KR101467705B1 - 이중 전도형 우량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부에 강수를 집수하는 집수용기가 형성된 본체; 상기 본체 내부에 위치하여 집수용기의 하부에서 낙하되는 강수의 양을 측정하도록 좌우 정량부에 의해 교대로 담아 회전축을 중심으로 좌우 시소 작동하는 제1전도버킷; 상기 제1전도버킷보다 작은 용적을 갖도록 형성됨과 아울러, 상기 제1전도버킷과 수평축상에 나란히 설치되어, 상기 집수용기의 하부에서 낙하되는 강수의 양을 측정하도록 좌우 정량부에 의해 교대로 담아 회전축을 중심으로 좌우 시소 작동하는 제2전도버킷; 상기 제1전도버킷 및 제2전도버킷의 전도에 의해 발생한 신호를 측정하는 신호 측정부; 및 상기 제1전도버킷과 제2전도버킷을 통과하여 유입된 강수를 상기 본체 밖으로 배출하는 배수구;를 포함하는 이중 전도형 우량계에 관한 것이다.

Description

이중 전도형 우량계{Tipping-bucket rain gauge}

본 발명은 이중 전도형 우량계에 관한 것이다.

우리나라의 경우 1441년 세종대왕 때 발명된 측우기로 우량관측을 시작한 이래 지금까지 다양한 형태와 측정원리의 관측장비들이 강우량 관측에 사용되어 왔으며, 특히 전도형 타입의 우량계가 가장 많이 사용되고 있다.

도 1은 전도형 우량계의 일반적인 구조로서 빗물을 모아서 내려보내는 수수구, 상기 빗물을 받는 티핑버킷, 모아진 빗물이 빠져나가는 배수구 및 티핑버킷 전도시 신호를 발생시키는 펄스센서와 단자로 구성되어 있다.

특히, 상기 전도형 우량계는 수수구를 통해 모아진 빗물이 티핑버킷에 담기게 되고, 일정량에 이르게 되면 티핑버킷이 전도되어 물은 배수구를 통해 빠져나간다. 버킷 전도 시 펄스센서에서 발생된 신호는 출력단자를 통해 기록장치에 관측이 1회 기록된다. 1회 기록된 측정치는 티핑버킷 용량에 따라 0.1mm 내지 1mm로 기록된다.

그러나, 도 1에 나타난 바와 같이 티핑버킷과 수수구와는 약간의 거리가 있기 때문에 전도형 우량계는 동작특성상 버킷 전도시 오차가 발생하게 된다. 보다 구체적으로, 티핑버킷은 버킷 전도시 짧게나마 시간이 필요하게 되는데, 그 순간에 추가되는 강우는 이미 전도되어진 강우량에 포함되어 측정하고자 하는 강우량이 유실될 수 있다. 이는 수수구를 통해 떨어지는 물방울이 느린 경우에는 버킷 전도 시에 발생되는 측정 손실이 없지만 폭우시에는 물방울의 속도가 빨라지게 되어 유실되는 강우량이 늘어나게 되어 강우량 측정 오차가 극히 커질 수 있다.

KR 제10-1024448호 (등록번호)

본 발명은 폭우시 발생하는 강우량 측정오차를 극복하기 위한 이중 전도형 우량계를 제공하고자 한다.

본 발명은 상부에 강수를 집수하는 집수용기가 형성된 본체; 상기 본체 내부에 위치하여 집수용기의 하부에서 낙하되는 강수의 양을 측정하도록 좌우 정량부에 의해 교대로 담아 회전축을 중심으로 좌우 시소 작동하는 제1전도버킷; 상기 제1전도버킷보다 작은 용적을 갖도록 형성됨과 아울러, 상기 제1전도버킷과 수평축상에 나란히 설치되어, 상기 집수용기의 하부에서 낙하되는 강수의 양을 측정하도록 좌우 정량부에 의해 교대로 담아 회전축을 중심으로 좌우 시소 작동하는 제2전도버킷; 상기 제1전도버킷 및 제2전도버킷의 전도에 의해 발생한 신호를 측정하는 신호 측정부; 및 상기 제1전도버킷과 제2전도버킷을 통과하여 유입된 강수를 상기 본체 밖으로 배출하는 배수구;를 포함하는 이중 전도형 우량계를 제공한다.

본 발명에 따른 이중 전도형 우량계는 제1전도버킷과 제2전도버킷을 포함하여 폭우시 발생하는 강우량 측정오차를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전도형 우량계를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 전도형 우량계의 제1전도버킷 및 제2전도버킷을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 이중 전도형 우량계의 제1전도버킷 및 제2전도버킷을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 이중 전도형 우량계의 배수구를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 이중 전도형 우량계에서 지지대의 높이조절수단을 나타낸 도면이다.

본 발명은 이중 전도형 우량계에 관한 것으로, 상부에 강수를 집수하는 집수용기가 형성된 본체; 상기 본체 내부에 위치하여 집수용기의 하부에서 낙하되는 강수의 양을 측정하도록 좌우 정량부에 의해 교대로 담아 회전축을 중심으로 좌우 시소 작동하는 제1전도버킷; 상기 제1전도버킷보다 작은 용적을 갖도록 형성됨과 아울러, 상기 제1전도버킷과 수평축상에 나란히 설치되어, 상기 집수용기의 하부에서 낙하되는 강수의 양을 측정하도록 좌우 정량부에 의해 교대로 담아 회전축을 중심으로 좌우 시소 작동하는 제2전도버킷; 상기 제1전도버킷 및 제2전도버킷의 전도에 의해 발생한 신호를 측정하는 신호 측정부; 및 상기 제1전도버킷과 제2전도버킷을 통과하여 유입된 강수를 상기 본체 밖으로 배출하는 배수구;를 포함하여 구성된다.

여기서, 전도형 우량계라 함은, 전도 버킷형 우량계(tipping-bucket rain gauge)를 의미하는 것으로, 수수기(受水器)에 들어간 빗물을 버킷으로 받아, 전도할 때마다 전기 펄스를 출력하는 방식의 우량계를 의미한다.

본 발명에서 집수용기는 깔대기형상으로 형성되어 있으며, 하부로 갈수록 직경이 작아지도록 구성되어 있다. 특히, 상기 집수용기의 내부에 연결설치되어 집수된 강수를 제1전도버킷에 전달하는 제1연결관; 및 상기 집수용기의 내부에 연결설치하여 집수된 강수를 제2전도버킷에 전달하는 제2전도버킷 전달하는 제2연결관; 을 포함하며, 상기 제1연결관의 상부에 비해 제2연결관의 상부는 소정의 높이차가 형성된 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1연결관은 제2연결관보다 약 0.5 내지 3cm 정도 길게 형성될 수 있다. 일 예로 제1연결관의 상부는 제2연결관보다 1cm 정도 길게 형성될 수 있다. 이는 가랑비와 같이 강수량이 적은 비가 내릴때는 용적이 작은 제2전도버킷으로 강수를 전달하여, 강수량을 측정하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 제1전도버킷의 용량은 0.25 내지 0.5mm 일 수 있으며, 상기 제2전도버킷의 용량은 0.05 내지 0.25mm일 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 배수구는 적어도 2개 이상의 판에 상기 판의 수와 대응되도록 복수개가 형성되며, 상기 복수개의 배수구(200, 200′, 200″)는 동일한 축으로 중복되지 않도록 형성되어 있다.

이에 더하여, 본 발명은 본체를 지지할 수 있는 지지대를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 지지대는 높이를 조절할 수 있는 높이조절수단을 포함할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 종래기술에 따른 전도형 우량계를 나타낸 도면, 도 2는 본 발명에 따른 이중 전도형 우량계의 제1전도버킷 및 제2전도버킷을 나타낸 도면, 도 3은 본 발명에 따른 이중 전도형 우량계의 제1전도버킷 및 제2전도버킷을 나타낸 도면, 도 4는 본 발명에 따른 이중 전도형 우량계의 배수구를 나타낸 도면, 도 5는 본 발명에 따른 이중 전도형 우량계에서 지지대의 높이조절수단을 나타낸 도면이다. 이하, 도 2 내지 도 5와 실시예를 통해 본 발명인 이중 전도형 우량계를 상세히 설명한다.

본 발명은 폭우시 발생하는 강우량의 측정오차를 극복하기 위한 이중 전도형 우량계에 관한 것이다.

여기서, 전도형 우량계라 함은, 전도 버킷형 우량계(tipping-bucket rain gauge)를 의미하는 것으로, 수수기(受水器)에 들어간 빗물을 버킷으로 받아, 전도할 때마다 전기 펄스를 출력하는 방식의 우량계를 의미한다.

도 2와 도 3에 도시된 바에 따르면 본 발명에 의한 이중 전도형 우량계는 상부에 강수를 집수하는 집수용기(100)가 형성된 본체; 상기 본체 내부에 위치하여 집수용기(100)의 하부에서 낙하되는 강수의 양을 측정하도록 좌우 정량부에 의해 교대로 담아 회전축을 중심으로 좌우 시소 작동하는 제1전도버킷(110); 상기 제1전도버킷(110)보다 작은 용적을 갖도록 형성됨과 아울러, 상기 제1전도버킷(110)과 수평축상에 나란히 설치되어, 상기 집수용기(100)의 하부에서 낙하되는 강수의 양을 측정하도록 좌우 정량부에 의해 교대로 담아 회전축을 중심으로 좌우 시소 작동하는 제2전도버킷(120); 상기 제1전도버킷(110) 및 제2전도버킷(120)의 전도에 의해 발생한 신호를 측정하는 신호 측정부; 및 상기 제1전도버킷(110)과 제2전도버킷(120)을 통과하여 유입된 강수를 상기 본체 밖으로 배출하는 배수구(200, 200′, 200″);를 포함하여 구성된다.

즉, 기본적으로 종래의 전도형 우량계의 구성을 취하되, 용적이 상이한 제1전도버킷(110)과 제2전도버킷(120)을 실질적으로 동일한 수평축으로 나란히 배치하여 이들에서 발생하는 신호를 모두 측정하도록 한 것이다.

먼저, 본 발명의 집수용기(100)는 본체의 상부에 위치하여 강수를 집수하기에 용이하도록 상부에서 하부로 갈수록 직경이 점진적으로 줄어드는 깔대기 형상으로 형성되어 있다. 본 발명에서 강수라 함은 비, 눈, 우박 및 안개로 지상에 내린 물을 의미한다.

또한, 상기 집수용기(100)는 눈이나 우박을 녹일 수 있도록 히터선이나 열선이 감겨져있을 수 있다.

상기 집수용기(100)는 집수된 강수를 제1전도버킷(110)과 제2전도버킷(120)으로 전달하기 위한 연결관을 포함한다. 이때, 집수된 강수를 제1전도버킷(110)으로 전달하는 연결관을 제1연결관(111)이라 하고, 집수된 강수를 제2전도버킷(120)으로 전달하는 연결관을 제2연결관(112)이라 한다.

특히, 제1연결관(111)에 비해 제2연결관(112)은 소정의 높이차를 두고 형성된다. 보다 구체적으로, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 제1연결관(111)의 상부는 제2연결관(112)의 상부보다 약 0.5 내지 3cm 정도 길이방향으로 확장되어 길게 형성될 수 있다. 일 예로 제1연결관(111)의 상부는 제2연결관(112)보다 약 1 cm 정도 길게 형성될 수 있다. 이는 가랑비와 같이 강수량이 적은 비가 내릴때는 용적이 작은 제2전도버킷(120)으로 강수를 전달하여, 강수량을 측정하기 위한 것이다. 즉, 강우강도가 작은 경우, 용적이 작은 제2전도버킷(120)에 의한 정밀한 강수량측정이 가능한 것이다.

반면에, 강우강도가 커서 제2전도버킷(120)만에 의해서는 정밀한 측정이 불가능한 경우라 하더라도, 제2전도버킷(120)과 실질적으로 동일한 수평축으로 설치된 제1전도버킷(110)에 의해 안정적인 우량측정이 가능하므로, 강우강도가 큰 경우든 작은 경우든 측정오차를 최소화할 수 있다.

즉, 강우강도가 커서 측정해야할 강수량이 많을 경우에는 제1전도버킷(110)과 제2전도버킷(120)이 동시에 작동하게 되어 유실되는 강수량을 최대한 줄여 측정오차를 최소화할 수 있다.

이에 더하여, 본 발명은 제1전도버킷(110)과 제2전도버킷(120)을 포함하고 있어, 이 중 하나의 전도버킷에 작동에 문제가 발생하게 되더라도, 나머지 하나의 전도버킷은 작동하게 되어 강수량을 용이하게 측정할 수 있다.

이때, 제1전도버킷(110)의 용량은 0.25 내지 0.5mm 일 수 있으며, 일 예로 0.5mm 일 수 있다. 또한, 제2전도버킷(120)의 용량은 0.05 내지 0.25mm일 수 있으며, 일 예로 0.25mm일 수 있다.

또한, 본 발명의 이중 전도형 우량계는 제1카운터, 제2카운터와 카운터 리셋부를 포함하여 신호처리부에서 전기신호를 수신하여 제1전도버킷(110)과 제2전도버킷(120)에서의 강수량을 카운팅한다. 보다 구체적으로, 제1카운터는 제1전도버킷(110)의 강수량을 카운팅하며, 제2카운터는 제2전도버킷(120)의 강수량을 카운팅한다.

이에 더하여 카운터리셋부는 미리 설정된 시간단위 또는 한 번의 강수 이벤트가 발생이 정지되면 제1카운터와 제2카운터에 대한 카운팅 숫자를 리셋하여 초기값(Zero) 값으로 만든다.

또한, 본 발명의 이중 전도형 우량계는 배수구(200, 200′, 200″)를 포함한다. 여기서 배수구라 함은 측정된 강수를 배출하는 배수구를 의미한다. 특히, 본 발명에서 배수구(200, 200′, 200″)는 본체의 하부에 형성되며, 홀이 형성된 복수개의 판으로 형성될 수 있다. 다만, 상기 홀은 동일한 축에 형성되지 않는다. 이는 횡풍의 영향으로 제1전도버킷(110)과 제2전도버킷(120)의 작동이 방해되는 현상을 막기위함이다.

또한, 본 발명은 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 본체를 지지하기 위한 지지대(300)를 포함한다. 이에 더하여, 상기 지지대(300)는 높이조절수단(310)을 포함하여 본 발명의 이중 전도형 우량계의 높낮이를 조절할 수 있다. 일 예로, 주변 잡초의 높이보다 높게 설치하거나 주변의 환경이 잔디의 경우에는 낮게 설치할 수 있다.

100: 집수용기
110: 제1전도버킷 111: 제1연결관
112: 제2연결관 120: 제2전도버킷
200(200′, 200″): 배수구
300: 지지대
310: 높이조절수단

Claims (9)

1. 상부에 강수를 집수하는 집수용기가 형성된 본체;
   상기 본체 내부에 위치하여 집수용기의 하부에서 낙하되는 강수의 양을 측정하도록 좌우 정량부에 의해 교대로 담아 회전축을 중심으로 좌우 시소 작동하는 제1전도버킷;
   상기 제1전도버킷보다 작은 용적을 갖도록 형성됨과 아울러, 상기 제1전도버킷과 수평축상에 나란히 설치되어, 상기 집수용기의 하부에서 낙하되는 강수의 양을 측정하도록 좌우 정량부에 의해 교대로 담아 회전축을 중심으로 좌우 시소 작동하는 제2전도버킷;
   상기 제1전도버킷 및 제2전도버킷의 전도에 의해 발생한 신호를 측정하는 신호 측정부; 및
   상기 제1전도버킷과 제2전도버킷을 통과하여 유입된 강수를 상기 본체 밖으로 배출하는 배수구;를 포함하는 이중 전도형 우량계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 집수용기는 하부로 갈수록 직경이 작아지는 것을 특징으로 하는 이중 전도형 우량계.
3. 제1항에 있어서,
   상기 집수용기의 내부에 연결설치되어 집수된 강수를 제1전도버킷에 전달하는 제1연결관; 및
   상기 집수용기의 내부에 연결설치하여 집수된 강수를 제2전도버킷에 전달하는 제2전도버킷 전달하는 제2연결관; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전도형 우량계.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1연결관의 상부에 비해 제2연결관의 상부는 소정의 높이차가 형성된 것을 특징으로 하는 이중 전도형 우량계.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1전도버킷의 용량은 0.25 내지 0.5mm 인 것을 특징으로 하는 이중 전도형 우량계.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2전도버킷의 용량은 0.05 내지 0.25mm인 것을 특징으로 하는 이중 전도형 우량계.
7. 제1항에 있어서,
   상기 배수구는 적어도 2개 이상의 판에 상기 판의 수와 대응되도록 복수개가 형성되며, 상기 복수개의 배수구는 동일한 축으로 중복되지 않는 것을 특징으로 하는 이중 전도형 우량계.
8. 제1항에 있어서,
   상기 본체를 지지할 수 있는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전도형 우량계.
9. 제8항에 있어서,
   상기 지지대는 높이조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전도형 우량계.

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