 그에 따라 수로의 유량관리를 과학적이면서도 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the volume of the actual sediment deposited on the pipeline is calculated using the CFD characteristic function method using the measurement values obtained from the non-contact type sensors installed on the pipeline of the repair channel, and the flow rate is accurately measured, The water level and the flow rate change of the pipeline to the sediment are precisely calculated and reflected in the flow rate measurement, so that the flow rate management of the channel can be performed scientifically and precisely.

또한, 상기와 같은 본 발명은 개수로의 관로상에 설치된 비접액식 센서들로부터 얻어진 측정값을 이용하여 관로에 흐르는 물에 대한 유속환산계수와 평균유속을 구하여 정확한 유량을 산출하므로써, 센서들이 설치된 주변환경의 영향에 관계없이 실질적으로 정확히 유량을 측정할 수 있으므로 그에 따라 수로의 유량관리를 과학적이면서도 정밀하게 수행할 수 있는 효과도 있다. In addition, the present invention as described above calculates the accurate flow rate by calculating the flow velocity conversion coefficient and the average flow velocity of the water flowing in the channel using the measurement values obtained from the non-contact type sensors installed on the channel of the channel, Since the flow rate can be measured accurately regardless of the influence of the environment, the flow control of the channel can be performed scientifically and precisely.

도 1은 종래 유량측정시스템의 일례를 설명하는 설명도.
도 2는 본 발명에 따른 비접액식 유량측정시스템의 일실시예를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 3은 본 발명에 따른 비접액식 유량측정시스템의 실시예들을 전기회로적으로 설명하는 설명도.
도 4는 본 발명 실시예 1의 플로우차트.
도 5는 본 발명 실시예 2의 플로우차트.
1 is an explanatory view for explaining an example of a conventional flow measurement system;
2 is an explanatory view schematically illustrating one embodiment of a noncontact flow measurement system according to the present invention;
FIG. 3 is an explanatory view illustrating an electric circuit of the embodiments of the noncontact type flow measurement system according to the present invention. FIG.
4 is a flowchart of Embodiment 1 of the present invention.
5 is a flowchart of the second embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 비접액식 유량측정시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of a noncontact type flow measurement system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 본 발명에 따른 비접액식 유량측정시스템의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)." 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
However, the present invention is not limited to the embodiments of the noncontact flow measurement system according to the present invention described here, but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The term " comprises " And / or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements, steps, operations, and / or elements.

실시예 1Example 1

도 2는 본 발명에 따른 비접액식 유량측정시스템의 일실시예를 개략적으로 설명하는 설명도이고, 도 3은 본 발명에 따른 비접액식 유량측정시스템의 실시예들을 전기회로적으로 설명하는 설명도이며, 도 4는 본 발명 실시예 1의 플로우차트이고, 도 5는 본 발명 실시예 2의 플로우차트이다.FIG. 2 is an explanatory view schematically illustrating one embodiment of a noncontact type flow measurement system according to the present invention, and FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an electric circuit of the embodiments of the noncontact type flow measurement system according to the present invention 4 is a flowchart of Embodiment 1 of the present invention, and Fig. 5 is a flowchart of Embodiment 2 of the present invention.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 비접액식 유량측정시스템은, 본 발명 실시예 1에 따른 비접액식 유량측정시스템은 수로의 관로(1)에 비접액방식으로 설치되고 관로(1)의 수위를 측정하는 수위센서(2)와; 2 to 3, the noncontact type flow measurement system according to an embodiment of the present invention is characterized in that the noncontact type flow measurement system according to the first embodiment of the present invention is installed in the channel 1 in a non-contact manner A water level sensor 2 for measuring the water level of the conduit 1;

상기 관로(1)에 비접액방식으로 수위센서(2)와 함께 하나의 하우징(3)내에 일체로 설치되고 관로(1)의 흐르는 물의 유속을 측정하는 유속센서(4)와;A flow sensor 4 integrally provided in the housing 1 together with the level sensor 2 in a non-contact manner to measure the flow rate of the flowing water in the conduit 1;

상기 수위센서(2)와 유속센서(4)에 의해 측정된 수위 및 유속측정데이터를 기설정된 시간간격으로 취합하여 메모리(5)에 저장하고 측정된 수위 및 유속측정데이터를 이용하여 특성함수방식으로 관로(1)에 흐르는 물에 대한 유속환산계수와 평균유속을 구하여 관로(1)의 실제유량을 산출하는 제어모듈부(6)를 포함하여 구성된다.The water level and flow velocity measurement data measured by the water level sensor 2 and the flow velocity sensor 4 are collected at a predetermined time interval and stored in the memory 5 and measured by the characteristic function method And a control module unit 6 for calculating a flow velocity conversion coefficient and an average flow velocity for water flowing through the conduit 1 and calculating an actual flow rate of the conduit 1.

또한, 상기 수위센서(2)와 유속센서(4)는 제어모듈부(6)와 하나의 하우징안에 함께 결합설치되거나 혹은 외부하우징(7)에 별도로 구성된 제어모듈부(6)와 분리하여 케이블(8)로 연결하여 구성할 수도 있다.The water level sensor 2 and the flow velocity sensor 4 are connected to the control module unit 6 and the single housing or are separated from the control module unit 6 separately formed in the external housing 7, 8).

여기서 상기 제어모듈부(6)에는 산출된 유량데이터를 포함하여 유량측정시스템 (13)에 의해 각종 데이터를 외부로 표시하는 표시패널(9), 데이터를 이동통신망 (10)이나 인터넷(11)을 통해 외부로 송수신할 수 있는 무선모듈(12)과 이더넷(14) 이 구비되는 출력부(15), 제어모듈부(6)의 전체기능을 제어하는 마이컴(16), 처리데이터와 OS(operating system) 프로그램를 저장하는 메모리(5) 및 사용자의 제어신호를 처리하는 키패드(17)가 구비된다. 이때, 상기 이더넷(14)은 원격제어할 수 있는 전용어플리케이션이 탑재된 PC(18)와 원격데이터를 송수신할 수 있도록 구성된다.
The control module 6 includes a display panel 9 for displaying various data by the flow measurement system 13 including the calculated flow data externally and a display panel 9 for displaying the data on the mobile communication network 10 or the Internet 11 An output unit 15 having an Ethernet 14 and a microcomputer 16 controlling the overall functions of the control module unit 6, A memory 5 for storing a program and a keypad 17 for processing a user's control signal. At this time, the Ethernet 14 is configured to transmit and receive remote data to and from a PC 18 equipped with a dedicated application capable of remote control.

한편, 상기와 같은 구성으로 된 본 발명 실시예1의 유랑측정시스템의 제어방법을 설명한다. A control method of the wander measurement system according to the first embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described.

먼저 본 발명 실시예1의 방법은 도 4에 도시된 바와같이 초기상태(S1)에서 제어모듈부가 설치된 유량측정시스템을 동작시켜 보정시험을 실행한후 보정시험 데이터를 연산하여 수학식 1과 같은 특성함수를 산출하고 산출된 특정함수를 제어모듈부에 탑재시키는 제1 과정(S2)과;First, as shown in FIG. 4, the method of the first embodiment of the present invention operates the flow measurement system provided with the control module unit in the initial state S1 to calculate the calibration test data after performing the calibration test, A first step (S2) of calculating a function and mounting the calculated specific function on the control module unit;

상기 제1 과정(S2)후에 유량측정시스템에 구비된 비접액식 수위센서와 유속센서를 통해 관로로부터 수위데이터(H)와 유속데이터(Vs)를 측정하여 저장시키고 수위센서에 의해 측정된 수위데이터(H)를 이용하여 관로의 직경(D)로부터 수위비(X)를 계산하는 제2 과정(S3)과;After the first step (S2), the level data (H) and the flow velocity data (V s ) are measured and stored from the pipeline through a noncontact type level sensor and a flow velocity sensor provided in the flow measurement system, (S3) of calculating a water level ratio (X) from the diameter (D) of the channel by using the water level ratio (H);

상기 제2 과정(S3)후에 제어모듈부가 수위센서에 의해 측정된 수위데이터(H)를 특성함수인 수학식 1에 대입하여 유속환산계수를 산출하는 제3 과정(S4)과;A third step (S4) of calculating a flow rate conversion factor by substituting the water level data (H) measured by the control module-attached water level sensor into the characteristic equation (1) after the second process (S3);

상기 제3 과정(S4)후에 제어모듈부가 산출된 K와 측정된 수면유속데이터(Vs)로부터 수학식 2에 의해 평균유속 (Vm)을 계산하는 제4 과정(S5)과;A fourth step (S5) of calculating an average flow velocity V m from the K calculated by the control module and the measured water surface velocity data (V s ) after the third step (S4);

상기 제4 과정(S5)후에 제어모듈부(6)가 수학식 3을 이용하여 수위비 단면적(M)를 계산하는 제5 과정(S6)과;A fifth step (S6) of, after the fourth step (S5), the control module 6 calculates the water level cross-sectional area M using the equation (3);

상기 제5 과정(S6)후에 제어모듈부가 수학식 4에 의해 평균유속 (Vm)과 수위비 단면적(M)및 전체관로단면적(A)를 연산하여 관로의 실제유량데이터(Q)를 산출하는 제6 과정(S7)을 포함하여 구성된다.After the fifth step (S6) The control module added to calculate the average flow rate (V m) and the level ratio sectional area actual flow data (Q) of the operation by the pipeline for (M) and the entire pipe cross-sectional area (A) by the equation (4) And a sixth step (S7).

여기서, 상기 제6과정(S7)에는 제어모듈부가 산출된 관로의 실제유량데이터(Q)를 저장함과 더불어 표시패널을 통해 외부로 표시하고 출력부에 연결된 이더넷 혹은 무선모듈을 통해 원격지에 있는 유무선장비로 전송하는 원격지 전송단계를 더 포함한다.In the sixth step S7, the control module stores the calculated actual flow data Q of the pipeline, displays it externally through the display panel, and transmits the flow data Q through the Ethernet or wireless module connected to the output unit, To a remote location.

또한, 상기 제6과정(S7)에는 원격지에 위치한 유무선장비에서 출력부에 연결된 이더넷 혹은 무선모듈을 통해 원격제어신호를 제어모듈부로 입력시킬 경우 제어모듈부가 입력된 원격제어신호에 따라 상기 제1 과정(S1) 내지 제5 과정(S6)을 원격실행시키는 원격제어단계를 더 포함한다.
When the remote control signal is input to the control module through the Ethernet or wireless module connected to the output unit of the wired / wireless device located at the remote place in the sixth step S7, (S1) to a fifth step (S6).

[수학식1][Equation 1]

Figure 112014036522603-pat00001
Figure 112014036522603-pat00001

여기서, 상기 K는 유량에 따른 유속비, X는 유량에 따른 수위비, 상기 a, b, c, d, e, f 및 g 는 보정시험절차에서 산출되는 계수.Where K is the flow rate according to the flow rate, X is the water level ratio according to the flow rate, and a, b, c, d, e, f and g are the coefficients calculated in the calibration test procedure.

[수학식 2]&Quot; (2) "

K * 수면유속데이터(VS) = 평균유속 (Vm)K * Surface velocity data (V S ) = average velocity (V m )

[수학식 3] &Quot; (3) "

G * X = 수위비 단면적(M)G * X = water level specific area (M)

여기서, 상기 G는 수위비단면적상수, X는 수위비임.Here, G is a water level silk area constant, and X is a water level ratio.

[수학식 4]&Quot; (4) "

평균유속 (Vm) * 전체관로단면적(A+) * 수위비단면적 (M) = 실제유량데이터(Q)
Average flow velocity (V m ) * Total cross-sectional area (A + ) * Water level non-area (M) = Actual flow data (Q)

한편, 상기 본 발명 실시예 1의 과정을 다시 설명하면, 상기 제1 과정(S2)의 보정시험의 일례는 먼저, 시험할 관로의 크기를 선정하는데, 예컨대, 시험 관로의 크기가 직경 150mm ~ 300mm 정도의 원형 개수로 관로로 가정할 경우 선정된 시험 관로와 함께 시험할 개수로 유량계를 유량시험시스템에 설치한 후 물을 흘려서 개수로 유량계의 출력을 기록한다. 이때, 상기 과정에서 시험하는 유량은 시험시스템에서 구현할 수 있는 최대유량을 100%로 보았을 때 10%, 20%, 40%, 60%, 80% 및 100%에 해당하는 유량을 구현하는 방식으로 시험을 실시하며, 유량의 간격은 상황에 따라 좀 더 촘촘하게 설정할 수도 있다. 따라서, 상기와 같은 보정시험절차를 거쳐 데이터를 취득할 수 있다. 예를들어, 구현된 실제 유량 데이터 Q는 개수로 유량시험시스템에 설치된 기준유량계에서 측정하고, 시험관로에 구현된 물의 수위 데이터 H는 개수로 유량계에서 측정하며, 시험관로에 구현된 물의 수면유속 데이터 VS를 개수로 유량계에서 측정할 수 있다. 이때 상기와 같은 보정시험을 통해 얻은 시험값들을 이용하여 특성함수를 도출할 수가 있는데, 예컨대, 상기 H로부터 시험관로를 흐르는 물의 유동 단면적 A를 계산하고, A와 Q로부터 시험관로를 흐르는 물의 평균 유속 Vm를 계산 (Vm=Q/A)하며, VS에 대한 Vm의 비 K(유속비)를 계산 (K=Vm/VS)하고, H로부터 시험관로의 직경 D에 대한 비 X(수위비)를 계산 (X=H/D)할 수 있다. 여기서 상기와 같이 시험한 유량이 여러 가지 이므로 표 1과 같은 데이터 그룹이 형성됨을 볼 수 있고, 이러한 데이터들을 이용하여 특성함수 K(수학식 1)를 도출할 수가 있다. In the meantime, the process of the first embodiment of the present invention will be described. The calibration test of the first process (S2) first determines the size of the channel to be tested. For example, when the size of the test channel is 150 mm to 300 mm When the number of circles is assumed to be the number of pipes, the flow meter shall be installed in the flow test system with the number of test channels to be tested together with the selected test channel, and then the water flow shall be recorded and the output of the flow meter shall be recorded. In this case, the flow rate to be tested in the above procedure is set to be 10%, 20%, 40%, 60%, 80% and 100% when the maximum flow rate that can be implemented in the test system is taken as 100% , And the interval of the flow rate may be set to be more compact depending on the situation. Therefore, data can be acquired through the calibration test procedure as described above. For example, the implemented actual flow data Q is measured in the reference flow meter installed in the flow test system in the number, the water level data H implemented in the test tube is measured in the flow meter in the number, and the water surface flow rate data V S can be measured in a number of flow meters. For example, the flow cross-sectional area A of the water flowing from the H to the test tube is calculated, and the average flow rate of the water flowing from the A and the Q through the test tube is calculated V m the calculation (V m = Q / a), and calculate the ratio K (flow rate ratio) of V m to V S (K = V m / V S), and the ratio of the diameter D of a test tube from a H X (water level ratio) can be calculated (X = H / D). Here, since the flow rates tested as described above are various, it can be seen that the data group as shown in Table 1 is formed, and the characteristic function K (Equation 1) can be derived using these data.

기준유량, Q
(m3/h)
Reference flow rate, Q
(m 3 / h)
수위, H
(mm)
Water level, H
(mm)
수면유속, Vs
(m/s)
Water surface velocity, Vs
(m / s)
유동 단면적, A
(mm2)
Sectional area, A
(mm 2 )
평균유속, Vm
(m/s)
Average flow rate, V m
(m / s)
유속비, K
(무차원)
Flow rate ratio, K
(Dimensionless)
수위비, X
(무차원)
Water level ratio, X
(Dimensionless)
5.1 5.1 39.7 39.7 0.38 0.38 5,651      5,651 0.25 0.25 0.66 0.66 0.128 0.128 10.1 10.1 54.9 54.9 0.38 0.38 9,041      9,041 0.31 0.31 0.82 0.82 0.177 0.177 14.9 14.9 64.4 64.4 0.37 0.37 11,367     11,367 0.36 0.36 0.99 0.99 0.207 0.207 15.0 15.0 65.5 65.5 0.37 0.37 11,645     11,645 0.36 0.36 0.96 0.96 0.211 0.211 19.4 19.4 73.2 73.2 0.37 0.37 13,638     13,638 0.40 0.40 1.06 1.06 0.235 0.235 19.8 19.8 72.9 72.9 0.37 0.37 13,559     13,559 0.41 0.41 1.10 1.10 0.234 0.234 24.5 24.5 82.1 82.1 0.40 0.40 16,033     16,033 0.42 0.42 1.07 1.07 0.264 0.264 24.1 24.1 81.6 81.6 0.38 0.38 15,896     15,896 0.42 0.42 1.10 1.10 0.262 0.262 29.6 29.6 90.0 90.0 0.41 0.41 18,231     18,231 0.45 0.45 1.10 1.10 0.289 0.289 34.2 34.2 96.5 96.5 0.41 0.41 20,084     20,084 0.47 0.47 1.15 1.15 0.310 0.310 38.7 38.7 103.3 103.3 0.45 0.45 22,058     22,058 0.49 0.49 1.10 1.10 0.332 0.332

한편, 상기와 같은 절차를 통해 도출된 특정함수를 본 발명 유량측정시스템(13)의 제어모듈부(6)에 탑재시키고 실제 현장운용에 들어간다. 그리고 상기 과정후에 제어모듈부(6)는 유량측정시스템(13)에 전원이 인가될 경우 메모리(5)에 저장된 OS 프로그램을 구동하여 수위센서(2)와 유속센서(4)를 포함한 유량측정시스템(13)의 내부회로를 초기화한다. 또한 상기 제어모듈부(6)는 유량측정시스템(13)에 구비된 비접액식 수위센서(2)와 유속센서(4)를 통해 관로로부터 수위데이터(H)와 유속데이터(VS)를 측정한 후 메모리에 저장시킨다. 그러면, 상기 제어모듈부(6)는 관로의 실제유량데이터(Q)를 산출하기위해, 수위센서(2)에 의해 측정된 수위데이터(H)를 이용하여 관로의 직경(D)로부터 수위비(X)를 계산한다. 그리고 상기 제어모듈부(6)는 수위센서(2)에 의해 측정된 수위데이터(H)를 특성함수인 수학식 1에 대입하여 유속환산계수를 산출하고, 아울러 산출된 K와 측정된 수면유속데이터(VS)로부터 수학식 2에 의해 평균유속 (Vm)을 계산한다. 더 나아가, 상기 제어모듈부(6)는 수학식 3을 이용하여 유동 단면적(M)를 계산한후 수학식 4에 의해 평균유속 (Vm)과 유동 단면적(M)및 전체관로단면적(A+)를 연산하여 관로의 실제유량데이터(Q)를 산출한다. On the other hand, the specific function derived through the above-described procedure is loaded into the control module unit 6 of the flow measurement system 13 of the present invention, and actual operation is started. After the above process, the control module 6 drives the OS program stored in the memory 5 when the flow measurement system 13 is supplied with power, and controls the flow rate measurement system including the water level sensor 2 and the flow rate sensor 4 Thereby initializing the internal circuit of the microcomputer 13. The control module unit 6 also measures the level data H and the flow rate data V S from the pipeline through the non-contact type water level sensor 2 and the flow rate sensor 4 provided in the flow rate measuring system 13 And stores it in the memory. The control module 6 then calculates the water level ratio D from the diameter D of the channel by using the water level data H measured by the water level sensor 2 in order to calculate the actual flow rate data Q of the channel X). The control module unit 6 calculates the flow velocity conversion coefficient by substituting the water level data H measured by the water level sensor 2 into Equation 1 which is a characteristic function and also calculates the water velocity data H by using the calculated K and the measured water surface velocity data It calculates an average flow velocity (V m) by the expression (2) from (V S). Further, the control module unit 6 is the average flow rate by the equation (4) calculates a flow cross-sectional area (M) by using Equation 3 (V m) and the flow cross-section (M) and the entire pipe cross-sectional area (A + ) To calculate the actual flow rate data Q of the pipeline.

이 과정에서, 상기 제어모듈부(6)는 산출된 관로의 실제유량데이터(Q)를 메모리(5)에 저장함과 더불어 표시패널(9)을 통해 외부로 표시하고 출력부(15)에 연결된 이더넷(14)이나 무선모듈(12)을 통해 원격지에 있는 유무선장비 예컨대, 이동통신망(10)이나 인터넷(11)을 통해 전용어플이 탑재된 스마트폰(19)이나 전용프로그램이 탑재된 PC(18)로 전송하여 표시할 수 있다. 반면에, 상기 과정에서, 상기 제어모듈부(6)는 원격지에 위치한 유무선장비 예컨대, 이동통신망(10)이나 인터넷(11)을 통해 전용어플이 탑재된 스마트폰(19)이나 전용프로그램이 탑재된 PC(18)로부터 출력부(15)에 연결된 이더넷(14)이나 무선모듈(12)을 통해 원격제어신호가 수신될 경우 입력된 원격제어신호에 따라 관로의 실제유량데이터(Q)에 대한 산출과정을 전반적으로 원격제어하게된다.In this process, the control module unit 6 stores the actual flow rate data Q of the calculated pipeline in the memory 5, displays it externally through the display panel 9, A smart phone 19 equipped with a dedicated application via a mobile communication network 10 or the Internet 11 or a PC 18 mounted with a dedicated program via a wired or wireless equipment at a remote location via a communication module 14 or a wireless module 12, To be displayed. In the meantime, in the above process, the control module unit 6 is provided with a smart phone 19 equipped with a dedicated application via a wired / wireless device, such as a mobile communication network 10 or the Internet 11, When the remote control signal is received from the PC 18 via the Ethernet 14 or the wireless module 12 connected to the output unit 15, the calculation process for the actual flow rate data Q of the channel in accordance with the inputted remote control signal So that it can be remotely controlled as a whole.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 비접액식 오픈 채널 유량계에 의하면, 관로(1) 내를 흐르는 액체와 접하지 않기 때문에 유량계에 부유물이 쌓이지 않고, 또한 유속센서(4)는 기존의 초음파 유속센서와 달리 마이크로파를 사용하기 때문에 분해능이 우수하여, 유체 내에 넓게 퍼져 있는 입자에 의해서 의도하지 않게 발생되는 도플러 효과에 의한 잡음을 억제할 수 있고 이에 수반하여 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the noncontact type open channel flow meter according to the first embodiment of the present invention, floating matter does not accumulate in the flowmeter because it is not in contact with the liquid flowing in the channel 1, and the flow rate sensor 4 is connected to the existing ultrasonic flow rate sensor In addition, since the microwave is used, the resolution is excellent, so that the noise due to the Doppler effect, which is unintentionally generated by the particles scattered widely in the fluid, can be suppressed and the precision can be improved.

실시예2Example 2

본 발명 실시예 2에 따른 실제 퇴적물이 관로에 존재할 경우의 체적보정을 실행하는 비접액식 유량측정시스템은 도 2 내지 3에 도시된 바와같이 수로의 관로(1)에 비접액방식으로 설치되고 관로(1)의 수위를 측정하는 수위센서(2)와; The noncontact type flow measurement system for performing the volume correction in the case where the actual sediment according to the second embodiment of the present invention is present in the pipeline is provided with a non-contact type liquid immersion type liquid immersion type liquid immersion type liquid immersion type A water level sensor 2 for measuring the water level of the water level sensor 1;

상기 관로(1)에 비접액방식으로 수위센서(2)와 함께 하나의 하우징(3)내에 일체로 설치되고 관로(1)의 흐르는 물의 유속을 측정하는 유속센서(4)와;A flow sensor 4 integrally provided in the housing 1 together with the level sensor 2 in a non-contact manner to measure the flow rate of the flowing water in the conduit 1;

상기 수위센서(2)와 유속센서(4)에 의해 측정된 수위 및 유속측정데이터를 기설정된 시간간격으로 취합하여 메모리(5)에 저장하고 측정된 수위 및 유속측정데이터를 이용하여 CFD 특성함수방식으로 관로(1)에 퇴적된 실제 퇴적물의 체적을 계산하여 관로(1)의 실제유량을 산출하는 제어모듈부(6)를 포함하여 구성된다. The water level and flow velocity measurement data measured by the water level sensor 2 and the flow velocity sensor 4 are collected at a predetermined time interval and stored in the memory 5 and the CFD characteristic function method And a control module unit 6 for calculating the actual flow rate of the pipeline 1 by calculating the volume of the actual sediment deposited on the pipeline 1 by the use of the control unit.

또한, 상기 수위센서(2)와 유속센서(4)는 제어모듈부(6)와 하나의 하우징안에 함께 결합설치될 수도 있고 혹은 외부하우징(7)에 별도로 구성된 제어모듈부(6)와 분리하여 케이블(8)로 연결하여 구성할 수도 있다.
The water level sensor 2 and the flow velocity sensor 4 may be coupled to the control module unit 6 and the single housing or may be separately provided from the control module unit 6 separately provided to the external housing 7 Cable 8 may be used.

한편, 상기와 같은 구성으로 된 본 발명 실시예2의 실제 퇴적물이 관로에 존재하는 경우의 체적보정이 이루어지는 유랑측정시스템의 제어방법을 설명한다. Meanwhile, a control method of the wander measurement system in which the volume correction is performed in the case where the actual sediment of the second embodiment of the present invention having the above-described configuration exists in the pipeline will be described.

먼저 본 발명 실시예2의 방법은 도 5에 도시된 바와같이 제어모듈부가 수위를 측정한 결과 측정된 수위가 설정된 관로 직경의 일정 수치(예를 들면 50%) 이하일 경우 수면유속 VS와 평균유속 Vm의 비인 특정함수 K(유속비)를 변경하기위한 특성함수 재설정을 실행하는 제2-1과정(S101)과, 5, when the measured water level is measured by the control module as shown in FIG. 5, when the measured water level is lower than a predetermined value (for example, 50%) of the established pipe diameter, the water flow velocity V S and the average flow velocity and the second-first process (S101) to execute the characteristic function to reset to change the ratio specific function K (flow rate ratio) of V m,

상기 제2-1과정(S101)후에 제어모듈부가 탑재된"유체유동 전산 시뮬레이션 해석 (CFD, computational fluid dynamics)"를 이용하여 유속의 변화를 분석하는 제2-2과정(S102)과;A second step (S102) of analyzing a change in the flow velocity using the "CFD (Computational Fluid Dynamics)" in which the control module is mounted after the second step (S101);

상기 제2-2과정(S102)후에 CFD를 통해 측정된 퇴적물의 실제높이(H0)를 설정한후 비접액식 수위센서와 유속센서를 통해 관로로부터 수위데이터(H)와 유속데이터(VS)를 측정하여 저장시키고 수위센서에 의해 측정된 수위데이터(H)를 이용하여 관로의 직경(D)로부터 수위비(X)를 계산하는 제2-3과정(S103)과;After setting the actual height H 0 of the sediment measured through the CFD after the step 2-2 (S102), the water level data H and the flow rate data V S are obtained from the pipeline through the non-contact liquid level sensor and the flow velocity sensor, (S103) of calculating and storing the water level ratio X from the diameter D of the channel by using the water level data H measured by the water level sensor;

상기 제2-3과정(S103)후에 제어모듈부가 퇴적물이 포함된 수위비(X)를 특성함수인 수학식 1-1에 대입하여 유속비 K를 산출하는 제2-4과정(S104)과;(S104) of calculating the flow rate ratio K by substituting the water level ratio X including the deposit into the equation (1-1), which is a characteristic function, after the step (2-3) of the process (S103);

상기 제2-4과정(S104)후에 제어모듈부가 산출된 K와 측정된 수면유속데이터(VS ))로부터 수학식 2-1에 의해 평균유속 (Vm)을 계산하는 제2-5과정(S105)과;(2-5) in which the average flow velocity V m is calculated from the equation (2-1) from the K-measured water flow velocity data (V S ) and the calculated water flow velocity data (V S ) after the 2-4 step (S104) S105);

상기 제2-5과정(S105)후에 제어모듈부가 수위비에 따른 수위비단면적상수(G)를 수위비(X)에 승산하여 수위비 단면적(M)을 구한후 산출된 수위비 단면적(M)으로부터수학식 3을 이용하여 유동 단면적(A)를 계산하는 제2-6과정(S106)과;Sectional area M obtained by calculating the water level specific cross section M by multiplying the water level ratio G by the water level ratio constant G according to the water level ratio of the control module after the 2-5 step S105, (S106) of calculating the flow cross-sectional area A from Equation (3) from Step 2-6;

상기 제2-6과정(S106)후에 제어모듈부가 제1 과정에서 입력된 퇴적물의 실제높이와 배관내경비인 높이비(X0)에 퇴적물높이비에 따른 높이비단면적상수(G0)를 승산시켜 퇴적물높이비 단면적(M0)을 구한후 산출된 퇴적물높이비 단면적(M0)으로부터 수학식 3-1을 이용하여 퇴적물의 유동단면적(A0)를 계산하는 제2-7과정(S107)과;After the step 2-6 (S106), the control module adds the height non-constant area constant (G 0 ) according to the height ratio of the sediment to the height ratio (X 0 ) of the actual height of the sediment inputted in the first step and the in- 2-7 by the process of calculating the flow cross-sectional area (a 0) of the deposit by using equation 3-1 from the sediment height cross-sectional area ratio (M 0) calculated after obtaining the sediment height cross-sectional area ratio (M 0) (S107) and;

상기 제2-7과정(S107)후에 제어모듈부가 제2-6과정(S106)과 제2-7과정(S107)에서 산출된 유동 단면적(A)과 퇴적물의 단면적(A0)으로 부터 수학식 3-2를 통해 실제 유동단면적(A1)을 계산(A1=A0-A)하는 제2-8과정(S108)과;After the step 2-7 (S107), the control module calculates, from the cross-sectional area (A 0 ) of the flow cross-sectional area A and the cross-sectional area A 0 calculated in steps 2-6 (S106) and 2-7 (S108) of calculating the actual flow cross-sectional area (A 1 ) through (A 1 = A 0 -A) through 3-2;

상기 제2-8과정(S108)후에 제어모듈부가 평균유속 (Vm)과 실제 유동단면적(A1)를 연산하여 관로의 실제유량데이터(Q1)를 산출하는 제2-9과정(S109)을 포함하여 구성된다.The process of claim 2-9 (S109) for calculating the first 2-8 process (S108) after the control module adding the average flow rate (V m) and the actual flow cross-sectional area the actual data flow (Q1) of the operation by the pipeline (A 1) .

여기서, 상기 제2-9과정(S109)에는 제어모듈부가 산출된 관로의 실제유량데이터(Q)를 저장함과 더불어 표시패널을 통해 외부로 표시하고 출력부에 연결된 무선모듈과 이더넷을 통해 원격지에 있는 유무선장비로 전송하는 원격지 전송단계를 더 포함한다.In step 2-9 (S109), the control module stores the calculated actual flow data (Q) of the pipeline, displays the flow data (Q) externally through the display panel, and transmits the flow data And transmitting to the wired / wireless equipment a remote transmission step.

또한, 상기 제2-9과정(S109)에는 원격지에 위치한 유무선장비에서 출력부에 연결된 무선모듈과 이더넷을 통해 원격제어신호를 제어모듈부로 입력시킬 경우 제어모듈부가 입력된 원격제어신호에 따라 상기 제2-1과정(S101) 내지 제2-8과정(S108)을 원격실행시키는 원격제어단계를 더 포함한다.
In step 2-9 (S109), when a remote control signal is input to the control module through the wireless module and the Ethernet connected to the output unit in the wired / wireless equipment located at the remote location, 2-1 > step S101 to step 2-8 (S108).

[수학식1][Equation 1]

Figure 112014036522603-pat00002
Figure 112014036522603-pat00002

여기서, 상기 K는 유량에 따른 유속비, X는 유량에 따른 수위비, 상기 a, b, c, d, e, f 및 g 는 보정시험절차에서 산출되는 계수.Where K is the flow rate according to the flow rate, X is the water level ratio according to the flow rate, and a, b, c, d, e, f and g are the coefficients calculated in the calibration test procedure.

[수학식 2]&Quot; (2) "

K * 수면유속데이터(VS) = 평균유속 (Vm)K * Surface velocity data (V S ) = average velocity (V m )

[수학식 3]&Quot; (3) "

M * 관로단면적(A+) = A 유동단면적 M * Tube cross-sectional area (A + ) = A flow cross-sectional area

여기서, 상기 G는 수위비에 따른 수위비단면적상수, X는 수위비임(수위/배관내경비)이고, 수위비 단면적(M)은 G * X 로 산출됨. Here, G is a water surface silting area constant according to a water level ratio, X is a water level beam (water level / inside pipe cost), and a water level specific cross-sectional area (M) is calculated as G * X.

[[ 수학식Equation 3-1] 3-1]

M0 * 관로단면적(A+) = A0 유동단면적 M 0 * Tube cross-sectional area (A + ) = A 0 Flow sectional area

여기서, 상기 G0는 퇴적물높이비에 따른 높이비단면적상수, X0는 높이비(퇴적물높이/배관내경비), 퇴적물높이비 단면적(M0)은 G0 * X0 로 산출됨Here, G 0 is a height specific area constant according to the height ratio of the sediments, X 0 is the height ratio (height of the sediment / in-pipe expense), and the height of the sediment height (M 0 ) is calculated as G 0 * X 0

[수학식 3-2][Equation 3-2]

유동단면적 (A) - 퇴적물 유동단면적(A0) = 실제 유동단면적(A1)Flow cross section (A) - Sediment flow cross section (A 0 ) = Actual flow cross section (A 1 )

[[ 수학식Equation 4-1] 4-1]

평균유속 (Vm) * 실제 유동단면적(A1) = 실제유량데이터(Q1)
Average flow velocity (V m ) * Actual flow cross-sectional area (A 1 ) = Actual flow data (Q 1)

여기서, 상기 실제 퇴적물의 체적보정이 이루어지는 유랑측정시스템의 제어방법을 다시 정리해보면, 먼저, 제어모듈부(6)는 수위를 측정한 결과 측정된 수위가 관로 직경의 일정 수치(예를 들면 50%) 이하일 경우 수면유속 Vs와 평균유속 Vm의 비인 특정함수 K를 변경하기위한 특성함수 재설정을 실행한다.Here, the control module 6 determines whether the measured water level is a predetermined value (for example, 50% or more) of the pipe diameter as a result of measuring the water level, ), The characteristic function reset is performed to change the specific function K that is the ratio of the water flow velocity V s and the average flow velocity V m .

즉, 제어모듈부(6)는 탑재된 "유체유동 전산 시뮬레이션 해석 (CFD, computational fluid dynamics)"을 이용하여 유속의 변화를 분석한다. 그리고 상기 제어모듈부(6)는 CFD를 통해 측정된 퇴적물의 실제높이(H0)를 설정한후 비접액식 수위센서(2)와 유속센서(4)를 통해 관로로부터 수위데이터(H)와 유속데이터(Vs)를 측정하여 저장시키고 수위센서(2)에 의해 측정된 수위데이터(H)를 이용하여 관로의 직경(D)로부터 수위비(X)를 계산한다. 또한 상기 제어모듈부(6)는 퇴적물이 포함된 수위비(X)를 특성함수인 수학식 1-1에 대입하여 유속비 K를 산출하고, 그 산출된 K와 측정된 수면유속데이터(Vs)로부터 수학식 2-1에 의해 평균유속 (Vm)을 계산한다. 더 나아가, 상기 제어모듈부(6)는 수위비에 따른 수위비단면적상수(G)를 수위비(X)에 승산하여 수위비 단면적(M)을 구한후 산출된 수위비 단면적(M)으로부터수학식 3을 이용하여 유동 단면적(A)를 계산하고, 상기 제1 과정에서 배관내경비인 높이비(X0)에 퇴적물높이비에 따른 높이비단면적상수(G0)를 승산시켜 퇴적물높이비 단면적(M0)을 구한후 산출된 퇴적물높이비 단면적(M0)으로부터 수학식 3-1을 이용하여 퇴적물의 유동단면적(A0)를 계산한다. 그리고 상기 제어모듈부(6)는 제2-6과정(S106)과 제2-7과정(S107)에서 산출된 유동 단면적(A)과 퇴적물의 단면적(A0)으로 부터 수학식 3-2를 통해 실제 유동단면적(A1)을 계산(A1=A0-A)한 다음 평균유속 (Vm)과 실제 유동단면적(A1)를 연산하여 관로의 실제유량데이터(Q1)를 산출하게된다.
That is, the control module section 6 analyzes the change of the flow velocity using the "CFD (computational fluid dynamics)" which is mounted. The control module unit 6 sets the actual height H 0 of the sediment measured through the CFD and then outputs the level data H and the flow rate H from the pipeline through the noncontact type water level sensor 2 and the flow rate sensor 4, stores the measurement data (V s) and calculates the level data (H) water level ratio (X) from the diameter (D) of the channel using the level measured by the sensor (2). Further, the control module unit 6 calculates the flow velocity ratio K by substituting the water level ratio X including sediments into Equation 1-1, which is a characteristic function, and calculates the measured water surface velocity data V s ) calculates an average flow velocity (V m) by the following equation from 2-1. Further, the control module 6 calculates the water level cross-sectional area M by multiplying the water level ratio G by the water level ratio X with the water level ratio M, Sectional area (A) is calculated using Equation 3, and the height ratio (G 0 ) according to the height ratio of the sediment to the height ratio (X 0 ), which is the cost ratio in the piping in the first process, by using equation 3-1 from the sediment height cross-sectional area ratio (M 0) calculated after obtaining the (M 0) and calculates the flow cross-sectional area (a 0) of the sediment. Then, the control module 6 calculates Equation 3-2 from the flow cross-sectional area A and the cross-sectional area A 0 of the deposit calculated in steps 2-6 (S106) and 2-7 (S107) The actual flow cross-sectional area A 1 is calculated (A 1 = A 0 -A), and the actual flow volume data Q 1 is calculated by calculating the average flow velocity V m and the actual flow cross-sectional area A 1 .

실시예 3Example 3

본 발명의 실시예3으로, 상기 제어모듈부(6)에는 도 3에 도시된 바와같이 유량측정시스템(13)의 하우징(3)의 일측에 일체로 설치되어 가스를 검출하고 그 검출결과를 출력시키는 가스검출기(21)가 더 구비된다. In the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the control module unit 6 is integrally provided at one side of the housing 3 of the flow measurement system 13 to detect gas and output the detection result A gas detector 21 is provided.

이때 상기와 같이 유량측정시스템(13)에 일체로 탑재된 가스검출기(21)는 작업자가 본 발명의 유량측정시스템(13)을 들고 관로(1)의 맨홀(20)내로 진입할 경우 맨홀(20)내의 가스를 자동적으로 검출한 후 그 검출된 가스를 분석한 다음 그 분석결과를 제어모듈부(6)로 입력시킨다. 그러면, 상기 제어모듈부(6)는 가스검출기(21)로부터 입력된 관로(1)의 맨홀(20)내에 상존하는 가스정보를 인식한 후 그 결과데이터를 표시패널(9)을 통해 외부로 표시한다. 아울러 상기 제어모듈부(6)는 상기 가스검출기(21)에 의해 검출된 가스의 농도가 작업자에게 위험한 수준일 경우 이를 경고발생부(22)를 통해 위험경보신호를 발생시키게 하므로써, 해당 가스로부터 작업자들의 안전을 도모하게한다.
The gas detector 21 integrally installed in the flow measurement system 13 as described above is installed in the manhole 20 when the operator takes the flow measurement system 13 of the present invention and enters the manhole 20 of the conduit 1, ), Analyzes the detected gas, and inputs the analysis result to the control module unit 6. The control module unit 6 recognizes the gas information existing in the manhole 20 of the pipeline 1 inputted from the gas detector 21 and displays the resultant data through the display panel 9 to the outside do. In addition, when the concentration of the gas detected by the gas detector 21 is dangerous to the operator, the control module unit 6 generates a danger warning signal through the alarm generating unit 22, To ensure safety.

실시예 4Example 4

본 발명의 실시예4로, 상기 제어모듈부(6)에는 유량측정시스템(13)의 기능을 원격제어할 수 있는 안드로이드 기반의 전용어플리케이션이 탑재된 스마트폰(19)과 원격데이터를 송수신할 수 있는 무선모듈(12)을 출력부(15)를 경유하여 더 구비할 수 있다. In the fourth embodiment of the present invention, the control module unit 6 is connected to a smart phone 19 equipped with an Android-based dedicated application capable of remotely controlling the function of the flow measurement system 13, The wireless module 12 can be further provided via the output unit 15.

여기서, 상기 제어모듈부(6)는 산출된 관로의 실제유량데이터(Q)를 메모리(5)에 저장함과 더불어 표시패널(9)을 통해 외부로 표시하고 출력부(15)에 연결된 이더넷(14)이나 무선모듈(12)을 통해 원격지에 있는 유무선장비 예컨대, 이동통신망(10)이나 인터넷(11)을 통해 전용어플리케이션이 탑재된 스마트폰(19)이나 전용프로그램이 탑재된 PC(18)로 전송하여 표시할 수 있다. The control module 6 stores the actual flow rate data Q of the calculated pipeline in the memory 5 and displays the flow rate data Q externally through the display panel 9 and the Ethernet 14 Or transmitted to a PC 18 equipped with a dedicated program or a smart phone 19 equipped with a dedicated application via a wired or wireless equipment such as a mobile communication network 10 or the Internet 11 via a wireless module 12 or a wireless module 12 Can be displayed.

반면에, 상기 과정에서, 상기 제어모듈부(6)는 원격지에 위치한 유무선장비 예컨대, 이동통신망(10)이나 인터넷(11)을 통해 전용어플리케이션이 탑재된 스마트폰(19)이나 전용프로그램이 탑재된 PC(18)로부터 출력부(15)에 연결된 이더넷(14)이나 무선모듈(12)을 통해 원격제어신호가 수신될 경우 입력된 원격제어신호에 따라 관로의 실제유량데이터(Q)에 대한 산출과정을 전반적으로 원격제어하게된다.
In the meantime, in the above process, the control module unit 6 controls the operation of the smartphone 19 or the dedicated program installed on the mobile phone 10 or the Internet 11, When the remote control signal is received from the PC 18 via the Ethernet 14 or the wireless module 12 connected to the output unit 15, the calculation process for the actual flow rate data Q of the channel in accordance with the inputted remote control signal So that it can be remotely controlled as a whole.

실시예 5Example 5

본 발명의 실시예 5로, 상기 제어모듈부(6)에는 유량측정시스템(13)의 하우징(3)의 일측에 일체로 설치되어 유속측정과 레벨측정을 동시에 수행할 수 있는 HYBRID FMCW레이다모듈(도시안됨)을 더 구비될 수 있다. In the fifth embodiment of the present invention, the control module unit 6 is provided with a HYBRID FMCW radar module (hereinafter referred to as " HYBRID FMCW radar module ") which is integrally installed at one side of the housing 3 of the flow measurement system 13, Not shown).

여기서, 종래 유량측정시스템에서는 유속측정을 하는 유속센서와 수위레벨을 측정하는 초음파모듈이 따로따로 분리되어 있어서 유량측정시스템(13)을 설계하거나 혹은 측정할 때, 측정비용이 증가하였었다. 그런데, 본원 발명에서는 유속측정과 레벨측정을 동시에 수행할 수 있는 HYBRID FMCW레이다모듈을 유량측정시스템(13)의 하우징(3)내에 일체로 설치하여 유속측정과 레벨측정을 동시에 수행할 수 있게할 수 있다.
Here, in the conventional flow measurement system, the flow rate sensor for measuring the flow rate and the ultrasonic module for measuring the level are separated separately, so that the measurement cost is increased when the flow measurement system 13 is designed or measured. However, in the present invention, the HYBRID FMCW radar module capable of simultaneously performing the flow velocity measurement and the level measurement can be integrally installed in the housing 3 of the flow measurement system 13, so that the flow velocity measurement and the level measurement can be performed simultaneously have.

실시예 6Example 6

본 발명의 실시예 6으로, 상기 제어모듈부(6)에는 유량측정시스템(13)의 하우징(3)의 일측에 수위를 측정하는 수위센서를 Pulse radar, cw radar 및 fm cw radar중 어느하나로 구성할 수 있다.In the sixth embodiment of the present invention, the control module unit 6 is provided with a water level sensor for measuring the water level on one side of the housing 3 of the flow rate measuring system 13 in any one of Pulse radar, cw radar and fm cw radar can do.

종래 유량측정시스템에서는 통상 수위센서를 초음파센서로 구성하는데. 이러한 초음파센서는 작동이 안되는 영역이 있고, 습기, 증기, 가스 등의 환경에 취약하므로, 수위를 정밀하게 측정하는데 한계가 있었다.In conventional flow measurement systems, the water level sensor is usually constituted by an ultrasonic sensor. Such an ultrasonic sensor has a region where it is not operated, and is susceptible to the environment such as moisture, steam, and gas. Therefore, there is a limitation in accurately measuring the water level.

그런데, 본원발명에서는 유량측정시스템(13)의 하우징(3)의 일측에 수위를 측정하는 수위센서를 Pulse radar, cw radar 및 fm cw radar중 어느 하나를 설치하므로써, 종래 초음파센서의 문제를 해결하였다.However, in the present invention, the problem of the conventional ultrasonic sensor is solved by providing any one of the pulse radar, the cw radar, and the fm cw radar as the water level sensor for measuring the water level at one side of the housing 3 of the flow measurement system 13 .

1 : 관로 2 : 수위센서
3 : 하우징 4 : 유속센서
5 : 메모리 6 : 제어모듈부
7 : 외부하우징 8 : 케이블
9 : 표시패널 10: 이동통신망
11: 인터넷 12: 무선모듈
13: 유량측정시스템 14: 이더넷
15: 출력부 16: 마이컴
17: 키패드 18: PC
19: 스마트폰 20: 맨홀
21: 가스검출기 22: 경고발생부
1: channel 2: water level sensor
3: housing 4: flow rate sensor
5: memory 6: control module section
7: External housing 8: Cable
9: Display panel 10: Mobile communication network
11: Internet 12: Wireless module
13: Flow measurement system 14: Ethernet
15: Output unit 16: Microcomputer
17: Keypad 18: PC
19: Smartphone 20: Manhole
21: gas detector 22: warning generator

Claims (10)

수로의 관로에 비접액방식으로 설치되고 관로의 수위를 측정하는 수위센서와;
상기 관로에 비접액방식으로 수위센서와 함께 하나의 하우징내에 일체로 설치되고 관로의 흐르는 물의 유속을 측정하는 유속센서와;
상기 수위센서와 유속센서에 의해 측정된 수위 및 유속측정데이터를 기설정된 시간간격으로 취합하여 메모리에 저장하고 측정된 수위 및 유속측정데이터를 이용하여 CFD 특성함수방식으로 관로에 퇴적된 실제 퇴적물의 체적을 계산하여 관로의 실제유량을 산출하는 제어모듈부를 포함하여 구성하되;
상기 제어모듈부는 개수로의 관로상에 설치된 수위센서와 유속센서로부터 얻어진 수위 및 유속측정데이터를 이용하여 관로에 흐르는 물에 대한 유속환산계수와 평균유속을 구하여 유량을 산출하는 기능을 더 포함하고,
상기 제어모듈부에는 유량측정시스템의 기능을 원격제어할 수 있는 안드로이드 기반의 전용어플리케이션이 탑재된 스마트폰과, 원격데이터를 송수신할 수 있는 무선모듈이 출력부를 경유하여 더 구비되는 것을 특징으로 하는 비접액식 유량측정시스템.
A water level sensor installed in the channel of the water channel in a non-contact manner and measuring the water level of the channel;
A flow rate sensor integrally installed in the housing together with the water level sensor in a noncontact manner in the pipeline and measuring a flow rate of water flowing through the channel;
The water level and flow rate measurement data measured by the water level sensor and the flow rate sensor are collected at a predetermined time interval and stored in a memory. The measured volume and flow rate data are used to calculate the volume of actual sediment deposited in the pipeline And a control module for calculating the actual flow rate of the pipeline by calculating the actual flow rate of the pipeline.
The control module unit may further include a function of calculating a flow rate by obtaining a flow velocity conversion coefficient and an average flow velocity of water flowing in the pipe using the water level and flow velocity measurement data obtained from the water level sensor and the flow velocity sensor installed on the channel of the waterway,
Wherein the control module unit further comprises a smart phone equipped with an Android-based dedicated application capable of remotely controlling the function of the flow measurement system and a wireless module capable of transmitting and receiving remote data via an output unit. Liquid flow measurement system.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어모듈부에는 하우징의 일측에 일체로 설치되어 가스를 검출하고 그 검출결과를 출력시키는 가스검출기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 비접액식 유량측정시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control module unit is further provided with a gas detector integrally installed at one side of the housing for detecting gas and outputting the detection result.
제1항에 있어서,
상기 제어모듈부에는 하우징의 일측에 수위를 측정하는 수위센서를 Pulse radar, cw radar 및 fm cw radar중 어느 하나로 구성하는 것을 특징으로 하는 비접액식 유량측정시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control module unit comprises a water level sensor for measuring a water level at one side of the housing, the water level sensor being configured of one of a pulse radar, a cw radar, and a fm cw radar.
제1항에 있어서,
상기 제어모듈부에는 하우징의 일측에 일체로 설치되어 유속측정과 레벨측정을 동시에 수행할 수 있는 HYBRID FMCW레이다모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비접액식 유량측정시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control module unit further comprises a HYBRID FMCW radar module integrally installed at one side of the housing and capable of performing flow rate measurement and level measurement at the same time.
제어모듈부가 설치된 유량측정시스템을 동작시켜 보정시험을 실행한후 보정시험 데이터를 연산하여 수학식 1과 같은 특성함수를 산출하고 산출된 특정함수를 제어모듈부에 탑재시키는 제1 과정과;
상기 제1 과정후에 유량측정시스템에 구비된 비접액식 수위센서와 유속센서를 통해 관로로부터 수위데이터(H)와 유속데이터(VS)를 측정하여 저장시키고 수위센서(2)에 의해 측정된 수위데이터(H)를 이용하여 관로의 직경(D)로부터 수위비(X)를 계산하는 제2 과정과;
상기 제2 과정후에 제어모듈부가 수위센서에 의해 측정된 수위데이터(H)를 특성함수인 수학식 1에 대입하여 유속환산계수를 산출하는 제3 과정(S4)과;
상기 제3 과정(S4)후에 제어모듈부가 산출된 K와 측정된 수면유속데이터(VS)로부터 수학식 2에 의해 평균유속 (Vm)을 계산하는 제4 과정과;
상기 제4 과정후에 제어모듈부가 수학식 3을 이용하여 수위비 단면적(M)를 계산하는 제5 과정과;
상기 제5 과정(S6)후에 제어모듈부가 수학식 4에 의해 평균유속 (Vm)과 수위비 단면적(M)및 전체관로단면적(A+)를 연산하여 관로의 실제유량데이터(Q)를 산출하는 제6 과정을 포함하는 비접액식 유량측정시스템의 제어방법.
[수학식1]
Figure 112014036522603-pat00003

여기서, 상기 K는 유량에 따른 유속비, X는 유량에 따른 수위비, 상기 a, b, c, d, e, f 및 g 는 보정시험절차에서 산출되는 계수.
[수학식 2]
K * 수면유속데이터(VS) = 평균유속 (Vm)
[ 수학식 3]
G * X = 수위비 단면적 (M)
여기서, 상기 G는 수위비단면적상수, X는 수위비임.
[수학식 4]
평균유속 (Vm) * 전체관로단면적(A+) * 수위비단면적 (M) = 실제유량데이터(Q)
A first step of calculating a characteristic function expressed by Equation (1) and mounting the calculated specific function on a control module unit by operating a flow measurement system provided with a control module unit to calculate a calibration test data after executing a calibration test;
After the first process, the level data H and the flow velocity data V S are measured and stored from the pipeline through the noncontact type level sensor and the flow velocity sensor provided in the flow measurement system, and the level data measured by the level sensor 2 A second step of calculating a water level ratio X from the diameter D of the pipeline by using the water level H;
A third step (S4) of calculating a flow rate conversion coefficient by substituting the water level data (H) measured by the control module-attached water level sensor into the characteristic function (1) after the second process;
A fourth step of calculating an average flow velocity V m from the K calculated by the control module and the measured water surface velocity data V S after the third step S4;
A fifth step of calculating, by the control module, the water level specific cross-sectional area (M) using the equation (3) after the fourth step;
The fifth step (S6) after the control module portion calculates the average flow rate (V m) and the level ratio cross-section (M) and the actual flow data (Q) of the entire pipe cross-sectional area (A +) calculated on the pipeline by the equation (4) And a sixth step of controlling the flow rate of the non-contact type flowmeter.
[Equation 1]
Figure 112014036522603-pat00003

Where K is the flow rate according to the flow rate, X is the water level ratio according to the flow rate, and a, b, c, d, e, f and g are the coefficients calculated in the calibration test procedure.
&Quot; (2) "
K * Surface velocity data (V S ) = average velocity (V m )
& Quot; ( 3) & quot ;
G * X = water level specific area (M)
Here, G is a water level silk area constant, and X is a water level ratio.
&Quot; (4) "
Average flow velocity (V m ) * Total cross-sectional area (A + ) * Water level non-area (M) = Actual flow data (Q)
제7항에 있어서,
상기 제6과정에는 제어모듈부가 산출된 관로의 실제유량데이터(Q)를 저장함과 더불어 표시패널을 통해 외부로 표시하고 출력부에 연결된 이더넷 혹은 무선모듈을 통해 원격지에 있는 유무선장비로 전송하는 원격지 전송단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접액식 유량측정시스템의 제어방법.
8. The method of claim 7,
In the sixth step, the control module stores the actual flow data (Q) of the calculated pipeline, displays it externally through the display panel, and transmits it to the wired or wireless equipment at a remote location via an Ethernet or a wireless module connected to the output unit Further comprising the step of: determining a flow rate of the fluid in the non-contact type flow measurement system.
제7항에 있어서,
상기 제6과정에는 원격지에 위치한 유무선장비에서 출력부에 연결된 이더넷(14) 혹은 무선모듈을 통해 원격제어신호를 제어모듈부로 입력시킬 경우 제어모듈부가 입력된 원격제어신호에 따라 상기 제1 과정 내지 제5 과정을 원격실행시키는 원격제어단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접액식 유량측정시스템의 제어방법.
8. The method of claim 7,
When a remote control signal is input to the control module through the Ethernet 14 or the wireless module connected to the output unit of the wired / wireless equipment located in the remote place, the control module receives the remote control signal from the first process to the Further comprising: a remote control step of remotely executing step 5 of the noncontact flow measurement system.
제어모듈부가 수위를 측정한 결과 측정된 수위가 설정된 관로 직경의 일정 수치이하일 경우 수면유속 VS와 평균유속 Vm의 특정함수 K를 변경하기위한 특성함수 재설정을 실행하는 제2-1과정과,
상기 제2-1과정후에 제어모듈부가 탑재된 CFD(computational fluid dynamics)를 이용하여 유속의 변화를 분석하는 제2-2과정과;
상기 제2-2과정후에 제어모듈부가 CFD를 통해 측정된 퇴적물의 실제높이(H0)를 설정한후 비접액식 수위센서와 유속센서를 통해 관로로부터 수위데이터(H)와 유속데이터(VS)를 측정하여 저장시키고 수위센서에 의해 측정된 수위데이터(H)를 이용하여 관로의 직경(D)로부터 수위비(X)를 계산하는 제2-3과정과;
상기 제2-3과정후에 제어모듈부가 퇴적물이 포함된 수위비(X)를 특성함수인 수학식 1-1에 대입하여 유속비 K를 산출하는 제2-4과정과;
상기 제2-4과정후에 제어모듈부가 산출된 K와 측정된 수면유속데이터(VS)로부터 수학식 2-1에 의해 평균유속 (Vm)을 계산하는 제2-5과정과;
상기 제2-5과정후에 제어모듈부가 수위비에 따른 수위비단면적상수(G)를 수위비(X)에 승산하여 수위비 단면적(M)을 구한후 산출된 수위비 단면적(M)으로부터수학식 3을 이용하여 유동 단면적(A)를 계산하는 제2-6과정과;
상기 제2-6과정후에 제어모듈부가 제1 과정에서 입력된 퇴적물의 실제높이와 배관내경비인 높이비(X0)에 퇴적물높이비에 따른 높이비단면적상수(G0)를 승산시켜 퇴적물높이비 단면적(M0)을 구한후 산출된 퇴적물높이비 단면적(M0)으로부터 수학식 3-1을 이용하여 퇴적물의 유동단면적(A0)를 계산하는 제2-7과정과;
상기 제2-7과정후에 제어모듈부가 제2-6과정과 제2-7과정에서 산출된 유동 단면적(A)과 퇴적물의 단면적(A0)으로 부터 수학식 3-2를 통해 실제 유동단면적(A1)을 계산하는 제2-8과정과;
상기 제2-8과정후에 제어모듈부가 평균유속 (Vm)과 실제 유동단면적(A1)를 연산하여 관로의 실제유량데이터(Q1)를 산출하는 제2-9과정을 포함하는 비접액식 유량측정시스템의 제어방법.
[수학식1]
Figure 112014036522603-pat00004

여기서, 상기 K는 유량에 따른 유속비, X는 유량에 따른 수위비, 상기 a, b, c, d, e, f 및 g 는 보정시험절차에서 산출되는 계수.
[수학식 2]
K * 수면유속데이터(VS) = 평균유속 (Vm)
[수학식 3]
M * 관로단면적(A+) = A 유동단면적
여기서, 상기 G는 수위비에 따른 수위비단면적상수, X는 수위비임(수위/배관내경비)이고, 수위비 단면적(M)은 G * X 로 산출됨.
[ 수학식 3-1]
M0 * 관로단면적(A+) = A0 유동단면적
여기서, 상기 G0는 퇴적물높이비에 따른 높이비단면적상수, X0는 높이비(퇴적물높이/배관내경비), 퇴적물높이비 단면적(M0)은 G0 * X0 로 산출됨.
[수학식 3-2]
유동단면적 (A) - 퇴적물 유동단면적(A+) = 실제 유동단면적(A1)
[수학식 4-1]
평균유속 (Vm) * 실제 유동단면적(A1)을 = 실제유량데이터(Q)
A second step of performing a characteristic function reset to change a specific function K of the water flow velocity V S and the average flow velocity V m when the measured water level is equal to or less than a predetermined value of the set pipe diameter as a result of measuring the water level by the control module,
A second step (2-2) of analyzing a change in a flow rate using a CFD (computational fluid dynamics) equipped with a control module after the step 2-1;
After the step 2-2, the control module sets the actual height H 0 of the sediment measured through the CFD, and then outputs the level data H and the flow velocity data V S from the pipeline through the non-contact liquid level sensor and the flow velocity sensor, (2) calculating a water level ratio (X) from the diameter (D) of the channel by using the water level data (H) measured by the water level sensor;
Step 2-4 of calculating the flow rate ratio K by substituting the water level ratio (X) including the sediment into the equation (1-1), which is a characteristic function, after the step (2-3);
(2-5) calculating an average flow velocity (V m ) from the K calculated by the control module and the measured water surface velocity data (V S ) by the equation (2-1) after the step 2-4;
Sectional area M from the water level cross-sectional area M obtained by multiplying the water level ratio G by the water level ratio X with the water level ratio G according to the water level ratio of the control module after step 2-5, (2-6) of calculating the flow cross-sectional area (A) using the equation (3);
After step 2-6, the control module multiplies the actual height of the sediment inputted in the first step and the height ratio (G 0 ) according to the height ratio of the sediment to the height ratio (X 0 ) Sectional area (A 0 ) of the sediment using Equation (3-1) from the calculated sectional height of the sediment (M 0 ) after calculating the specific cross-sectional area (M 0 );
After the step 2-7, the control module calculates the actual flow cross-sectional area (A) from the cross-sectional area (A 0 ) of the sediments and the flow cross-sectional area (A) calculated in steps 2-6 and 2-7 A 2 );
(2-9) for calculating the actual flow rate data (Q1) of the pipeline by calculating the average flow velocity (V m ) and the actual flow cross-sectional area (A 1 ) of the control module after the step 2-8. Method of controlling the system.
[Equation 1]
Figure 112014036522603-pat00004

Where K is the flow rate according to the flow rate, X is the water level ratio according to the flow rate, and a, b, c, d, e, f and g are the coefficients calculated in the calibration test procedure.
&Quot; (2) "
K * Surface velocity data (V S ) = average velocity (V m )
&Quot; (3) "
M * Tube cross-sectional area (A + ) = A flow cross-sectional area
Here, G is a water surface silting area constant according to a water level ratio, X is a water level beam (water level / inside pipe cost), and a water level specific cross-sectional area (M) is calculated as G * X.
[ Mathematical Expression 3-1]
M 0 * Tube cross-sectional area (A + ) = A 0 Flow sectional area
Here, G 0 is a height specific area constant according to the height ratio of the sediments, X 0 is the height ratio (height of the sediment / in-pipe expense), and the height of the sediment height (M 0 ) is G 0 * X 0 .
[Equation 3-2]
Flow cross section (A) - Sediment flow cross section (A + ) = Actual flow cross section (A 1 )
[Mathematical expression 4-1]
Average Flow Rate (V m ) * Actual Flow Cross Section (A 1 ) = Actual Flow Data (Q)
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