KR101567255B1 - Tipping bucket type rain gauge - Google Patents

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KR101567255B1
KR101567255B1 KR1020140152919A KR20140152919A KR101567255B1 KR 101567255 B1 KR101567255 B1 KR 101567255B1 KR 1020140152919 A KR1020140152919 A KR 1020140152919A KR 20140152919 A KR20140152919 A KR 20140152919A KR 101567255 B1 KR101567255 B1 KR 101567255B1
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bucket
rainfall
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tipping bucket
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KR1020140152919A
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조성규
이문희
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주식회사 이제이텍
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Abstract

According to the present invention, disclosed is a tipping bucket type-rain gauge. According to the preset invention, the tipping bucket type-rain gauge comprises: a cylindrical housing mounted on a base frame; a water collection container positioned on the upper side of the housing; a bucket embedded in the housing to be rotated and performing a seesaw movement due to a load generated when rainfalls from the water collection container are alternatively and separately collected in a first hole cup and a second hole cup; and a sensor unit for detecting real time-signal information on a change in the load depending on the rainfalls collected in the bucket. As such, precipitation can be measured in real time during a time section from a time point where an operation count signal of the tipping bucket is generated to a time point where a next signal is generated, thereby improving precision and reliability. Moreover, a supersensitive sensor unit is adopted, thereby increasing the possibility of reducing costs for repairs and maintenance. Therefore, the improved rain gauge can further economically and stably be provided.

Description

팁핑 버킷형 강수량계{Tipping bucket type rain gauge}Tipping bucket type rain gauge

본 발명은 강수량계(강우량계 또는 강우설량계)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강우량의 누적 충전에 따른 버킷의 미세한 하중 변화를 광섬유 격자(FBG : Fiber Bragg Grating) 센서로 검출하여 강수량의 측정 정밀도를 더욱 향상시킨 팁핑 버킷(Tipping bucket)형 강수량계에 관한 것이다.The present invention relates to a rainfall gauge (rainfall gauge or rainfall gauging gauge), and more particularly, to a gauge gauge which detects a minute load change of a bucket due to cumulative filling of a rainfall with a fiber Bragg grating (FBG) sensor, And more particularly to a tipping bucket type rainfall gauge.

일반적으로, 강수량계는 기상 예보나 홍수 예보 및 경보 등을 위해 지상에서 기상관측을 하기 위한 시설 도구의 하나로 널리 이용되고 있다. 이러한 강수량계는 통상 일정한 지름의 용기에 빗물을 받아서 깊이를 측정하는 것으로, 예를 들면 집수 용기의 무게나 부피 등을 측정하여 집수면적에 대한 깊이를 환산하고, 단위로 표시하여 측정하게 된다. 이와 같은 강수량계는 다양한 종류와 형태의 제품들이 사용되고 있는데, 보편적으로 팁핑 버킷형(Tipping bucket type) 강수량계가 많이 활용되고 있다.In general, rainfall gauges are widely used as facility tools for weather observation on the ground for weather forecasts, flood forecasting, and alarms. Such a rainfall gauge is a method of measuring the depth by receiving rainwater in a container having a predetermined diameter, for example, measuring the weight or volume of the water collecting container and converting the depth to the water collecting area. These types of rainfall gauges are used in various types and types of products. Tipping bucket type rainfall gauges are widely used.

상기한 팁핑 버킷형 강수량계는 시소처럼 중심축을 기준으로 좌우로 회동하도록 구비된 티핑 버킷(Tipping bucket)의 한쪽에 빗물이 가득 차게 되면, 그 무게에 의해 티핑 버킷이 기울어지면서 카운트 신호가 발생하게 된다. 이후 빗물을 쏟아낸 팁핑 버킷이 원상으로 복귀되어 다른 쪽에 빗물이 담기기 시작하여 가득 차게 되면, 반대로 기울어지면서 카운트 신호가 발생하게 된다. 이와 같이 팁핑 버킷이 시소처럼 좌우로 기우는 반복적인 동작을 센서 유닛이 카운트 신호로 계수하여 데이터 로거 등에 의해 강우량을 산출하게 된다.When the rainwater is filled in one of the tipping buckets which are pivoted to the left and right with respect to the center axis as the seesaw, the tipping bucket type rainwater meter tilts the tipping bucket to generate a count signal . When the tipping bucket that has poured rainwater is returned to the original position, rainwater starts to fill the other side, and then the counter signal is generated while tilting. In this way, the sensor unit counts the repetitive motion in which the tipping bucket tilts to the left and right like a seesaw, and the rainfall amount is calculated by a data logger or the like.

상술한 바와 같은 팁핑 버킷형 강수량계는 대한민국 등록특허 제10-0947450호 공보와 등록실용신안 제20-0364317호 공보 등에 상세하게 개시되어 있다.The above-mentioned tipping bucket type rainfall gauge is disclosed in detail in Korean Patent Registration No. 10-0947450 and Registration Practical Utility Model No. 20-0364317.

그러나, 기존의 티핑 버킷형 강수량계는 예를 들어 리미트 스위치 등과 같은 기계식 센서 유닛에 의해 팁핑 버킷의 동작을 검출하게 되므로, 하나의 카운트 신호가 발생하는 시점과 다음 카운트 신호가 발생하는 시점 사이의 구간에서는 강수량을 측정하기가 불가능하여 강수량을 측정하는 결과에 있어서 그 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.However, since the conventional tipping bucket type rainfall gauge detects the operation of the tipping bucket by a mechanical sensor unit such as a limit switch, for example, a period between a point at which one count signal is generated and a point at which a next count signal is generated It is impossible to measure the amount of precipitation, and thus there is a problem in that the accuracy of measuring the precipitation amount is low.

그리고, 강수량계가 우천시의 자연 환경에 그대로 노출된 상태로 사용되므로, 리미트 스위치 등과 같은 기계식 센서 유닛이 부식 등으로 인한 노후화가 빨라 잦은 고장이나 오작동을 유발하는 문제점이 있다.Further, since the rainfall amount system is used in a state in which it is exposed to the natural environment at the time of rain, the mechanical sensor unit such as a limit switch has a problem of causing frequent failure or malfunction due to rapid aging due to corrosion and the like.

따라서, 기존의 티핑 버킷형 강수량계는 강수량 측정 정밀도가 일정한 한계를 지니고 있다는 단점과 잦은 수리보수 작업이나 부품교체 등으로 인하여 유지관리를 위한 비용이 높은 편이라는 단점을 지니고 있다.Therefore, the conventional tipping bucket type rainfall gauge has disadvantages that the accuracy of the precipitation measurement has a certain limit, and the maintenance cost is high due to frequent repairs and parts replacement.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-0947450호1. Korean Patent Registration No. 10-0947450 2. 대한민국 등록실용신안공보 제20-0364317호2. Korean Utility Model Registration No. 20-0364317

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 팁핑 버킷형 강수량계가 지니는 문제점을 감안하여 이를 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 집수되는 빗물의 누적량에 따라 팁핑 버킷의 미세한 하중 변화를 감지해 내기 위한 고감도 센서 유닛으로서 광섬유 격자(FBG : Fiber Bragg Grating) 센서를 채용하여 강수량 측정 정밀도를 보다 향상시킨 팁핑 버킷형 강수량계를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a tipping bucket type rainfall gauge for detecting a minute load change of a tipping bucket according to an accumulated amount of rainwater to be collected, (FBG) sensor is used as a high-sensitivity sensor unit to provide a tipping bucket type rainfall gauge having improved accuracy of measuring rainfall amount.

본 발명의 다른 목적은 고감도 센서 유닛의 채용에 의해 수리보수 및 유지관리 비용 감축 가능성을 높여 보다 경제적이고 안정적으로 개량된 팁핑 버킷형 강수량계를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a tipping bucket type rainfall gauge which is more economically and stably improved by increasing the possibility of reducing maintenance and maintenance cost by employing a high sensitivity sensor unit.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 팁핑 버킷형 강수량계는, 베이스 프레임에 탑재되도록 구비되는 통형 하우징과, 상기 하우징의 상방에 구비되는 집수 용기와, 상기 하우징에 회동운동 가능한 상태로 내장되어 상기 집수 용기로부터 낙하되는 강우가 서로 양분되도록 구획된 제1홀컵과 제2홀컵에 교번적으로 충전되어 그 하중에 의해 시소 운동하게 되는 버킷 및 상기 버킷의 충전 강우량에 따른 하중 변화와 연동하여 변위되는 변위수단을 통하여 강우량 정보를 신호 정보로 검출하기 위한 센서 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a tipping bucket type rainfall gauge including: a tubular housing to be mounted on a base frame; a water collecting container provided above the housing; A bucket which is alternately filled in the first and second hole cups so that the rainfall falling from the water collecting container is divided into two and the seepage motion is performed by the load, And a sensor unit for detecting the rainfall amount information as signal information through the displacement means.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 팁핑 버킷형 강수량계에 있어서, 상기 센서 유닛은 상기 버킷의 하중 변화에 따라 연동하여 변위되도록 구비되는 광섬유 격자 센서를 포함한다.In the tipping bucket-type rainfall gauge according to the present invention having the above-described configuration, the sensor unit includes an optical fiber grating sensor provided to be displaceable in response to a change in load of the bucket.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 변위수단은 상기 버킷의 하중 변화에 따라 연동하여 탄성 변형되도록 상기 베이스 프레임에 구비되는 탄성체와, 상기 탄성체의 탄성 변형에 연동하여 변위되도록 구비되는 광섬유 격자 센서를 포함하는 구성을 가질 수 있다.According to an aspect of the present invention, the displacement means includes an elastic body provided on the base frame so as to be elastically deformed in response to a change in load of the bucket, and an optical fiber grating sensor provided to be displaced in conjunction with elastic deformation of the elastic body . ≪ / RTI >

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 변위수단은 상기 버킷에 연결되는 제1블럭체와, 상기 베이스 프레임에 구비된 지지 블럭에 지지되는 제2블럭체와, 상기 제1블럭체와 제2블럭체의 사이에 브릿지 형태로 연결되어 상기 버킷의 하중 변화에 따라 연동하여 상기 제1블럭체 측이 하방으로 처지도록 탄성 변형되는 판스프링체와, 상기 판스프링체의 상부와 하부에 각각 대응되게 배치되어 상기 판스프링체의 탄성 변형에 따라 인장되도록 변위되는 제1 광섬유 격자 센서와, 수축되도록 변위되는 제2 광섬유 격자 센서를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.According to another aspect of the present invention, the displacement means includes a first block body connected to the bucket, a second block body supported by a support block provided on the base frame, And the first block body is elastically deformed so that the first block body is downwardly deformed, and the first and second block bodies are disposed so as to correspond to the upper and lower portions of the plate spring body, respectively, A first optical fiber grating sensor displaced to be tensioned in accordance with the elastic deformation of the plate spring member, and a second optical fiber grating sensor displaced to be contracted.

그리고, 상기 판스프링체는 넓은 면이 실질적으로 수평한 상태를 유지하도록 배치되고, 상기 제1 광섬유 격자 센서와 제2 광섬유 격자 센서는 각각 상기 판스프링체의 상부와 하부에 각각 대응하게 2열로 배치되는 것이 바람직하다.The first optical fiber grating sensor and the second optical fiber grating sensor are arranged in two rows corresponding to the upper and lower portions of the plate spring body, respectively, .

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 센서 유닛으로부터 송출되는 신호 정보를 토대로 강우량 정보를 산출하여 출력하는 제어부를 더 포함하여 구성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is further provided a control unit for calculating and outputting rainfall information based on signal information transmitted from the sensor unit.

본 발명에 의한 팁핑 버킷형 강수량계에 따르면, 팁핑 버킷의 동작 카운트 신호 발생시점과 다음 신호발생 사이의 구간에서도 강수량을 측정할 수 있으므로, 측정 정밀도와 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the tipping bucket type precipitation meter according to the present invention, the precipitation amount can be measured in the interval between the generation of the operation count signal of the tipping bucket and the generation of the next signal, thereby improving the measurement accuracy and reliability.

그리고, 고감도 센서 유닛의 채용에 의해 수리보수 및 유지관리 비용의 감축 가능성을 높여 보다 경제적이고 안정적으로 개량된 강수량계를 제공할 수 있다.Further, by employing the high-sensitivity sensor unit, it is possible to provide a more economical and stable improved rainfall-water meter by increasing the possibility of reduction in maintenance and maintenance costs.

도 1은 본 발명에 의한 강수량계를 투시적으로 도시해 보인 개략적 외관 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 강수량계를 분리하여 개략적으로 도시해 보인 분리 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 강수량계를 개략적으로 도시해 보인 측면 구성도,
도 4는 본 발명에 의한 강수량계의 센서 유닛을 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 사시도.
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명에 의한 강수량계의 동작상태를 설명하기 위해 도시해 보인 개략도.
도 8a는 종래의 팁핑 버킷형 강수량계의 강수량 측정 패턴을 개략적으로 나타내 보인 그래프.
도 8b는 본 발명에 의한 팁핑 버킷형 강수량계의 강수량 측정 패턴을 개략적으로 나타내 보인 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic external perspective view showing a rainfall gauge according to the present invention in a perspective view. Fig.
FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a precipitation meter according to the present invention,
3 is a side view schematically showing a precipitation meter according to the present invention,
4 is a perspective view schematically showing a sensor unit of a rainfall gauge according to the present invention.
5 to 7 are schematic views for explaining the operation state of the rainfall gauge according to the present invention, respectively.
8A is a graph schematically showing a rainfall amount measurement pattern of a conventional tipping bucket type rainfall gauge.
8B is a graph schematically showing a rainfall amount measurement pattern of a tipping bucket type rainfall gauge according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 팁핑 버킷형 강수량계를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a tipping bucket type rainfall gauge according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 팁핑 버킷형 강수량계(100)는, 베이스 프레임(110)에 탑재된 상태로 설치되는 통형의 하우징(120)과, 상기 하우징(110)의 상방에 캡 형태로 설치되는 깔때기 형태의 집수 용기(130)와, 상기 하우징(110)에 회동운동 가능한 상태로 내장되어 시소 운동하게 되는 버킷(140)과, 상기 버킷(140)의 하중 변화를 신호 정보로 검출하기 위한 센서 유닛(150)을 포함하여 구성된다.1 to 4, a tipping bucket type rainfall gauge 100 according to the present invention includes a tubular housing 120 installed in a state of being mounted on a base frame 110, A bucket 140 which is rotatably mounted on the housing 110 so as to perform a seesaw motion; and a control unit 140 for controlling a load change of the bucket 140 based on signal information And a sensor unit (150) for detecting the sensor signal.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 팁핑 버킷형 강수량계(100)에 있어서, 상기 베이스 프레임(110)은 상기 하우징(110)과 집수 용기(130)와 버킷(140) 과 센서 유닛(150) 및 후술하는 그 주변의 부속 부품들을 탑재하여 지지하기 위한 지지 프레임의 역할과 기능을 수행한다.In the tipping bucket type rainfall gauge 100 according to the present invention having the above-described configuration, the base frame 110 includes the housing 110, the collecting container 130, the bucket 140, the sensor unit 150 And a supporting frame for mounting and supporting the peripheral parts to be described later.

상기 베이스 프레임(110)은 도면에 예시적으로 나타내 보인 바와 같이 일정한 높이를 가지는 원반형 블럭 몸체(111)의 양측에 바닥 측으로 낮아지게 단차지도록 가공 형성된 빗물 배출통로(112a)(112b)가 대칭적 구조로 마련된다.As shown in the figure, the base frame 110 includes rainwater discharge passages 112a and 112b formed on both sides of a disk-shaped block body 111 having a predetermined height, Respectively.

그리고 상기 원반형 블록 몸체(111)의 테두리에는 다수의 돌출 플랜지(113)가 마련되며, 각 플랜지(113)에는 상기 베이스 프레임(110)의 수평 상태를 조절하기 위한 조절 나사(113a)가 결합된다.A plurality of protruding flanges 113 are provided on the rim of the disc-shaped block body 111, and an adjusting screw 113a for adjusting the horizontal state of the base frame 110 is attached to each flange 113.

상기 플랜지(113)와 조절 나사(113a)는 베이스 프레임(110)이 완벽한 수평 상태를 유지하도록 보조해 주는 기능을 수행하기 위한 것으로서, 이는 팁핑 버킷형 강수량계(100)가 정확히 작동하여 정밀한 측정 결과을 얻기 위해서 완벽하게 수평상태로 설치되는 것이 요구되기 때문이다. 이러한 요구를 충족하기 위하여 상기 베이스 프레임(110)에는 수평 조절기(Bubble level)(도면부호 없음)가 더 구비될 수 있다.The flange 113 and the adjusting screw 113a function to assure that the base frame 110 is maintained in a perfectly horizontal state. This is because the tipping bucket type rainfall gauge 100 operates precisely, This is because it is required to be installed in a perfectly horizontal state in order to obtain it. In order to satisfy such a demand, the base frame 110 may be further provided with a bubble level (not shown).

상기 하우징(120)은 상기 집수 용기(130)와 버킷(140)과 센서 유닛(150) 및 후술하는 그 주변의 부속 부품들이 내장되도록 수용하여 보호하기 위한 커버 프레임의 역할과 기능을 수행한다.The housing 120 functions and functions as a cover frame for receiving and protecting the water collecting container 130, the bucket 140, the sensor unit 150, and the surrounding accessory parts.

상기 하우징(120)은 베이스 프레임(110)의 테두리 형상 구조와 들어맞도록 상방이 개방된 통형의 구조로 형성되는 것으로서, 도면에는 예시된 바와 같은 베이스 프레임(110)과 상보적으로 결합되는 원통형 구조가 예시된 것이다.The housing 120 is formed in a cylindrical structure having an open top to fit with the rim structure of the base frame 110. The housing 120 has a cylindrical structure complementary to the base frame 110, .

상기 하우징(120)의 하단부에는 상기 베이스 프레임(110)의 바닥에 형성된 빗물 배출통로(112a)(112b)와 통하는 빗물 배출구(120a)가 마련된다.The lower end of the housing 120 is provided with a rainwater discharge port 120a communicating with rainwater discharge passages 112a and 112b formed on the bottom of the base frame 110. [

상기 집수 용기(130)는 콜렉트 콘(Collect cone) 또는 깔때기(funnel)형 구조체로서, 상기 하우징(110)의 상측 개방부에 캡 형태로 설치되며, 하방부에는 상기 버킷(140)으로 빗물을 배출시켜 주기 위한 빗물 배출 호스(131)가 연결된다.The water collecting container 130 is a collect cone or funnel type structure and is installed in a cap shape at an upper opening portion of the housing 110 and discharges rainwater through the bucket 140 at a lower portion thereof. The rainwater discharge hose 131 is connected.

상기 버킷(140)은 중앙의 격판(143)에 의해 서로 양분되도록 구획된 제1홀컵(141)과 제2홀컵(142)을 구비하며, 상기 베이스 프레임(110)에 설치되는 지지 브래킷(144)에 회동 가능한 상태로 설치된다.The bucket 140 is provided with a first hole cup 141 and a second hole cup 142 partitioned by a center partition 143 and a support bracket 144 installed on the base frame 110. [ As shown in Fig.

상기 지지 브래킷(144)은 양측에 상방으로 돌출된 1쌍의 지지편(144a)을 구비하여 "凹"형 구조체로 형성되며, 상기 버킷(140)이 상기 지지편(144a)의 사이에 위치하도록 들어가 힌지 핀(h)의 결합에 의해 회동운동할 수 있도록 설치된다.The supporting bracket 144 is formed of a "concave" type structure having a pair of supporting pieces 144a protruding upward on both sides thereof so that the bucket 140 is positioned between the supporting pieces 144a And can be pivotally moved by engagement of the hinge pin (h).

도 2에서 미설명 참조 부호 145는 상기 버킷(140)의 높이를 조절해 주기 위한 높이 조절자를 개략적으로 나타내 보인 것이다.2, reference numeral 145 denotes a height adjuster for adjusting the height of the bucket 140. As shown in FIG.

따라서, 상기 버킷(140)은 집수 용기(130)에서 배출되는 빗물이 제1홀컵(141)과 제2홀컵(142)에 각각 교번적으로 충전되면서 누적되는 강우량에 따라 점진적으로 증가하는 하중으로 인하여 제1홀컵(141)과 제2홀컵(142) 측으로 교번하여 회동하는 시소운동을 하면서 충전된 강우를 낙하시켜 주게 된다.Therefore, the bucket 140 is installed in the bucket 140 because the rainwater discharged from the water collecting container 130 is charged alternately into the first hole cup 141 and the second hole cup 142 and gradually increases in accordance with the accumulated rainfall amount The filled rainfall falls while the seesaw movement alternately turns toward the first hole cup 141 and the second hole cup 142 side.

상기 센서 유닛(150)은 상기 버킷(140)의 하중이 강우량의 충전량에 따라 점진적으로 미세하게 증가하게 되는 변화상태를 신호 정보로 검출하기 위하여 상기 버킷(140)과 상기 베이스 프레임(110)에 설치되는 지지 블럭(155)의 사이에 브릿지 형태로 설치된다.The sensor unit 150 may be installed in the bucket 140 and the base frame 110 to detect a change state in which the load of the bucket 140 gradually increases finely according to the amount of rainfall, And a support block 155 which is formed in a shape of a bridge.

도 4를 참조하면, 상기 센서 유닛(150)은 제1블럭체(151)와 제2블럭체(152)의 사이에 브릿지 형태로 연결되는 판스프링체(153)와, 그 판스프링체(153)의 양측에 각각 배치되는 광섬유 격자(FBG : Fiber Bragg Grating) 센서(154)를 포함한다.4, the sensor unit 150 includes a plate spring body 153 connected in a bridge shape between the first block body 151 and the second block body 152, and a plate spring body 153 And a fiber Bragg grating (FBG) sensor 154 disposed on both sides of the fiber Bragg grating (FBG).

상기 센서 유닛(150)은 제1블럭체(151)가 상기 버킷(140)을 시소운동 가능하게 지지하는 "凹"형 지지 브래킷(144)의 일측 지지편(144a)에 연결되도록 결합되는 동시에 제2블럭체(152)는 상기 지지 블럭(155)에 탑재된 상태로 설치된다.The sensor unit 150 is coupled so that the first block body 151 is connected to one side support piece 144a of a "concave" support bracket 144 that supports the bucket 140 in a seesaw motion, The two block bodies 152 are mounted on the support block 155.

도 2에서 미설명 도면 부호 156은 상기 센서 유닛(150)을 보호하기 위해 그 주위를 에워싸도록 설치되는 보호 커버를 나타낸 것이다. 또한, 도 2에서 미설명 도면 부호 C는 상기 센서 유닛(150)을 케이블에 의해 제어부(미도시)의 광 어댑터(161)와 연결하기 위한 커넥터를 나타낸 것이다. 상기 제어부는 상기 센서 유닛(150)으로부터 송출되는 신호 정보를 토대로 강우량 정보를 산출하여 디스플레이하게 된다.In FIG. 2, reference numeral 156 denotes a protective cover installed to surround the sensor unit 150 so as to surround the sensor unit 150. In FIG. 2, reference character C denotes a connector for connecting the sensor unit 150 to the optical adapter 161 of the control unit (not shown) by a cable. The control unit calculates and displays the rainfall amount information based on the signal information transmitted from the sensor unit 150.

본 발명에 따르면, 상기 센서 유닛(150)은 판스프링체(153)의 넓은 면이 실질적으로 수평한 상태를 유지하도록 배치되고, 광섬유 격자 센서(154)는 판스프링체(153)의 상부와 하부에 각각 대응하게 배치된 상태로 설치된다.According to the present invention, the sensor unit 150 is arranged so that the wide surface of the plate spring body 153 is maintained in a substantially horizontal state, and the optical fiber grating sensor 154 is disposed above and below the plate spring body 153, Respectively.

따라서, 상기 버킷(140)의 하중이 강우량의 충전량에 따라 점진적으로 증가하면, 상기 센서 유닛(150)의 판스프링체(153)는 제1블럭체(151) 측의 선단부가 점차 하방으로 처지게 되어 다소 과장되게 표현하면 활처럼 휘는 탄성 변형이 일어난다. 이때, 상기 판스프링체(153)의 상방에 배치된 광섬유 격자 센서(154)는 인장되는 동시에 상기 판스프링체(153)의 하방에 배치된 광섬유 격자 센서(154)는 수축한다.Accordingly, when the load of the bucket 140 gradually increases in accordance with the amount of rainfall, the tip of the first block body 151 of the sensor unit 150 is gradually sagged downward When expressed in a somewhat exaggerated way, an elastic deformation is generated that bows like an arrow. At this time, the optical fiber grating sensor 154 disposed above the plate spring body 153 is pulled and the optical fiber grating sensor 154 disposed below the plate spring body 153 shrinks.

상기 광섬유 격자 센서(154)는 비록 도면에 의해 그 상세한 구성은 예시하지 않았으나, 주지된 바와 같이 광섬유에 배열된 다수의 브래그 격자(Bragg Grating)에 단거리 변형률 등과 같은 외부 물리량을 가하면 브래그 파장이 변하게 되는데, 그 파장의 변화를 측정하여 광섬유 격자에 가해진 미지의 물리량을 계측할 수 있도록 되어 있다. 이에 따라 상기 센서 유닛(150)과 연결된 제어부에서는 상기 광섬유 격자 센서(154)의 인장 및 수축에 따른 변형량의 신호 정보를 토대로 강우량 정보를 산출하여 출력할 수 있게 된다.Although the detailed configuration of the optical fiber grating sensor 154 is not illustrated by way of illustration, when an external physical quantity such as a short distance strain is applied to a plurality of Bragg gratings arranged in an optical fiber, the Bragg wavelength is changed , It is possible to measure an unknown physical quantity applied to the optical fiber grating by measuring the change of the wavelength. Accordingly, the control unit connected to the sensor unit 150 can calculate and output the rainfall amount information based on the signal information of the deformation amount due to the tension and contraction of the optical fiber grating sensor 154.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상술한 바와 같은 구성을 가지는 팁핑 버킷형 강수량계(100)의 동작과정에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an operation process of the tipping bucket type rainfall gauge 100 having the above-described configuration with reference to the accompanying drawings will be described in detail.

먼저, 도 1 내지 도 4와 함께 도 5를 참조하면, 상기 집수 용기(130)로 집수되는 빗물은 빗물 배출 호스(131)를 통해 수평상태를 유지하고 있는 버킷(140)의 제1홀컵(141)과 제2홀컵(142)의 어느 하나에 지속적으로 낙하되어 충전된다. 이에 따라 충전되는 강우량의 누적으로 인해 상기 버킷(140)의 하중이 점진적으로 증가하게 된다.5, the rainwater collected by the water collecting container 130 passes through the rainwater discharge hose 131 and passes through the first hole cup 141 of the bucket 140 And the second hole cup 142, and is charged. Accordingly, the load of the bucket 140 gradually increases due to accumulation of the amount of rainfall to be filled.

상기 버킷(140)의 하중이 점진적으로 증가함에 따라 상기 센서 유닛(150)의 판스프링체(153)는 제1블럭체(151) 측의 선단부가 점차 하방으로 처지게 되어 활처럼 휘는 탄성 변형이 연동하여 일어나게 된다. 이때, 상기 판스프링체(153)의 상방에 배치된 광섬유 격자 센서(154)도 연동하여 인장되는 동시에 상기 판스프링체(153)의 하방에 배치된 광섬유 격자 센서(154)도 연동하여 수축하게 된다.As the load of the bucket 140 gradually increases, the tip portion of the leaf spring body 153 of the sensor unit 150 is gradually lowered toward the first block body 151, Interlocking. At this time, the optical fiber grating sensor 154 disposed above the plate spring body 153 is also pulled in conjunction with the optical fiber grating sensor 154, and the optical fiber grating sensor 154 disposed under the plate spring body 153 is also contracted .

따라서, 상기 센서 유닛(150)과 연결된 제어부에서는 상기 광섬유 격자 센서(154)의 인장 및 수축에 따른 변형량의 신호 정보를 토대로 강우량 정보를 산출하여 출력할 수 있게 된다.Accordingly, the control unit connected to the sensor unit 150 can calculate and output the rainfall amount information based on the signal information of the deformation amount due to the tension and contraction of the optical fiber grating sensor 154.

한편, 상기 버킷(140)의 제1홀컵(141)과 제2홀컵(142)의 어느 하나에 빗물이 가득 차게 되면, 그 무게에 의해 도 6에 도시한 바와 같이 상기 버킷(140)이 기울어지면서 빗물을 쏟아내 다음, 상기 버킷(140)은 다시 도 5에 도시된 바와 같이 수평상태로 원상복귀하게 된다. 이때, 상기 판스프링체(153)와 광섬유 격자 센서(154)도 연동하여 원상복귀하게 되면서 카운트 신호가 발생하여 그 정보가 제어부에 저장된다.When the rainwater is filled in any one of the first hole cup 141 and the second hole cup 142 of the bucket 140, the bucket 140 tilts as shown in FIG. 6 due to its weight The rainwater is poured, and then the bucket 140 is returned to its original state in a horizontal state as shown in FIG. At this time, the plate spring 153 and the optical fiber grating sensor 154 interlock with each other and return to the original state, and a count signal is generated, and the information is stored in the control unit.

이후, 상기 버킷(140)의 제1홀컵(141)과 제2홀컵(142)의 다른 하나에 빗물이 가득 차게 되면, 그 무게에 의해 도 7에 도시한 바와 같이 상기 버킷(140)이 다른 측으로 기울어지면서 빗물을 쏟아내 다음, 상기 버킷(140)은 다시 도 5에 도시된 바와 같이 수평상태로 원상복귀하게 된다. 이러한 과정에서도 상기 센서 유닛(150)과 과 연결된 제어부에서는 상기 광섬유 격자 센서(154)의 인장 및 수축에 따른 변형량의 신호 정보를 토대로 강우량 정보를 산출하여 출력할 수 있게 된다.When the rainwater is filled in the other one of the first hole cup 141 and the second hole cup 142 of the bucket 140, the bucket 140 is moved to the other side The rainwater is poured while being inclined. Then, the bucket 140 is returned to its original state in a horizontal state as shown in FIG. In this process, the control unit connected to the sensor unit 150 can calculate and output the rainfall amount information based on the signal information of the deformation amount due to the tension and contraction of the optical fiber grating sensor 154.

상술한 바와 같은 과정을 통하여 상기 버킷(140)이 시소처럼 좌우로 기우는 동작을 반복적으로 수행하게 된다. 이와 같은 과정에서 제어부에 저장된 카운트 신호 정보와 센서 유닛(150)에 의해 송출되는 신호정보를 토대로 누적되는 강우량 정보를 정밀하게 산출하여 출력할 수 있게 된다.The bucket 140 is repeatedly operated to tilt left and right as a seesaw through the above-described process. In this process, the accumulated rainfall amount information based on the count signal information stored in the control unit and the signal information transmitted by the sensor unit 150 can be precisely calculated and output.

한편, 도 8a와 도 8b는 각각 종래 팁핑 버킷형 강수량계와 본 발명에 의한 팁핑 버킷형 강수량계의 강수량 측정 패턴을 비교하기 위하여 그래프로 나타내 보인 것이다.8A and 8B are graphs for comparing the rainfall amount measurement pattern of the conventional tipping bucket type precipitation meter with the tipping bucket type rainwater meter of the present invention, respectively.

종래 팁핑 버킷형 강수량계는 도 8a의 그래프에서 살펴볼 수 있는 바와 같이 팁핑 버킷의 제1홀컵에 강우가 가득차게 되면 제1홀컵으로 기울면서 강우를 쏟아낼때 하나의 카운트 신호가 발생하고, 팁핑 버킷이 다시 원위치하여 제2홀컵에 강우가 가득차게 되면 제2홀컵으로 기울면서 강우를 쏟아낼때 하나의 카운트 신호가 발생한다.As shown in the graph of FIG. 8A, when the first hole of the tipping bucket is filled with rainfall, the conventional tipping bucket type rainfall meter generates a count signal when the rainfall is poured while tilting toward the first hole cup, When the second hole cup is filled again with the second hole, the count signal is generated when the rainfall is poured while tilting to the second hole cup.

따라서, 종래 팁핑 버킷형 강수량계는 하나의 카운트 신호가 발생하는 시점과 다음 카운트 신호가 발생하는 시점 사이의 구간에서 팁핑 버킷에 강우가 충전되는 동안에도 강수량을 측정하기가 불가능하게 된다.Therefore, in the conventional tipping bucket type rainfall gauge, it is impossible to measure the amount of precipitation while the rain is being filled in the tipping bucket in the interval between the time when one count signal is generated and the time when the next count signal is generated.

그러나, 본 발명에 의한 팁핑 버킷형 강수량계(100)에 따르면, 도 8b의 그래프에서 살펴볼 수 있는 바와 같이 팁핑 버킷(140)이 시소처럼 좌우로 기우는 동작에 의해 발생하는 카운트 신호를 통하여 강우량 정보를 측정하는 동시에, 그러한 측정 결과에 더하여 팁핑 버킷(140)이 기울기 전에도 누적 충전되는 강우량에 따라 미세하게 변화되는 하중 증가 상태를 광섬유 격자 센서(154)가 신호정보로 검출하여 측정 결과에 즉시 반영할 수 있게 됨에 따라 강우량 측정 정밀도를 대폭적으로 향상시킬 수 있게 된다. However, according to the tipping bucket type rainfall gauge 100 according to the present invention, as shown in the graph of FIG. 8B, the tipping bucket 140 can receive the rainfall amount information through the count signal generated by the tipping- The optical fiber grating sensor 154 detects the load increase state which is finely changed according to the accumulated amount of accumulated water even before the tipping bucket 140 is inclined in addition to the measurement result, The accuracy of the rainfall measurement can be greatly improved.

즉, 본 발명에 의한 팁핑 버킷형 강수량계(100)에 따르면, 하나의 카운트 신호가 발생하는 시점과 다음 카운트 신호가 발생하는 시점 사이의 구간에서 팁핑 버킷에 강우가 충전되는 동안에도 강수량을 정밀하게 측정할 수 있게 된다.That is, according to the tipping bucket type rainfall gauge 100 according to the present invention, even when rainfall is filled in the tipping bucket in the interval between the time when one count signal is generated and the time when the next count signal is generated, It becomes possible to measure.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 의해 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시예가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that various modifications may be made, and such modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

110 : 베이스 프레임 112a, 112b : 빗물 배출통로
120 : 하우징 120a : 빗물 배출구
130 : 집수 용기 131 : 빗물 배출 호스
140 : 버킷 141 : 제1홀컵
142 : 제2 홀컵 143 : 격판
144 : 지지 브래킷 144a : 지지편
150 : 센서 유닛 151 : 제1블럭체
152 : 제2블럭체 153: 판스프링체
154 : 광섬유 격자 센서 155 : 지지 블럭110: Base frame 112a, 112b: Rainwater discharge passage
120: housing 120a: rainwater outlet
130: Collecting container 131: Rainwater discharge hose
140: Bucket 141: 1st hole cup
142: second hole cup 143: diaphragm
144: support bracket 144a:
150: sensor unit 151: first block body
152: second block body 153: plate spring body
154: Fiber Bragg Grating Sensor 155: Support Block

Claims (7)

베이스 프레임에 탑재되도록 구비되는 통형 하우징과;
상기 하우징의 상방에 구비되는 집수 용기와;
상기 하우징에 회동운동 가능한 상태로 내장되어 상기 집수 용기로부터 낙하되는 강우가 서로 양분되도록 구획된 제 1 홀컵과 제 2 홀컵에 교번적으로 충전되어 그 하중에 의해 시소 운동하게 되는 버킷; 및
상기 버킷의 충전 강우량에 따른 하중 변화와 연동하여 변위되는 변위수단을 통하여 버킷에 충전되는 강우량의 실시간 강우량 정보를 검출하기 위한 센서 유닛;을 포함하고,
상기 센서 유닛은 상기 버킷의 하중 변화에 따라 연동하여 변위되도록 구비되는 광섬유 격자 센서를 포함하며,
상기 변위수단은 상기 버킷의 하중 변화에 따라 연동하여 탄성 변형되도록 상기 베이스 프레임에 구비되는 탄성체와, 상기 탄성체의 탄성 변형에 연동하여 변위되도록 구비된 광섬유 격자 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 팁핑 버킷형 강수량계.A tubular housing mounted to be mounted on the base frame;
A water collecting container provided above the housing;
A bucket which is built in a state rotatably movable in the housing and is alternately filled in first and second holes divided so that rainfall falling from the water collecting container is divided into two, And
And a sensor unit for detecting real-time rainfall amount information of a rainfall to be filled in the bucket through displacing means displaced in association with a change in load depending on a charged amount of rainfall of the bucket,
Wherein the sensor unit includes an optical fiber grating sensor disposed to be displaced in conjunction with a change in the load of the bucket,
Wherein the displacement means includes an elastic body provided on the base frame so as to be elastically deformed in accordance with a change in the load of the bucket and an optical fiber grating sensor provided to be displaced in conjunction with elastic deformation of the elastic body, Precipitation. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 변위수단은 상기 버킷의 하중 변화에 따라 연동하여 탄성 변형되도록 상기 베이스 프레임에 구비되는 탄성체와, 상기 탄성체의 탄성 변형에 따라 인장되도록 변위되는 제1 광섬유 격자 센서와 수축되도록 변위되는 제2 광섬유 격자 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 팁핑 버킷형 강수량계.The method according to claim 1,
Wherein the displacement means includes an elastic body provided on the base frame so as to be elastically deformed in accordance with a change in load of the bucket, a first optical fiber grating sensor displaced to be tensioned according to elastic deformation of the elastic body, Wherein the sensor comprises a tipping bucket type rainfall gauge. 제 1 항에 있어서,
상기 변위수단은 상기 버킷에 연결되는 제1블럭체와, 상기 베이스 프레임에 구비된 지지 블럭에 지지되는 제2블럭체와, 상기 제1블럭체와 제2블럭체의 사이에 브릿지 형태로 연결되어 상기 버킷의 하중 변화에 따라 연동하여 상기 제1블럭체 측이 하방으로 처지도록 탄성 변형되는 판스프링체와, 상기 판스프링체의 상부와 하부에 각각 대응되게 배치되어 상기 판스프링체의 탄성 변형에 따라 인장되도록 변위되는 제1 광섬유 격자 센서와 수축되도록 변위되는 제2 광섬유 격자 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 팁핑 버킷형 강수량계.The method according to claim 1,
The displacement means includes a first block body connected to the bucket, a second block body supported by a support block provided on the base frame, and a second block body connected between the first block body and the second block body in a bridge form And a second block body that is elastically deformed so that the side of the first block body is downwardly deformed in response to a change in the load of the bucket, and a second spring body that is disposed to correspond to the upper and lower portions of the plate spring body, And a second optical fiber grating sensor displaced to be retracted, the first optical fiber grating sensor being displaced to be tensile and the second fiber grating sensor being displaced to be contracted. 제 5 항에 있어서,
상기 판스프링체는 넓은 면이 실질적으로 수평한 상태를 유지하도록 배치되고, 상기 제1 광섬유 격자 센서와 제2 광섬유 격자 센서는 각각 상기 판스프링체의 상부와 하부에 각각 대응하게 2열로 배치되는 것을 특징으로 하는 팁핑 버킷형 강수량계.6. The method of claim 5,
The first and second optical fiber grating sensors are arranged in two rows corresponding to the upper and lower portions of the plate spring body respectively Features a tipping bucket type rainfall gauge. 제 1 항, 제 4 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 유닛으로부터 송출되는 신호 정보를 토대로 실시간 강우량 정보를 산출하여 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팁핑 버킷형 강수량계.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Further comprising a control unit for calculating and outputting real-time rainfall amount information based on signal information transmitted from the sensor unit.
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