KR101541057B1 - 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 방법 - Google Patents

블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 블루투스 무선 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 유체가 흐르는 배관의 외벽에 설치되고 초음파를 방출하는 초음파 송신부, 상기 배관의 외에 송신부와 미리 정해진 거리를 두고 설치되고 상기 초음파 송신부에서 방출한 초음파를 수신하는 초음파 수신부, 외부기기와 블루투스 통신하는 제1 블루투스 통신부를 포함하는 초음파 센싱 모듈; 및 상기 초음파 센싱 모듈과 블루투스 통신하여 상기 초음파 센싱 모듈에 작동 제어 신호를 전송하고, 상기 초음파 센싱 모듈로부터 초음파 송수신 신호 정보를 전송받는 제2 블루투스 통신부, 상기 제2 블루투스 통신부를 통하여 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 분석하는 신호 분석부, 상기 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 및 상기 신호 분석부의 신호 분석 조건을 입력받는 입력부, 상기 제2 블루투스 통신부를 통하여 전송받은 초음파 송수신 신호 정보 또는 상기 신호 분석부를 통하여 분석한 결과를 저장하는 저장부, 및 상기 신호 분석부를 통하여 분석한 결과를 표시하는 표시부를 포함하여 구성되는 제어 모듈을 포함하여, 상기 제어 모듈로 상기 초음파 센싱 모듈을 무선 제어하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 방법에 따르면, 초음파 센싱 모듈과 제어 모듈을 물리적으로 분리하여 구성하고, 제어 모듈이 블루투스 무선 통신을 이용하여 초음파 센싱 모듈을 무선 제어하도록 함으로써, 작업자가 원격으로 안전한 장소에서 유량을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 초음파 유량 측정 장치 제어용 소프트웨어가 설치된 스마트기기를 제어 모듈로 이용함으로써, 경제성 및 장비 활용성이 매우 높고, 기능의 업데이트가 용이하며, 스마트기기에 일반적으로 구비되어 있는 블루투스, 카메라, 인터넷 통신 기능을 이용할 수 있어, 단순한 제어 신호나 결과 정보의 전송뿐만 아니라, 실시간으로 A/S 기술 지원 센터나 관리 센서 등에 설치 상태(사진) 및 결과 정보(그래프)의 공유도 가능하다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 제어 모듈의 저장부에 배관의 KS 규격 데이터베이스를 내장하고, 신호 분석 조건(배관, 유체 정보 등) 입력 시 데이터베이스 정보를 나열하여 표시함으로써, 사용자가 용이하게 선택 입력할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 제어 모듈이 초음파 송수신 신호 정보를 이용하여 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태를 확인하도록 하는 단계를 포함함으로써, 사용자가 배관 설치 상태를 정확하게 확인할 수 있고, 나아가, 배관 설치 방법을 올바르게 수정하도록 도와줄 수 있다.

Description

블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 방법{ULTRASONIC WAVE FLOWMETER BASED ON BLUETOOTH AND METHOD THEREOF}
본 발명은 초음파 유량 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 블루투스 무선 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
유량 측정 장치는 가스, 액체 등을 공급하는 배관 내의 유체의 공급 유량을 모니터링 하는 데 이용되는 것으로서, 유량 측정에는 초음파를 이용할 수 있다(특허출원 제10-2006-0049217호, 제10-2008-7006218호, 제10-2007-0128019호 등 참조). 유량 측정에 초음파를 이용하면, 유체와 비접촉식으로 측정이 가능하므로 배관의 절단이나 천공 형성 등의 과정을 거칠 필요가 없어 파손되는 부품이 없으며, 배관의 관경이 증가해도 유량 측정 장치의 가격 및 설치비용이 증가하지 않는다. 또한, 유체의 화학적 특성(부식성 등), 전기전도성 등에 관계없이 측정이 가능하다. 이와 같은 비접촉식 초음파 유량 측정 장치의 구성은 배관의 외면에 한 쌍의 측정 센서를 구비하고, 하나의 센서에서 다른 센서로의 초음파 전파 시간 차이를 검출하는 방식이 있다(특허출원 제10-2007-0128019호 등 참조).
그러나 종래의 초음파 유량 측정 장치는, 센서와, 센서를 제어하고 측정 결과를 표시하는 제어기기가 일체화되어 구성되거나 유선으로 연결 구성되므로, 측정자는 배관에 근접하여 측정 과정을 수행하여야 했다. 따라서 고온 다습한 측정 환경에서는 복잡한 회로로 구성되는 제어기기가 손상을 입을 우려가 있었고, 연결 케이블 접촉에도 잦은 문제가 발생하였다. 또한, 측정자는 유량 측정 시에, 배관으로부터 안전성을 유지할만한 거리를 확보하지 못한다는 문제도 있었다.
한편, 현재 사용 중인 초음파 유량 측정 장치는, 초음파 센서의 제어 및 유량의 연산을 위한 별도의 제어기기가 구성(특허출원 제10-2009-0117146호 참조)되는데, 이와 같이 한정된 기능을 가지는 제어기기를 이용하는 것은 경제성 및 장비 활용성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 측정 및 연산 결과를 저장하거나 공유하기 위해서는, 제어기기 자체에 구비된 저장 모듈 혹은 제어기기에 연결된 외부 저장 매체를 이용하되, 추후에 다른 장치(컴퓨터 등)를 이용하여 데이터를 공유해야 하는 불편도 있었다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 초음파 센싱 모듈과 제어 모듈을 물리적으로 분리하여 구성하고, 제어 모듈이 블루투스 무선 통신을 이용하여 초음파 센싱 모듈을 무선 제어하도록 함으로써, 작업자가 원격으로 안전한 장소에서 유량을 측정할 수 있도록 하는, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 초음파 유량 측정 장치 제어용 소프트웨어가 설치된 스마트기기를 제어 모듈로 이용함으로써, 경제성 및 장비 활용성이 매우 높고, 기능의 업데이트가 용이하며, 스마트기기에 일반적으로 구비되어 있는 블루투스, 카메라, 인터넷 통신 기능을 이용할 수 있어, 단순한 제어 신호나 결과 정보의 전송뿐만 아니라, 실시간으로 A/S 기술 지원 센터나 관리 센서 등에 설치 상태(사진) 및 결과 정보(그래프)의 공유도 가능한, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 제어 모듈의 저장부에 배관의 KS 규격 데이터베이스를 내장하고, 신호 분석 조건(배관, 유체 정보 등) 입력 시 데이터베이스 정보를 나열하여 표시함으로써, 사용자가 용이하게 선택 입력할 수 있도록 하는, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
더욱이, 본 발명은, 제어 모듈이 초음파 송수신 신호 정보를 이용하여 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태를 확인하도록 하는 단계를 포함함으로써, 사용자가 배관 설치 상태를 정확하게 확인할 수 있고, 나아가, 배관 설치 방법을 올바르게 수정하도록 하는, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치는,
유체가 흐르는 배관의 외벽에 설치되고 초음파를 방출하는 초음파 송신부, 상기 배관의 외에 송신부와 미리 정해진 거리를 두고 설치되고 상기 초음파 송신부에서 방출한 초음파를 수신하는 초음파 수신부, 외부기기와 블루투스 통신하는 제1 블루투스 통신부를 포함하는 초음파 센싱 모듈; 및
상기 초음파 센싱 모듈과 블루투스 통신하여 상기 초음파 센싱 모듈에 작동 제어 신호를 전송하고, 상기 초음파 센싱 모듈로부터 초음파 송수신 신호 정보를 전송받는 제2 블루투스 통신부, 상기 제2 블루투스 통신부를 통하여 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 분석하는 신호 분석부, 상기 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 및 상기 신호 분석부의 신호 분석 조건을 입력받는 입력부, 상기 제2 블루투스 통신부를 통하여 전송받은 초음파 송수신 신호 정보 또는 상기 신호 분석부를 통하여 분석한 결과를 저장하는 저장부, 및 상기 신호 분석부를 통하여 분석한 결과를 표시하는 표시부를 포함하여 구성되는 제어 모듈을 포함하여,
상기 제어 모듈로 상기 초음파 센싱 모듈을 무선 제어하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어 모듈은,
초음파 유량 측정 장치 제어 소프트웨어가 설치된 스마트기기일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어 모듈은,
상기 초음파 유량 측정 장치의 측정 상태를 촬영하는 카메라부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어 모듈은,
와이파이, 3G ,4G, 및 LTE를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 통신망을 이용하여 데이터 통신하는 네트워크 통신부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건은,
방출되는 초음파의 주파수, 강도 및 시간을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다.
바람직하게는, 상기 신호 분석부의 신호 분석 조건은,
상기 배관의 재질, 관경, 두께, 라이너(liner) 유무 및 종류, 상기 유체 종류, 유량 측정 단위, 적산 리셋, 댐핑(damping) 시간, 저유량 절삭 정도, 상기 송신부와 수신부의 설치 간격, 분석 시간, 및 분석 간격을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다.
바람직하게는, 상기 입력부는,
상기 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 또는 상기 신호 분석 조건을 미리 저장된 목록 중에서 선택하는 방식으로 입력받을 수 있다.
바람직하게는, 상기 저장부는,
상기 배관의 재질, 관경, 및 두께를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상에 대한 배관 KS 규격 데이터베이스를 저장할 수 있다.
바람직하게는, 상기 저장부는,
미리 정해진 기간 내에 입력받은 상기 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 또는 상기 신호 분석부의 신호 분석 조건을 저장할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 방법은,
유체가 흐르는 배관의 외벽에 설치되는 초음파 센싱 모듈 및 상기 초음파 센싱 모듈과 무선 통신하는 제어 모듈을 포함하여 구성되는 초음파 유량 장치를 이용하되,
(1) 상기 제어 모듈이 상기 초음파 센싱 모듈에 블루투스 통신 접속하는 단계;
(2) 상기 제어 모듈이 상기 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 또는 상기 초음파 센싱 모듈에서 도출되는 초음파 송수신 신호 정보의 분석 조건을 입력받는 단계;
(3) 상기 초음파 센싱 모듈이 상기 제어 모듈로부터 단계 (2)에서 입력받은 작동 제어 조건에 대응하는 작동 제어 신호를 전송받아 초음파를 방출 및 수신하는 단계;
(4) 상기 제어 모듈이 상기 초음파 센싱 모듈로부터 초음파 송수신 신호 정보를 전송받는 단계;
(5) 상기 단계 (4)에서 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 상기 단계 (2)에서 입력받은 초음파 송수신 신호 정보 분석 조건에 따라 분석하여 상기 배관 내의 유량 정보를 도출하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단계 (4) 이후에,
(4-1) 상기 제어 모듈이 상기 단계 (4)에서 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 이용하여 상기 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태를 확인하고, 상기 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태 정보를 표시부에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 방법에 따르면, 초음파 센싱 모듈과 제어 모듈을 물리적으로 분리하여 구성하고, 제어 모듈이 블루투스 무선 통신을 이용하여 초음파 센싱 모듈을 무선 제어하도록 함으로써, 작업자가 원격으로 안전한 장소에서 유량을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 초음파 유량 측정 장치 제어용 소프트웨어가 설치된 스마트기기를 제어 모듈로 이용함으로써, 경제성 및 장비 활용성이 매우 높고, 기능의 업데이트가 용이하며, 스마트기기에 일반적으로 구비되어 있는 블루투스, 카메라, 인터넷 통신 기능을 이용할 수 있어, 단순한 제어 신호나 결과 정보의 전송뿐만 아니라, 실시간으로 A/S 기술 지원 센터나 관리 센서 등에 설치 상태(사진) 및 결과 정보(그래프)의 공유도 가능하다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 제어 모듈의 저장부에 배관의 KS 규격 데이터베이스를 내장하고, 신호 분석 조건(배관, 유체 정보 등) 입력 시 데이터베이스 정보를 나열하여 표시함으로써, 사용자가 용이하게 선택 입력할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 제어 모듈이 초음파 송수신 신호 정보를 이용하여 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태를 확인하도록 하는 단계를 포함함으로써, 사용자가 배관 설치 상태를 정확하게 확인할 수 있고, 나아가, 배관 설치 방법을 올바르게 수정하도록 도와줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치의 구성을 도식화한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 데이터 통신 과정을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치에서 제어 모듈의 입력부 및 표시부에 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건이 입력 및 표시되는 예시를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치에서 제어 모듈의 입력부 및 표시부에 신호 분석 조건이 선택 입력 및 표시되는 예시를 도시한 도면.
도 6은 배관의 KS 규격 데이터베이스의 예시를 도시한 도면.
도 7은 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치에서 제어 모듈의 표시부에 최근 설정 조건 정보가 저장된 예시를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 9 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 방법에 따라 초음파가 측정되는 과정을 제어 모듈의 표시부의 표시 상태를 통하여 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치의 구성을 도식화한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치는, 초음파 송신부(110), 초음파 수신부(120) 및 제1 블루투스 통신부(130)를 포함하는 초음파 센싱 모듈(100)과, 제2 블루투스 통신부(210), 신호 분석부(220), 입력부(230), 저장부(240) 및 표시부(250)를 포함하는 제어 모듈(200)로 구성될 수 있고, 제어 모듈(200)로 초음파 센싱 모듈(100)을 무선 제어할 수 있다. 이와 같은 구성을 채택함으로써, 배관에 설치되는 초음파 센싱 모듈(100)의 무게가 경량화 되고, 블루투스 무선 기술을 활용하여 측정자가 원격으로 안전한 장소에서 유량을 측정할 수 있게 된다. 또한, 고온 다습한 측정 환경에서는 복잡한 회로로 구성되는 제어기기가 손상을 입을 우려와, 연결 케이블 접촉에도 잦은 문제가 발생하는 문제를 해결할 수 있다.
초음파 센싱 모듈(100)은, 한 쌍으로 이루어지는 초음파 송신부(110)와 초음파 수신부(120)를 포함하여 구성될 수 있고, 초음파 송신부(110)와 초음파 수신부(120)는 서로 역할을 교대로 수행할 수 있으며, 유체가 흐르는 배관의 외벽에 탈착 가능하게 미리 정해진 거리를 두고 설치될 수 있다(예: 배관 내의 유체의 흐르는 방향을 기준으로 할 때 흐름 방향의 상류 측에 설치되는 송신부(110)와 흐름 방향의 하류 측에 설치되는 수신부(120)가 설치됨). 초음파 수신부(120)는, 초음파 송신부(110)에서 방출한 미리 정해진 주파수, 강도의 초음파를 수신할 수 있다. 초음파 센싱 모듈(100)이 초음파를 송수신하는 방법은 공지된 다양한 방법을 이용할 수 있다.
또한, 초음파 센싱 모듈(100)은, 외부기기와 블루투스 통신하는 제1 블루투스 통신부(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에서 초음파 센싱 모듈(100)은 초음파를 방출하고 수신하는 역할만 하므로, 초음파 송수신 제어 신호 및 초음파 송수신 신호 정보 분석은 블루투스 통신으로 통하여 무선 통신하는 제어 모듈(200)에 의하여 수행될 수 있다.
제어 모듈(200)은, 제2 블루투스 통신부(210)를 통하여 초음파 센싱 모듈(100)과 블루투스 통신할 수 있다. 즉, 제2 블루투스 통신부(210)는 초음파 센싱 모듈(100)에 작동 제어 신호를 전송하고, 초음파 센싱 모듈(100)로부터 초음파 송수신 신호 정보를 전송받을 수 있다.
신호 분석부(220)는, 제2 블루투스 통신부(210)를 통하여 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 분석할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 초음파 송신부(110)로부터 방출된 초음파가 배관 및 유체를 투과하여 초음파 수신부(120)에 도달할 때까지의 시간 차(전파 시간 차이, transit time defference)와 전파 시간의 합의 평균값을 연산하고 그 전파 시간 차이와 전파 시간 합의 평균값을 바탕으로 배관 내의 유체의 유량값을 도출하여 순시 유량(flow rate) 및 적산 유량(totalizer)을 산출할 수 있다. 또한, 실측에 의하여 얻어진 정방향(유체 흐름과 동일한 방향)과 역방향(유체 흐름과 반대방향)의 초음파 전파시간의 합의 평균값과 이론적 초음파 전파시간을 실측값/이론값의 백분율로 계산한 결과를 도출할 수도 있다. 실시예에 따라서는, CPLD(complex programmable logic device)를 포함하여 구성될 수 있고, RTC(real time click)회로를 더 포함할 수 있다. 그러나 상기 신호 분석 및 결과 도출 방법은 일실시예에 한하는 것으로서, 다양한 초음파 신호 분석 방법을 통한 유량 정보 도출이 가능하다.
제어 모듈(200)은 입력부(230)를 통하여, 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 및 신호 분석부(220)의 신호 분석 조건을 입력받을 수 있다. 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건은, 방출되는 초음파의 주파수, 강도 및 시간을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다. 신호 분석 조건은, 배관의 재질, 관경, 두께, 라이너(liner) 유무 및 종류, 유체 종류, 유량 측정 단위, 적산 리셋, 댐핑(damping) 시간, 저유량 절삭 정도, 초음파 송신부와 초음파 수신부의 설치 간격, 분석 시간, 및 분석 간격을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다. 즉, 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건은 초음파 방출의 구체적 조건을 의미하는 것이고, 신호 분석 조건은 유량 측정(연산 및 분석)에 필수적인 기본 정보를 의미하는 것이다. 배관 종류(재질) 및 배관 규격(외경, 내경, 두께)의 입력은, 배관용 탄소강관(KSD3507), 배관용 스테인리스 강관(KSD3576), 이음매 없는 구리 및 구리합금관(KSD5301), 수도용 경질 염화비닐관(KSM3401), 덕타일 주철관(KSD4311) 등과 같이 KS 규격에 따르는 것이 바람직하다.
제어 모듈(200)의 저장부(240)는, 제2 블루투스 통신부(210)를 통하여 전송받은 초음파 송수신 신호 정보 또는 신호 분석부(22)를 통하여 분석한 결과를 저장할 수 있다. 또한, 제어 모듈(200)에는 표시부(250)가 구비되어 신호 분석부(220)를 통하여 분석한 결과를 표시할 수 있다. 제어 모듈(200)이 터치스크린을 구비하고 있는 경우에는 터치스크린이 표시부(250)와 입력부(230)의 역할을 동시에 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제어 모듈(200)은 초음파 유량 측정 장치 제어 소프트웨어가 설치된 스마트기기일 수 있다. 스마트기기란, 기능이 제한되어 있지 않고 응용 프로그램을 통해 상당 부분 기능을 변경하거나, 확장할 수 있는 제품을 가리키는 것으로서, 대표적으로 애플리케이션(소프트웨어)을 다운받아 설치할 수 있는 스마트폰이 이에 해당한다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니고, 아이패드나 태블릿 PC 등과 같이 초음파 유량 측정 장치 제어 소프트웨어가 설치될 수 있는 것이라면, 구체적인 단말기의 형태에 관계없이 본 발명의 제어 모듈(200)의 역할을 할 수 있다. 본 발명에서는 현대인이 일반적으로 구비하고 다니는 스마트기기를 제어 모듈(200)로 활용함으로써, 경제성 및 장비 활용성이 매우 높고, 기능의 업데이트가 용이하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치 및 데이터 통신 과정을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치는, 초음파 유량 측정 장치의 측정 상태를 촬영하는 카메라부(260) 및/또는 와이파이, 3G ,4G, 및 LTE를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 통신망을 이용하여 데이터 통신하는 네트워크 통신부(270)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태에 대한 확인이 필요하거나, 초음파 유량 측정에 문제가 발생한 경우에 즉시 현재 상황을 카메라부(260)로 촬영하여 A/S 기술 지원 센터나 관리 센서 등에 전송할 수 있다. 또한, 네트워크 통신부(270)를 통하여 인터넷 통신하여 에러에 대한 대처, 관리 서버에의 실시간 정보 저장 등이 매우 용이해진다. 앞서 도 2와 관련하여 설명한 바와 같이, 제어 모듈(200)로서 스마트기기를 이용하는 경우에는, 스마트기기에 일반적으로 구비되어 있는 블루투스, 카메라, 인터넷 통신 기능을 이용할 수 있어, 단순한 제어 신호나 결과 정보의 전송뿐만 아니라, 실시간으로 A/S 기술 지원 센터나 관리 센서 등에 설치 상태(사진) 및 결과 정보(그래프)의 공유가 더욱 용이하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치에서 제어 모듈의 입력부 및 표시부에 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건이 입력 및 표시되는 예시를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제어 모듈(200)은 스마트기기일 수 있고, 스마트기기에 구비된 터치스크린은 입력부(230) 및 표시부(250)의 역할을 수행할 수 있다. 측정자는 터치스크린에 표시된 초음파 주파수, 강도, 시간 등에 원하는 값을 입력하여 초음파 센싱 모듈의 작동 제어 조건을 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치에서 제어 모듈의 입력부 및 표시부에 신호 분석 조건이 선택 입력 및 표시되는 예시를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 입력부(230)는, 신호 분석 조건을 미리 저장된 목록 중에서 선택하는 방식으로 입력받을 수 있다. 즉, 측정자는, 터치스크린에 표시된 배관 재질, 종류 등을 입력하여 설정할 수 있는데, 빈칸을 선택하면 선택 목록(carbon steel, stainless steel, cast iron 등)이 표시될 수 있고, 표시된 목록 중에 해당하는 목록을 선택 입력할 수 있다. 이와 같이 직접 숫자를 입력하는 것이 아니라 주어지는 목록에서 선택할 수 있도록 구성함으로써, 파라미터 입력 과정에서 발생되는 오류를 최소화할 수 있다. 이는 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건의 입력에도 적용될 수 있다.
한편, 실시예에 따라서는, 제어 모듈(200)의 저장부(240)는 배관의 재질, 관경, 및 두께를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상에 대한 배관 KS 규격 데이터베이스를 저장할 수 있다. 도 6은 배관의 KS 규격 데이터베이스의 예시를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, KS 규격에서는 배관의 종류 및 규격에 따른 정보를 공시하고 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 저장부(240)에 미리 배관의 KS 규격 데이터베이스를 저장하고, 측정자가 손쉽게 배관에 대한 정보를 선택할 수 있도록 구성할 수 있다. 이는 도 5와 관련하여 설명한 미리 저장된 목록(배관의 KS 규격 데이터베이스) 중에서 선택 입력하는 방식에 활용할 수 있다. 그러나 KS 규격 데이터베이스는 일실시예를 개시한 것으로서, 사용처에 따라 JIS(일본공업규격), ANSI(미국표준협회), DIN(독일표준협회), ISO(국제표준화기구) 등의 각종 국제규격을 추가하여 사용할 수 있다.
도 7은 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치에서 제어 모듈의 표시부에 최근 설정 조건 정보가 저장된 예시를 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 저장부(240)는, 미리 정해진 기간 내에 입력받은 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 또는 신호 분석부의 신호 분석 조건을 저장할 수 있다. 즉, 최근 설정 조건 저장 기록을 저장하여 표시해줌으로써, 측정자가 조건을 설정하는 데에 도움을 줄 수 있고, 사용 기록을 용이하게 검토할 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 방법은, 제어 모듈이 초음파 센싱 모듈에 블루투스 통신 접속하는 단계(S100), 제어 모듈이 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 또는 초음파 센싱 모듈에서 도출되는 초음파 송수신 신호 정보의 분석 조건을 입력받는 단계(S200), 초음파 센싱 모듈이 제어 모듈로부터 단계 S200에서 입력받은 작동 제어 조건에 대응하는 작동 제어 신호를 전송받아 초음파를 방출 및 수신하는 단계(S300), 제어 모듈이 초음파 센싱 모듈로부터 초음파 송수신 신호 정보를 전송받는 단계(S400) 및 단계 S400에서 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 단계 S200에서 입력받은 초음파 송수신 신호 정보 분석 조건에 따라 분석하여 배관 내의 유량 정보를 도출하는 단계(S500)를 포함하여 구현될 수 있다. 실시예에 따라서는, 단계 S400 이후에, 제어 모듈이 단계 S400에서 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 이용하여 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태를 확인하고, 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태 정보를 표시부에 표시하는 단계(S410)를 더 포함할 수 있다. 각 단계에 대해서는 도 9 내지 도 13과 관련하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 9 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 방법에 따라 초음파가 측정되는 과정을 제어 모듈의 표시부의 표시 상태를 통하여 나타낸 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제어 모듈이 초음파 센싱 모듈에 블루투스 통신 접속(S100)하면, 제어 모듈의 표시부에 부팅 데이터가 표시되고, 최근 설정 정보도 표시될 수 있다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제어 모듈이 사용자로부터 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 또는 초음파 센싱 모듈에서 도출되는 초음파 송수신 신호 정보의 분석 조건(예: 배관 재질, 배관 종류, 외경, 두께, 라이너 정보, 유체 종류, 유량 단위, 적산 단위 등)을 입력받을 수 있다(S200). 초음파 센싱 모듈이 제어 모듈로부터 단계 S200에서 입력받은 작동 제어 조건에 대응하는 작동 제어 신호를 전송받아 초음파를 방출 및 수신(단계 S300)하면, 제어 모듈은 초음파 센싱 모듈로부터 초음파 송수신 신호 정보를 전송받을 수 있다(S400). 단계 S500에서는, 단계 S400에서 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 단계 S200에서 입력받은 초음파 송수신 신호 정보 분석 조건에 따라 분석하여 배관 내의 유량 정보를 도출할 수 있고, 도출된 유량 정보는 그래프로 표시될 수 있으며, 데이터로거에 저장될 수 있다(도 12 참조).
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 13에 도시된 바와 같이, 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 방법 및 간격을 설정하거나 제안받을 수 있으며, 초기 초음파 송수신 신호 정보를 이용하여 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태를 확인(S410)할 수 있다. 신호 강도 및 정도가 미리 정해진 수치 이하인 경우에는 유량 측정이 되고 있지 않은 상태(Bad)이므로, 트랜스듀서 설치 상태 확인 메시지를 표시할 수 있다. 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 방법에는, Z법, V법, W법 등이 있는데, 측정자가 임의로 선택하여 측정할 수도 있고, 제어 모듈(200)이 적합한 설치 간격 및 설치 방법을 표시하여, 측정자가 설치 적부를 확인하고 수정할 수 있도록 구현할 수도 있다. 신호 및 정도가 미리 정해진 수치 이상인 경우에는 유량 측정이 가능한 상태(Excellent)이므로 유량 측정 모드로 전환되어 유량 측정이 수행될 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 초음파 센싱 모듈 110: 초음파 송신부
120: 초음파 수신부 130: 제1 블루투스 통신부
200: 제어 모듈 210: 제2 블루투스 통신부
220: 신호 분석부 230: 입력부
240: 저장부 250: 표시부
260: 카메라부 270: 네트워크 통신부
S100: 제어 모듈이 초음파 센싱 모듈에 블루투스 통신 접속하는 단계
S200: 제어 모듈이 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 또는 초음파 센싱 모듈에서 도출되는 초음파 송수신 신호 정보의 분석 조건을 입력받는 단계
S300: 초음파 센싱 모듈이 제어 모듈로부터 단계 S200에서 입력받은 작동 제어 조건에 대응하는 작동 제어 신호를 전송받아 초음파를 방출 및 수신하는 단계
S400: 제어 모듈이 초음파 센싱 모듈로부터 초음파 송수신 신호 정보를 전송받는 단계
S410: 제어 모듈이 단계 S400에서 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 이용하여 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태를 확인하고, 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태 정보를 표시부에 표시하는 단계
S500: 단계 S400에서 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 단계 S200에서 입력받은 초음파 송수신 신호 정보 분석 조건에 따라 분석하여 배관 내의 유량 정보를 도출하는 단계

Claims (11)

  1. 초음파 유량 장치로서,
    유체가 흐르는 배관의 외벽에 설치되고 초음파를 방출하는 초음파 송신부, 상기 배관의 외벽에 초음파 송신부와 미리 정해진 거리를 두고 설치되고 상기 초음파 송신부에서 방출한 초음파를 수신하는 초음파 수신부, 외부기기와 블루투스 통신하는 제1 블루투스 통신부를 포함하는 초음파 센싱 모듈; 및
    상기 초음파 센싱 모듈과 블루투스 통신하여 상기 초음파 센싱 모듈에 작동 제어 신호를 전송하고, 상기 초음파 센싱 모듈로부터 초음파 송수신 신호 정보를 전송받는 제2 블루투스 통신부, 상기 제2 블루투스 통신부를 통하여 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 분석하는 신호 분석부, 상기 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 및 상기 신호 분석부의 신호 분석 조건을 입력받는 입력부, 상기 제2 블루투스 통신부를 통하여 전송받은 초음파 송수신 신호 정보 또는 상기 신호 분석부를 통하여 분석한 결과를 저장하는 저장부, 및 상기 신호 분석부를 통하여 분석한 결과를 표시하는 표시부를 포함하여 구성되는 제어 모듈을 포함하되,
    상기 제어 모듈은, 물리적으로 분리되어 상기 배관의 외벽에 설치 구성되는 상기 초음파 센싱 모듈을 무선 제어하며, 상기 초음파 유량 측정 장치의 측정 상태를 촬영하는 카메라부를 더 포함하며,
    상기 입력부는, 상기 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 또는 상기 신호 분석 조건을 미리 저장된 목록 중에서 선택하는 방식으로 입력받으며,
    상기 저장부는, 상기 배관의 재질, 관경, 및 두께를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상에 대한 배관 KS 규격 데이터베이스를 저장하는 것을 특징으로 하는, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
    초음파 유량 측정 장치 제어 소프트웨어가 설치된 스마트기기인 것을 특징으로 하는, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
    와이파이, 3G ,4G, 및 LTE를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 통신망을 이용하여 데이터 통신하는 네트워크 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건은,
    방출되는 초음파의 주파수, 강도 및 시간을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 신호 분석부의 신호 분석 조건은,
    상기 배관의 재질, 관경, 두께, 라이너(liner) 유무 및 종류, 상기 유체 종류, 유량 측정 단위, 적산 리셋, 댐핑(damping) 시간, 저유량 절삭 정도, 상기 송신부와 수신부의 설치 간격, 분석 시간, 및 분석 간격을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 저장부는,
    미리 정해진 기간 내에 입력받은 상기 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 또는 상기 신호 분석부의 신호 분석 조건을 저장하는 것을 특징으로 하는, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 장치.
  10. 유체가 흐르는 배관의 외벽에 설치되는 초음파 센싱 모듈 및 상기 초음파 센싱 모듈과 무선 통신하는 제어 모듈을 포함하여 구성되는 초음파 유량 장치를 이용하여 초음파 유량을 측정하는 방법으로서,
    (1) 상기 제어 모듈이 상기 초음파 센싱 모듈에 블루투스 통신 접속하는 단계;
    (2) 상기 제어 모듈이 상기 초음파 센싱 모듈 작동 제어 조건 또는 상기 초음파 센싱 모듈에서 도출되는 초음파 송수신 신호 정보의 분석 조건을 입력받는 단계;
    (3) 상기 초음파 센싱 모듈이 상기 제어 모듈로부터 단계 (2)에서 입력받은 작동 제어 조건에 대응하는 작동 제어 신호를 전송받아 초음파를 방출 및 수신하는 단계;
    (4) 상기 제어 모듈이 상기 초음파 센싱 모듈로부터 초음파 송수신 신호 정보를 전송받는 단계;
    (5) 상기 단계 (4)에서 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 상기 단계 (2)에서 입력받은 초음파 송수신 신호 정보 분석 조건에 따라 분석하여 상기 배관 내의 유량 정보를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 단계 (4) 이후에,
    (4-1) 상기 제어 모듈이 상기 단계 (4)에서 전송받은 초음파 송수신 신호 정보를 이용하여 상기 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태를 확인하고, 상기 초음파 센싱 모듈의 배관 설치 상태 정보를 표시부에 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 블루투스 통신 기반의 초음파 유량 측정 방법.
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