KR101487136B1 - 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101487136B1
KR101487136B1 KR20140089051A KR20140089051A KR101487136B1 KR 101487136 B1 KR101487136 B1 KR 101487136B1 KR 20140089051 A KR20140089051 A KR 20140089051A KR 20140089051 A KR20140089051 A KR 20140089051A KR 101487136 B1 KR101487136 B1 KR 101487136B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water level
float
wire
housing
level meter
Prior art date
Application number
KR20140089051A
Other languages
English (en)
Inventor
이승규
Original Assignee
(주)미래로택
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)미래로택 filed Critical (주)미래로택
Priority to KR20140089051A priority Critical patent/KR101487136B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101487136B1 publication Critical patent/KR101487136B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
    • G01F23/40—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats using bands or wires as transmission elements
    • G01F23/44—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats using bands or wires as transmission elements using electrically actuated indicating means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
    • G01F23/76—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats characterised by the construction of the float
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Level Indicators Using A Float (AREA)

Abstract

하우징과, 와이어와, 와이어 일단에 연결되어 하단은 반(半)타원구로 형성되고 상단은 원추로 형성되며 반타원구의 단면과 원추의 밑면이 서로 맞닿도록 구성되는 플로트와, 와이어의 타단에 연결되어 스테인레스 합금으로 구성되며 직육면체 형상의 추와 하우징의 외부 일측면에 부착되며 수면상에 부상하는 플로트의 위치에 따라 와이어를 감거나 풀면서 회전하도록 구성되며 원판으로 형성되어 원판의 중심을 기준으로 상호 대칭되는 위치에 3쌍의 원형 구멍이 형성되어 있는 풀리 휠과, 하우징의 내부에 구비되며 풀리 휠이 회전함에 따라 회전각에 비례하는 펄스 코드를 생성하는 엔코더와, 하우징의 내부에 구비되며 엔코더에 의해 생성된 펄스 코드를 이용하여 플로트의 위치 변화에 따른 수위를 계산하여 BCD로 출력하는 수위 산출 모듈과, 하우징의 내부에 구비되며 수위 산출 모듈에 의해 산출된 BCD를 실시간 송신하는 통신 모듈과, 하우징의 외부 일측면의 반대측면에 커넥터와, 하우징의 상단면에서 연장되어 플로트의 상방향에 구비되는 처마 구조물을 포함하는 수위계; 모드버스 프로토콜에 따라 수위계로 수위를 요청하고, 요청에 따라 BCD를 실시간 수신하여 해당 수위를 디스플레이하는 사용자 단말을 구성한다.

Description

초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING WATER LEVEL OF RESERVOIR OR DAM USING ULTRA-PRECISION FLOAT WATER LEVEL METER}
본 발명은 수위 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템 및 방법에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 저수지 또는 댐과 같은 실외에서 정밀하게 수위를 측정하고 와이어나 풀리의 이상 유무를 간접적으로 예측 가능한 수위 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래의 수위계는 플로트(float)를 이용한 방식과 레이더를 이용한 방식이 있다.
플로트 방식은 플로트를 이용하여 수위를 측정하는데 플로트의 위치를 측정하기 위해 AD 컨버터(analog-to-digital converter)를 이용하고 있다. AD 컨버터는 자석과 리드 스위치 방식으로 구성되어 있으며, 자석이 리드 스위치를 반복적으로 동작시키도록 구성된다. 그런데, 리드 스위치가 자석의 영향에 의해 자력을 갖게 되는 경우가 있으며, 이러한 경우 오동작을 일으키게 되는 구조적인 문제점을 안고 있다.
특히, 낮은 수위의 지역에서는 일정 수위 구간에서 지속적인 반복이 일어나므로 AD 컨버터의 특정 톱니에 대한 마모가 상당히 심하다.
이와 같이 플로트 방식은 오동작이 많이 발생하거나 파도 등의 영향을 많이 받고, 그 정확도가 ±1cm로서 비교적 낮은 편이기 때문에 보조 수위계를 추가로 이용해야 하는 실정이다.
한편, 레이더 방식은 그 정확도가 ±3mm로서 정확한 수위를 요하는 곳에서는 매우 요긴하지만, 그 단가가 플로트 방식에 비해 매우 비싸다는 단점이 있다.
또한, 레이더 빔의 측정 각도내에서 대형 구조물이 있는 경우에는 그 측정에 방해가 되기 때문에 설치가 불가능한 곳도 상당히 많이 있다는 단점이 있다.
이와 같이, 기존의 플로트 방식은 범용적이며 저렴하긴 하나 그 정확도나 오동작 발생의 면에서 문제점이 있으며, 기존 레이더 방식은 플로트 방식보다 더 정확하긴 하나 고가이며 설치가 불가한 곳이 많아 매우 제한적으로 이용되고 있는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 방법을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적에 따른 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템은, 300 mm의 길이, 200 mm의 폭, 280 mm의 높이로 구성되는 직육면체 형상의 하우징(housing)과, 와이어(wire)와, 상기 와이어 일단에 연결되어 하단은 104 mm의 장방향 반지름과 200 mm의 단방향 지름을 갖는 반(半)타원구로 형성되고 상단은 200 mm의 지름과 45 mm의 높이를 갖는 원추로 형성되며 상기 반타원구의 단면과 상기 원추의 밑면이 서로 맞닿도록 구성되는 플로트(float)와, 상기 와이어의 타단에 연결되어 스테인레스 합금으로 구성되며 45 mm의 길이, 45 mm의 폭, 110 mm의 높이로 구성되는 직육면체 형상의 추(counter weight)와 상기 하우징의 외부 일측면에 부착되며 수면상에 부상하는 상기 플로트의 위치에 따라 상기 와이어를 감거나 풀면서 회전하도록 구성되며 지름 330 mm의 원판으로 형성되어 상기 원판의 중심을 기준으로 상호 대칭되는 위치에 3쌍의 원형 구멍이 형성되어 있는 풀리 휠(pulley wheel)과, 상기 하우징의 내부에 구비되며 상기 풀리 휠이 회전함에 따라 회전각에 비례하는 펄스 코드를 생성하는 엔코더(encoder)와, 상기 하우징의 내부에 구비되며 상기 엔코더에 의해 생성된 펄스 코드를 이용하여 상기 플로트의 위치 변화에 따른 수위를 계산하여 BCD(binary coded decimal)로 출력하는 수위 산출 모듈과, 상기 하우징의 내부에 구비되며 상기 수위 산출 모듈에 의해 산출된 BCD를 RS485 케이블을 통하거나 또는 지그비(zigbee) 무선 통신 방식으로 실시간 송신하는 통신 모듈과, 상기 하우징의 외부 일측면의 반대측면에 상기 RS485 케이블을 연결하기 위한 커넥터(connector)와, 상기 하우징의 상단면에서 연장되어 상기 플로트의 상방향에 구비되는 처마 구조물을 포함하는 수위계; 모드버스 프로토콜(Modbus protocol)에 따라 상기 수위계로 수위를 요청하고, 요청에 따라 상기 BCD를 실시간 수신하여 해당 수위를 디스플레이하는 사용자 단말을 포함하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 와이어는, 200 mm 단위로 구성되며, 상기 200 mm 단위의 와이어 양단에 구비되는 플라스틱 볼(plastic ball)을 통해 연결되어 연장되도록 구성되고, 상기 플라스틱 볼에 의해 연결되는 서로 다른 2개의 와이어는 상호 소정 간격을 띄운채 연결되어 고온에서 상기 서로 다른 2개의 와이어가 길이 방향으로 각각 늘어나더라도 상기 연장된 와이어의 전체 길이에 변화가 없도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 풀리 휠은, 상기 와이어에 구비된 플라스틱 볼이 상기 풀리 휠에 감겨 정합되도록 구성되는 반구 형태의 홈이 200 mm 간격마다 형성되도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 엔코더, 수위 산출 모듈 및 통신 모듈은, 인쇄 회로 기판(printed circuit board)으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 사용자 단말은, 상기 실시간 수신된 BCD에 따른 수위가 소정 임계 기간 동안 변동되는지 판단하고, 판단 결과 변동되지 않는 경우 현장 점검 알람을 발생하도록 구성될 수 있다.
상기 본 발명의 다른 목적에 따른 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 방법은, 사용자 단말이 모드버스 프로토콜(Modbus protocol)에 따라 RS485 케이블을 통하거나 또는 지그비(zigbee) 무선 통신 방식으로 수위계로 수위를 요청하는 단계; 상기 수위계의 통신 모듈이 상기 요청을 수신하면, 상기 수위계의 엔코더(encoder)에 의해 생성된 펄스 코드를 출력하는 단계; 상기 수위계의 수위 산출 모듈이 상기 출력된 펄스 코드를 이용하여 수위를 계산하여 BCD(binary coded decimal)로 출력하는 단계; 상기 수위계의 통신 모듈이 상기 출력된 BCD를 RS485 케이블을 통하거나 또는 지그비(zigbee) 무선 통신 방식으로 모드버스 프로토콜(Modus protocol)에 따라 상기 사용자 단말로 실시간 송신하는 단계; 상기 사용자 단말이 상기 BCD를 실시간 수신하여 해당 수위를 디스플레이하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 수위계의 통신 모듈이 상기 요청을 수신하면, 상기 수위계의 엔코더(encoder)에 의해 생성된 펄스 코드를 출력하는 단계는, 상기 수위계의 하우징(housing) 외부 일측면에 구비된 풀리 휠(pulley wheel)에 감긴 와이어(wire)와 상기 와이어의 일단 및 타단에 각각 연결된 플로트(float) 및 추(counter weight)의 움직임에 따른 상기 풀리 휠의 회전각에 비례하는 펄스 코드를 출력하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 사용자 단말이 상기 실시간 수신된 BCD에 따른 수위가 소정 임계 기간 동안 변동되는지 판단하는 단계; 판단 결과 변동되지 않는 경우, 상기 사용자 단말이 현장 점검 알람을 발생하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템 및 방법에 의하면, 범용적인 플로트 방식의 수위계에서 마모나 오동작을 유발하는 AD 컨버터대신 엔코더를 이용함으로써, 수위계의 고장이나 마모 또는 그 오동작을 줄이고 정확한 수위를 측정할 수 있는 효과가 있다. 특히, 엔코더의 경우에는 그 수위 측정의 정밀도가 매우 높아지며 기계적인 내구성의 문제가 제거되어 유지/보수의 면에서도 매우 유용하다.
한편, 저수지나 댐과 같은 실외에 설치된 경우에는, 시간이 지남에 따라 풀리 휠이나 와이어에 녹이 슬거나 파손이 발생하는 등의 여러 문제가 발생할 수 있는데, 미리 정해진 시간동안 수위의 변화가 있는지 판단하여 그 수위에 변화가 없으면 현장 점검 알람을 발생하여 현장의 수위계를 점검할 수 있도록 하는 효과가 있다.
넓은 지역의 인적이 드문 장소에 산재하는 수위계를 사용자가 일일이 현장 점검을 하지 않아도 간접적으로 수위계의 문제를 감지할 수 있으므로, 관리/감독과 그 유지/보수에 매우 유용하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템의 블록 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위계의 정면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위계의 우측면도이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위계의 좌측면도이다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위계의 평면도이다.
도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀리 휠의 정면도 및 측면도이다.
도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위계의 와이어 및 플라스틱 볼의 연결 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저수지 또는 댐의 수위 측정 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템의 블록 구성도이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위계의 정면도, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위계의 우측면도, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위계의 좌측면도, 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위계의 평면도, 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀리 휠의 정면도 및 측면도, 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위계의 와이어 및 플라스틱 볼의 연결 구성도이다.
도 1 및 도 2a 내지 도 2f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템(이하, '수위 측정 시스템'이라 함)(100)은 수위계(110) 및 원격의 사용자 단말(120)로 구성될 수 있다.
여기에서, 수위계(110)는 하우징(housing)(111), 와이어(wire)(112), 플로트(float)(113), 추(counter weight)(114), 풀리 휠(pulley wheel)(115), 엔코더(encoder)(116), 수위 산출 모듈(117), 통신 모듈(118), 커넥터(connector)(119)를 포함하도록 구성될 수 있다.
수위 측정 시스템(100)에서 수위계(110)는 기존의 AD 컨버터대신 엔코더(116)를 이용함으로써, 풀리 휠(115)의 회전에 따른 특정 톱니 구간의 마모라든가 리드 스위치의 자성에 의한 오동작이 없이 풀리 휠(115)의 회전각에 따른 정확한 수위를 측정할 수 있도록 구성된다.
이에, 그 유지/보수의 면에서도 매우 유용하며, 특히, 기존과 달리 엔코더(116), 수위 산출 모듈(117), 통신 모듈(118)을 하나의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(110a)로 구성하여, 고장시에는 인쇄 회로 기판(110a)만을 교체하여 쉽게 수리를 할 수 있어 유지 보수가 용이하다는 장점이 있다.
또한, 실외에 설치된 수위계(110)의 풀리 휠(115)이나 와이어(112)가 눈, 비나 바람, 습도 등에 의해 녹이 슬거나 이물질에 의해 회전되지 않는 등의 다양한 가능성에 노출되게 되는데, 이러한 기계적 문제점에 대해서는 미리 정해진 시간동안 수위의 변화가 없을 때 사용자 단말(120)이 사용자에게 현장 점검 알람을 출력하여 현장의 수위계(110)로 즉시 현장 점검을 할 수 있도록 구성된다. 넓은 저수지나 댐 등의 한적한 곳에 산재한 수위계(110)를 매번 점검하지 않아도 쉽게 관리할 수 있게 된다.
그리고 처마 구조물(111a)을 구비하여 눈, 비, 우박으로부터 풀리 휠(115), 와이어(112)를 보호할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이, 비교적 적은 비용으로 수위계(120)를 설치하고 정밀한 수위를 측정함은 물론, 전기적으로나 기계적으로 발생 가능한 다양한 오동작을 방지하고 실시간으로 사후 처리를 할 수 있도록 구성된다.
이하, 수위계(110)의 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
하우징(111)은 주로 내구성이 강한 금속 재질로 구성되며, 도 2a 내지 도 2d와 같이 정육면체 형태로 구성될 수 있다.
하우징(111)은 300 mm의 길이, 200 mm의 폭, 280 mm의 높이로 구성되는 직육면체 형상으로 구성될 수 있다.
하우징(111)의 외측 일면에는 풀리 휠(115)이 부착되고, 그 반대편 외측면의 하단부에는 커넥터(119)가 구비될 수 있다.
와이어(112)는 내구성을 위해 강선으로 구성될 수 있다. 바람직하게는 물이나 습도에 강한 스테인레스 강으로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 2f를 참조하면, 와이어(112)에는 200 mm 단위로 플라스틱 볼(112a)이 구비될 수 있다. 와이어(112)는 200 mm 단위로 구성되며, 각 와이어(112)는 플라스틱 볼(112a)에 고정 연결되어 서로 일렬로 연결되도록 구성될 수 있다.
여름철 고온에 의해 와이어(112)가 늘어나게 되면 이에 따라 수위 변화도 없이 풀리 휠(115)이 회전하여 수위 변화를 오감지할 수 있는 우려가 있다. 이에, 본 발명에서는 와이어(112)를 200 mm 단위로 구성하여 플라스틱 볼(112a)에 고정하여 연결하도록 구성되며, 각 와이어(112)는 서로 이격되어 플라스틱 볼(112a)에 고정되므로, 각 와이어(112)가 고온에 의해 늘어나더라도 와이어(112)가 서로 구부러지거나 전체적인 와이어 길이가 늘어나지는 않게 된다. 이에, 수위 감지의 오동작도 방지된다.
플로트(113)는 와이어(112)의 일단에 연결될 수 있다. 플로트(113)는 수면상에 부유하도록 구성되며, 수위가 높아지고 낮아짐에 따라 플로트(113)도 그 높낮이 위치가 달라지게 된다.
플로트(113)는 그 상단이 원추 형상으로 형성되고 그 하단은 반타원구 형상으로 형성될 수 있다. 상단의 원추 밑면은 하단의 반타원구의 단면과 서로 맞닿도록 구성될 수 있다.
여기서, 상단 원추의 지름은 200 mm이고 높이가 45 mm로 형성될 수 있다.
그리고 하단 반타원구는 104 mm의 장방향 반지름과 200 mm의 단방향 지름을 갖도록 구성될 수 있다.
플로트(113)의 전체 높이는 원추의 상단에 구비된 고리부를 포함하여 162 mm가 될 수 있다.
추(114)는 와이어(112)의 타단에 연결될 수 있다. 추(114)는 플로트(113)의 반대쪽에서 풀리 휠(115)을 그 중심으로 하여 무게의 평형을 유지하도록 하기 위한 구성이다. 금속 재질로서 스테인레스 합금으로 구성될 수 있다.
추(114)는 45 mm의 길이, 45 mm의 폭, 110 mm의 높이로 구성되는 직육면체 형상으로 구성될 수 있다.
풀리 휠(115)은 하우징(111)의 외부 일측면에 부착되도록 구성될 수 있다.
풀리 휠(115)은 플로트(113)의 높낮이 위치에 따라 와이어(112)를 감거나 풀면서 같이 회전하도록 구성될 수 있다. 풀리 휠(115)은 플로트(113)와 추(114)의 중간에서 도르래처럼 기능한다.
풀리 휠(115)은 지름 330 mm의 원판 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 그 원판을 중심으로 총 3쌍의 원형 구멍이 상호 대칭되는 위치에 형성될 수 있다.
한편, 도 2e에서 보듯이 풀리 휠(115)의 측면 즉, 와이어(112)가 감기는 부분에는 200 mm 단위로 반구형 홈(115a)이 형성되도록 구성될 수 있다.
반구형 홈(115a)에는 와이어(112)상의 플라스틱 볼(112a)이 풀리 휠(115)에 감길 때 정합될 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 와이어(112)가 수위 변화에 따라 풀리 휠(115)이 회전함에 따라 같이 회전하지 못하고 미끄러지는 것을 방지하고 풀리 휠(115)과 정합되어 회전할 수 있게 된다. 즉, 풀리 휠 (115) 회전시 눈, 비, 습기 등으로 와이어(112)가 미끄러지는 것이 방지된다.
엔코더(116)는 하우징(111)의 내부에 구비되며 풀리 휠(115)이 회전함에 따라 그 회전각에 비례하는 펄스 코드를 생성하도록 구성될 수 있다.
즉, 기존의 AD 컨버터 대신 엔코더를 이용하여 그 회전각을 그대로 전기적 신호로 변환하여 출력한다.
엔코더(116)는 자석을 이용하지 않으므로 자성에 의한 오동작이 발생하지 않으며, 정밀한 회전각의 측정이 가능하다.
수위 산출 모듈(117)은 하우징(111)의 내부에 구비되며 엔코더(116)에 의해 생성된 펄스 코드를 이용하여 플로트(113)의 높낮이 위치 변화에 따른 수위를 계산하여 BCD(binary coded decimal)로 출력하도록 구성될 수 있다.
회전각에 방향 및 크기에 비례하여 수위가 산출될 수 있다.
통신 모듈(118)은 하우징(111)의 내부에 구비되며 수위 산출 모듈(117)에 의해 산출된 BCD(binary coded decimal)를 RS485 케이블을 통하거나 또는 지그비(zigbee) 무선 통신 방식으로 사용자 단말(120)로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다.
통신 모듈(118)은 RS485 통신이나 지그비 무선 통신의 상위 프로토콜로서는 모드버스 프로토콜(Modbus protocol)을 이용하도록 구성될 수 있다.
여기서, 엔코더(116), 수위 산출 모듈(117) 및 통신 모듈(118)은 하나의 인쇄 회로 기판에 구현되어 필요에 따라 보드 기반으로 교체하여 수리할 수 있도록 구성된다.
사용자 단말(120)은 모드버스 프로토콜을 이용하여 수시로 원하는 때에 수위계(110)가 수위를 측정하여 보내도록 요청할 수도 있으며, 상시로 미리 정해진 시각에 보내도록 요청할 수도 있다. 사용자 단말(120)은 마스터 기기로서 동작하고 수위계(110)는 슬레이브 기기로서 동작할 수 있다.
커넥터(119)는 하우징(111)의 외부 일측면의 반대측면에 RS485 케이블을 연결하기 위한 구성이다.
다음으로, 사용자 단말(120)은 모드버스 프로토콜(Modbus protocol)에 따라 수위계(110)로 수위를 요청하고, 요청에 따라 BCD를 실시간 수신하여 해당 수위를 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 물론, 상시 미리 정해진 시각마다 수위를 수신하여 디스플레이할 수도 있다.
한편, 사용자 단말(120)은 실시간 수신된 BCD에 따른 수위가 소정 임계 기간 동안 변동되는지 판단하도록 구성될 수 있다. 임계 기간이란, 그 저수지나 댐 그리고 계절, 낮밤 등의 특성에 따라 다르게 설정될 수 있는 기간으로서, 일반적으로 수위의 변화가 발생하는 기간이나 시간으로 볼 수 있다.
예를 들어, 해당 저수지가 낮밤의 기온차가 심하여 낮밤으로 수위가 어느 임계치 이상 변하는 경우에는 그 임계 기간에 수위가 변하는지 변하지 않는지 판단한다.
다른 예로서, 어느 댐이나 저수지가 일조량이 많지 않고 계절별 온도 편차가 심하지 않아 하루 단위의 수위 변화는 거의 없으나, 한달의 정도의 기간에는 수위가 변하는 경우에는 달마다 수위가 변하는지 변하지 않는지 판단한다.
한편, 비가 오거나 장기간 건조 주의보가 발생한 경우에는 임계 기간에 관계없이 무조건 수위 변동 여부를 측정하도록 구성되는 것이 바람직하다.
사용자 단말(120)은 그 판단 결과 수위가 변동되지 않는 경우에는 현장 점검 알람을 발생하도록 구성될 수 있다.
이러한 알람 발생에 의해 사용자는 현장의 수위계(110)로 직접 찾아가 이상 여부를 직접 조사할 수 있다.
큰 저수지나 댐에서는 현장 곳곳에 설치된 수위계(110)를 날마다 일일이 확인하고 조사하기 어려우며, 이러한 알람이 없으면 수많은 수위계(110)의 수위 변동 여부를 일일이 사용자가 체크하기도 어렵다. 그러므로, 간접적으로 수위계(110)의 이상 여부를 감지하여 사용자에게 알려줌으로써, 유지/보수의 효용성을 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 사용자 단말(120)이 모드버스 프로토콜(Modbus protocol)에 따라 RS485 케이블을 통하거나 또는 지그비(zigbee) 무선 통신 방식으로 수위계(110)로 수위를 요청한다(S101).
다음으로, 수위계(110)의 통신 모듈(118)이 상기 요청을 수신하면, 수위계(110)의 엔코더(encoder)(116)에 의해 생성된 펄스 코드를 출력한다(S102).
이때, 엔코더(116)는 수위계(110)의 하우징(housing)(111) 외부 일측면에 구비된 풀리 휠(pulley wheel)(115)에 감긴 와이어(wire)(112)와 와이어(112)의 일단 및 타단에 각각 연결된 플로트(float)(113) 및 추(counter weight)(114)의 움직임에 따른 풀리 휠(115)의 회전각에 비례하는 펄스 코드를 출력하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 수위계(110)의 수위 산출 모듈(117)이 앞서 출력된 펄스 코드를 이용하여 수위를 계산하여 BCD(binary coded decimal)로 출력한다(S103).
다음으로, 수위계(110)의 통신 모듈(118)이 앞서 출력된 BCD를 RS485 케이블을 통하거나 또는 지그비(zigbee) 무선 통신 방식으로 모드버스 프로토콜(Modus protocol)에 따라 사용자 단말(120)로 실시간 송신한다(S104).
다음으로, 사용자 단말(120)이 BCD를 실시간 수신하여 해당 수위를 디스플레이한다(S105).
다음으로, 사용자 단말(120)이 실시간 수신된 BCD에 따른 수위가 소정 임계 기간 동안 변동되는지 판단한다(S106).
여기서, 판단 결과 변동되지 않는 경우, 사용자 단말(120)이 현장 점검 알람을 발생한다(S107).
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 수위계
110a: 인쇄 회로 기판
111: 하우징(housing)
111a: 처마 구조물
112: 와이어(wire)
112a: 플라스틱 볼
113: 플로트(float)
114: 추(counter weight)
115: 풀리 휠(pulley wheel)
115a: 반구형 홈
116: 엔코더(encoder)
117: 수위 산출 모듈
118: 통신 모듈
119: 커넥터(connector)
120: 사용자 단말

Claims (4)

  1. 300 mm의 길이, 200 mm의 폭, 280 mm의 높이로 구성되는 직육면체 형상의 하우징(housing)과, 와이어(wire)와, 상기 와이어 일단에 연결되어 하단은 104 mm의 장방향 반지름과 200 mm의 단방향 지름을 갖는 반(半)타원구로 형성되고 상단은 200 mm의 지름과 45 mm의 높이를 갖는 원추로 형성되며 상기 반타원구의 단면과 상기 원추의 밑면이 서로 맞닿도록 구성되는 플로트(float)와, 상기 와이어의 타단에 연결되어 스테인레스 합금으로 구성되며 45 mm의 길이, 45 mm의 폭, 110 mm의 높이로 구성되는 직육면체 형상의 추(counter weight)와 상기 하우징의 외부 일측면에 부착되며 수면상에 부상하는 상기 플로트의 위치에 따라 상기 와이어를 감거나 풀면서 회전하도록 구성되며 지름 330 mm의 원판으로 형성되어 상기 원판의 중심을 기준으로 상호 대칭되는 위치에 3쌍의 원형 구멍이 형성되어 있는 풀리 휠(pulley wheel)과, 상기 하우징의 내부에 구비되며 상기 풀리 휠이 회전함에 따라 회전각에 비례하는 펄스 코드를 생성하는 엔코더(encoder)와, 상기 하우징의 내부에 구비되며 상기 엔코더에 의해 생성된 펄스 코드를 이용하여 상기 플로트의 위치 변화에 따른 수위를 계산하여 BCD(binary coded decimal)로 출력하는 수위 산출 모듈과, 상기 하우징의 내부에 구비되며 상기 수위 산출 모듈에 의해 산출된 BCD를 RS485 케이블을 통하거나 또는 지그비(zigbee) 무선 통신 방식으로 실시간 송신하는 통신 모듈과, 상기 하우징의 외부 일측면의 반대측면에 상기 RS485 케이블을 연결하기 위한 커넥터(connector)와, 상기 하우징의 상단면에서 연장되어 상기 플로트의 상방향에 구비되는 처마 구조물을 포함하는 수위계;
    모드버스 프로토콜(Modbus protocol)에 따라 상기 수위계로 수위를 요청하고, 요청에 따라 상기 BCD를 실시간 수신하여 해당 수위를 디스플레이하는 사용자 단말을 포함하고,
    상기 와이어는,
    200 mm 단위로 구성되며, 상기 200 mm 단위의 와이어 양단에 구비되는 플라스틱 볼(plastic ball)을 통해 연결되어 연장되도록 구성되고,
    상기 플라스틱 볼에 의해 연결되는 서로 다른 2개의 와이어는 상호 소정 간격을 띄운채 연결되어 고온에서 상기 서로 다른 2개의 와이어가 길이 방향으로 각각 늘어나더라도 상기 연장된 와이어의 전체 길이에 변화가 없도록 구성되고,
    상기 풀리 휠은,
    상기 와이어에 구비된 플라스틱 볼이 상기 풀리 휠에 감겨 정합되도록 구성되는 반구형 홈이 200 mm 간격마다 형성되고,
    상기 엔코더, 수위 산출 모듈 및 통신 모듈은,
    인쇄 회로 기판(printed circuit board)로 구성되는 것을 특징으로 하는 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용자 단말은,
    상기 실시간 수신된 BCD에 따른 수위가 소정 임계 기간 동안 변동되는지 판단하고, 판단 결과 변동되지 않는 경우 현장 점검 알람을 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템.
  3. 사용자 단말이 모드버스 프로토콜(Modbus protocol)에 따라 RS485 케이블을 통하거나 또는 지그비(zigbee) 무선 통신 방식으로 수위계로 수위를 요청하는 단계;
    상기 수위계의 통신 모듈이 상기 요청을 수신하면, 상기 수위계의 엔코더(encoder)에 의해 생성된 펄스 코드를 출력하는 단계;
    상기 수위계의 수위 산출 모듈이 상기 출력된 펄스 코드를 이용하여 수위를 계산하여 BCD(binary coded decimal)로 출력하는 단계;
    상기 수위계의 통신 모듈이 상기 출력된 BCD를 RS485 케이블을 통하거나 또는 지그비(zigbee) 무선 통신 방식으로 모드버스 프로토콜(Modus protocol)에 따라 상기 사용자 단말로 실시간 송신하는 단계;
    상기 사용자 단말이 상기 BCD를 실시간 수신하여 해당 수위를 디스플레이하는 단계를 포함하고,
    상기 수위계의 통신 모듈이 상기 요청을 수신하면, 상기 수위계의 엔코더(encoder)에 의해 생성된 펄스 코드를 출력하는 단계는,
    수위 변화에 따른 플로트(float)의 움직임에 따라
    상기 수위계의 하우징(housing) 외부 일측면에 구비된 풀리 휠(pulley wheel)에 감긴 와이어(wire)와 상기 와이어의 일단 및 타단에 각각 연결된 플로트(float) 및 추(counter weight)의 움직임에 따른 상기 풀리 휠의 회전각에 비례하는 펄스 코드를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 사용자 단말이 상기 실시간 수신된 BCD에 따른 수위가 소정 임계 기간 동안 변동되는지 판단하는 단계;
    판단 결과 변동되지 않는 경우, 상기 사용자 단말이 현장 점검 알람을 발생하는 단계를 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 방법.
KR20140089051A 2014-07-15 2014-07-15 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템 및 방법 KR101487136B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140089051A KR101487136B1 (ko) 2014-07-15 2014-07-15 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140089051A KR101487136B1 (ko) 2014-07-15 2014-07-15 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101487136B1 true KR101487136B1 (ko) 2015-01-28

Family

ID=52592730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20140089051A KR101487136B1 (ko) 2014-07-15 2014-07-15 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101487136B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116972922A (zh) * 2023-09-22 2023-10-31 黑龙江中科工程管理咨询有限公司 一种水利防洪应急用水流量监测装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002174320A (ja) 2000-12-05 2002-06-21 Toto Kogyo Co Ltd 出力軸を入力軸によって回転可能な回転伝達装置
KR20060058985A (ko) * 2004-11-26 2006-06-01 한국수자원공사 엔코더를 이용한 플로트식 수위계
JP2009109448A (ja) 2007-11-01 2009-05-21 Towa Environment Science Co Ltd ダブルフロート式水位計

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002174320A (ja) 2000-12-05 2002-06-21 Toto Kogyo Co Ltd 出力軸を入力軸によって回転可能な回転伝達装置
KR20060058985A (ko) * 2004-11-26 2006-06-01 한국수자원공사 엔코더를 이용한 플로트식 수위계
JP2009109448A (ja) 2007-11-01 2009-05-21 Towa Environment Science Co Ltd ダブルフロート式水位計

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116972922A (zh) * 2023-09-22 2023-10-31 黑龙江中科工程管理咨询有限公司 一种水利防洪应急用水流量监测装置
CN116972922B (zh) * 2023-09-22 2023-12-15 黑龙江中科工程管理咨询有限公司 一种水利防洪应急用水流量监测装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2897450T3 (es) Sistema para la supervisión de posición y/o de línea en una cadena portacables
CN203163780U (zh) 一种用于智能水表的双向检测传感器组件
US20180375316A1 (en) Utility pole with tilt meters and related methods
CN104535134B (zh) 一种毫米级数字式水位传感器检测方法
JP2018195111A (ja) 斜面崩壊早期警報システム
KR102024803B1 (ko) IoT를 이용하는 스마트 균열 측정 장치
Wang et al. A continuous water-level sensor based on load cell and floating pipe
CN104280096A (zh) 一种自浮式水位测试计
JP4523904B2 (ja) 水位計測装置とこの水位計測装置を使用した水位計測システム
KR101487136B1 (ko) 초정밀 플로트 수위계를 이용한 저수지 또는 댐의 수위 측정 시스템 및 방법
KR101076774B1 (ko) 침수 감지 장치 및 그를 이용한 침수 감지 방법
JP2017054391A (ja) 検針システムおよび検針端末
US7584656B2 (en) Floatless rain gauge
KR102057989B1 (ko) 강우량계측기
CN110671989A (zh) 一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统
CN203772366U (zh) 一种浮子水位计
CN209894109U (zh) 一种简易便携式三维变形监测装置
KR102236790B1 (ko) 도로 또는 하수관로 수위계와 이를 이용한 수위 실시간 모니터링 시스템
KR102443507B1 (ko) Fbg 센서를 이용한 풍향 및 풍속 측정장치
US20110056289A1 (en) Floatless Rain Gauge
Dwivedi et al. Innovative design of dam water level sensor
KR100211156B1 (ko) 구조물 부재각 변화를 측정하기 위한 자동 변각계
KR200197047Y1 (ko) 사각 개수로의 유량계
KR101233560B1 (ko) 아날로그 원격검침 수도미터기
CN220829171U (zh) 一种混凝土梁无支架挠度测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171222

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181211

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191119

Year of fee payment: 6