KR101571366B1 - 관로의 안전 감시장치 - Google Patents

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KR101571366B1
KR101571366B1 KR1020150042528A KR20150042528A KR101571366B1 KR 101571366 B1 KR101571366 B1 KR 101571366B1 KR 1020150042528 A KR1020150042528 A KR 1020150042528A KR 20150042528 A KR20150042528 A KR 20150042528A KR 101571366 B1 KR101571366 B1 KR 101571366B1
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최동수
이수민
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주식회사 디앤샤인
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Abstract

본 발명은 관로의 안전 감시 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관로에 부착되어 상기 관로의 위치변화에 따른 위치변화신호 및 관로 내부의 유체 흐름에 따른 진동신호를 생성하는 감지부; 관망 내 다수 설치되는 상기 감지부와 통신하여 각 감지부로부터 위치변화신호 및 진동신호를 수신하여 취합하고, 취합한 감지신호를 통신망으로 전송하는 데이터수집부; 관망 관로의 정보가 저장되며 상기 통신망을 통해 위치변화신호 및 진동신호를 전달받아 관로의 누수 및 파손 여부를 판단하고 누수 및 파손 시 해당 관로의 위치를 추적하는 관리서버;를 포함하여 대규모의 관로망 중 일 지점의 관로가 파손되는 등의 이유로 누수가 발생할 경우 누수 여부 및 누수 지점을 즉각적으로 파악할 수 있어 관망에서 손실되는 누수량을 절감시키고 대형사고로 이어지는 것을 방지하는 효과가 있는 관로의 안전 감시 시스템에 관한 것이다.

Description

관로의 안전 감시장치{Safty and monitoring device of pipeline}
본 발명은 관로의 안전 감시 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관로에 부착되어 관로의 위치변화 및 관로 내부의 유체 흐름에 따른 진동신호를 측정하여 지반침하 등의 이유로 관로가 파손되거나 기타 누수가 발생한 경우를 파악하고 그 해당위치의 판단하여 즉각적인 대처가 가능하도록 구성되는 관로의 안전 감시 시스템에 관한 것이다.
기후변화에 의한 강우의 편중성 증가와 인구증가 및 도시화로 인한 물 사용량 증가로 인해 수요와 공급의 불균형이 심화되는 상황에서 관로망의 관리는 수돗물(먹는물) 관리에 있어서 가장 기본이 되고 중요한 사항 중 하나이다.
일반적으로 관로망은 상수도시설의 약 70%로 높은 비중을 차지하고 있으나 유지관리 미흡으로 인하여 관로의 노후화가 가속되고 있다. 우리나라의 경우 용수를 공급하는 과정에서 발생되는 연간 누수손실량이 6.4억 ㎥(2010년 기준, 남강댐 저수량의 2.1배)이고, 지난 10년간 손실된 누수량은 75억 ㎥에 달하는 것으로 조사되었다.
또한 관망의 노후화와 부적절한 공급체계에 의한 수돗물의 수질악화로 인하여 수돗물의 신뢰도는 저하되어 있는 상황이다.
이로 인하여 수돗물의 총 음용률은 매년 감소하는 추세이며, 특히 직접 음용률은 2% 전후로 매우 낮은 상황에 직면해있다. 관망에서 손실되는 누수량을 절감하고 수돗물의 신뢰도 제고를 위해서는 관망의 효율적 정비 및 관리가 가장 시급한 과제라 할 수 있다.
한편, 종래의 기술로는 대한민국 특허공개 제10-2007-0005234호의 누수 센서가 제시된 바 있으나 이는 화학약품의 성분을 표시할 수 있는 필름을 배관 등에 감아서 화학약품의 누수를 감지하도록 구성되는 것으로써, 이러한 방식의 경우 광범위한 관로망에 적용시키기에는 설치 비용 및 공사 기간이 과도하게 소요되게 되고, 아울러 누수 지점에 대한 정밀한 검지가 어려운 문제점이 남게 된다.
또한, 근래에 들어, 지반침하의 다양한 현상중 싱크홀(sinkhole)의 위험성이 대두되고 있으며 이러한 싱크홀 등의 발생에 기인하여 관로가 뒤틀리거나 파손되어 관로 내부에 흐르는 유체가 유출되는 문제가 발생할 경우 이를 인지하기 어려우며 해당 위치를 파악하는 데 많은 시간이 소요되므로 즉각적인 대응이 어려워 관로의 안전을 감시하는 데 있어 많은 문제점이 있다.
대한민국 특허공개 제10-2007-0005234호
따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 대규모의 관로망 중 일 지점의 관로가 파손되는 등의 이유로 누수가 발생할 경우 누수 여부 및 누수 지점을 즉각적으로 파악하여 관망에서 손실되는 누수량을 절감할 수 있으며 대형사고로 이어지는 것을 방지할 수 있는 관로의 안전 감시 시스템을 제공하고자 함이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 관로의 안전 감시 시스템은 관로에 부착되어 상기 관로의 위치변화에 따른 위치변화신호 및 관로 내부의 유체 흐름에 따른 진동신호를 생성하는 감지부; 관망 내 다수 설치되는 상기 감지부와 통신하여 각 감지부로부터 위치변화신호 및 진동신호를 수신하여 취합하고, 취합한 감지신호를 통신망으로 전송하는 데이터수집부; 관망 관로의 정보가 저장되며 상기 통신망을 통해 위치변화신호 및 진동신호를 전달받아 관로의 누수 및 파손 여부를 판단하고 누수 및 파손 시 해당 관로의 위치를 추적하는 관리서버;를 포함하는 것이 특징이다.
이때, 상기 감지부는 상부케이싱 및 하부케이싱이 상호 수밀하게 결합되어 내측에 형성된 공간부의 바닥면에 가압돌기가 형성되고 외측 저면에 자성체가 구성되어 관로에 부착되는 하우징; 상기 공간부에 구성되며 관로의 위치변화를 감지하여 이를 전기적 신호인 위치변화신호로 변환 생성하는 제 1센싱부; 상기 공간부에 구성되며 관로 내부의 유체 흐름시 발생되는 진동음을 감지하여 이를 전기적 신호인 진동신호로 변환 생성하는 제 2센싱부; 상기 공간부에 구성되며 상기 제 1 및 제 2센싱부로부터 각각 위치변화신호 및 진동신호를 전달받아 상기 데이터수집부에 전송하는 통신모듈;을 포함하는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1센싱부는 가속도센서부와 자이로센서부를 구비하여 관로의 위치변화시 상대이동량을 산출한 값인 위치변화신호를 생성하도록 구성되는 것이 특징이다.
아울러, 상기 가속도센서부는 3개의 가속도센서가 서로 직교되도록 X축, Y축, Z축으로 구성되고, 상기 자이로센서부는 3개의 자이로센서가 서로 직교되도록 Rx, Ry, Rz로 구성되는 것이 특징이다.
한편, 상기 제 2센싱부는 상수도관으로부터 상기 하우징에 전달되는 진동에 연동하여 상하 진동하고 그 저면에 가압단이 돌출 형성되는 무게추; 상면이 상기 가압단에 밀착되고 하면은 상기 가압돌기에 밀착 배치되어 상기 무게추의 진동신호를 검지신호로 변환하여 상기 통신모듈로 전달하는 신호발생부;를 포함하는 것이 특징이다.
이때, 상기 신호발생부는 중심에 중공이 형성되며 측면에 하나 이상의 체결홈이 형성되는 조립소켓; 상기 중공에 배치되는 압전소자; 상기 조립소켓의 상면에 고정되어 그 상면은 상기 무게추의 가압단과 밀착되고 그 하면은 상기 압전소자의 상단과 밀착되어 제 1신호를 생성하는 제 1전극보드; 상기 조립소켓의 하면에 고정되어 그 하면은 상기 가압돌기와 밀착되고 그 상면은 상기 압전소자의 하단과 밀착되어 제 2신호를 생성하는 제 2전극보드;를 포함하는 것이 특징이다.
또한, 상기 신호발생부에는 상기 제 1전극보드 및 제 2전극보드로부터 생성된 제 1신호 및 제 2신호를 입력받아 이를 분석하여 제 3신호를 생성하는 산출부가 더 포함되는 것을 하는 것이 특징이다.
일례로써, 상기 제 3신호는 제 1신호와 제 2신호의 평균값인 것이 특징이다.
다른 예로써, 상기 제 3신호는 제 1신호와 제 2신호 중 선택된 어느 하나의 신호인 것이 특징이다.
한편, 상기 조립소켓은 테두리가 상측으로 연장되는 테두리연장부가 구성되되, 상기 테두리연장부의 내경은 상기 무게추의 외경과 대응되도록 구성하여 상기 무게추의 외주연이 상기 테두리연장부의 내주연에 가이드 된 상태로 상하 진동하게 되고, 상기 하부케이싱의 내주연에는 가이드턱을 마련하여 상기 조립소켓의 일 외주연이 상기 가이드턱의 내주연에 가이드 되도록 구성되는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 하부케이싱은 그 일 내측면에 하나 이상의 가이드돌기 및 체결돌기가 각각 돌출 형성되고, 상기 무게추의 일 측면에 상기 가이드돌기가 끼워지는 하나 이상의 가이드홈을, 상기 조립소켓의 일 측면에 상기 체결돌기가 끼워지는 하나 이상의 체결홈을 마련하여, 상기 무게추 및 조립소켓이 상기 하우징 내에서 회전하는 것을 방지하도록 구성되는 것이 특징이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 관로의 안전 감시 시스템은 관로에 부착된 감지부를 통해 관로 상 발생하는 위치변화신호 및 진동신호를 생성하여 데이터수집부로 전송하고 이는 통신망을 통해 다시 관리서버로 전달 됨으로써, 지반침하의 다양한 현상 중 싱크홀 등에 기인하여 대규모의 관로망 중 일 지점의 관로가 파손되는 등의 이유로 누수가 발생할 경우 누수 여부 및 누수 지점을 즉각적으로 파악할 수 있어 관망에서 손실되는 누수량을 절감시키고 대형사고로 이어지는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 관로의 안전 감시 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 구성인 감지부의 일 실시 예를 나타내는 블럭도.
도 3은 본 발명의 일 구성인 감지부의 다른 실시 예를 나타내는 블럭도.
도 4는 본 발명의 일 구성인 제 1센싱부를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 구성인 제 2센싱부를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 일 구성인 신호발생부를 개략적으로 나타내는 개략도.
도 7은 본 발명의 일 구성인 조립소켓의 일 실시 예를 나타내는 사시도.
도 8는 본 발명의 일 구성인 무게추의 일 실시 예를 나타내는 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 관로의 안전 감시 시스템의 일 실시 예를 나타내는 도면.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 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.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 관로의 안전 감시 시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 구성인 감지부의 일 실시 예를 나타내는 블럭도이며, 도 3은 본 발명의 일 구성인 감지부의 다른 실시 예를 나타내는 블럭도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 구성인 제 1센싱부를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 구성인 제 2센싱부를 나타내는 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 구성인 신호발생부를 개략적으로 나타내는 개략도이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 일 구성인 조립소켓의 일 실시 예를 나타내는 사시도이고, 도 8는 본 발명의 일 구성인 무게추의 일 실시 예를 나타내는 사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 관로의 안전 감시 시스템의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 관로의 안전 감시 시스템은 감지부(10), 데이터수집부(20), 관리서버(30)를 포함하여 구성됨에 특징이 있다.
상기 감지부(10)는 관로(P)에 부착되어 상기 관로(P)가 지반침하 등의 이유로 뒤틀리거나 파손되는 등 위치변화를 일으키게 되면 이를 감지하여 이를 전기적 신호인 위치변화신호로 변환하여 생성한다.
근래에 들어서는 지반침하의 다양한 현상 중 싱크홀(Sinkhole)의 위험성이 대두되고 있으며, 본 발명에서는 상기 감지부(10)가 이러한 싱크홀에 기인한 관로(P)의 뒤틀림 또는 파손 시에도 이를 감지하여 그 위치변화신호를 생성하도록 구성된다.
또한 상기 감지부(10)는 관로(P) 내부에 흐르는 유체의 진동음을 측정하여 일지점과 타지점 간에 진동음 차이로 누수 여부를 판단하기 위해 진동음을 감지하여 이를 전기적 신호인 진동신호로 변환하여 생성한다.
상기 데이터수집부(20)는 소정구역 범위의 관망에 다수 설치되는 감지부(10)와 통신하여 각 감지부(10)로부터 위치변화신호 및 진동신호를 수신받아 취합하고, 취합된 감지신호를 통신망(N)으로 전달하게 된다.
상기 관리서버(30)는 관망 내 설치되는 관로(P)마다 부여된 식별코드가 입력되고 각 관로(P)의 매설 날짜, 매설 기관, 매설 깊이, 매설 위치, 매설 방향, 재질, 직경, 생산 정보 등 관로(P) 정보가 저장되며 상기 통신망(N)을 통해 각 관로(P)의 위치변화신호 및 진동신호를 전달받아 관로(P)의 누수 및 파손 여부를 판단하고 누수 및 파손 시 해당 관로(P)의 위치를 추적하도록 구성된다.
이때, 상기 관리서버(30)는 관로(P)의 누수 및 파손 발생시 관리자단말(40)에 누수 및 파손 발생된 관로(P)의 위치를 전송함으로써 관리자가 즉각적으로 인지하여 신속한 대응이 가능하게 된다.
또한, 누수 및 파손이 발생하지 않더라도 관리자단말(40)에 각 감지부(10)에서 감지한 위치변화신호 및 진동신호를 전송하여 관리자가 관망 내 관로(P)의 상황을 수시로 모니터링하여 관로(P)의 이상징후를 미리 발견할 수 있도록 구성할 수도 있다.
이러한 본 발명에 따른 관로(P)의 안전 감시 시스템은 지반침하 등 각종 원인에 의한 관로(P)의 파손 및 누수 발생시 이를 즉각적으로 파악하여 신속한 대응이 이뤄질 수 있도록 하는 시스템으로써, 대형 사고로 이어질 수 있는 관로(P) 내 유체의 누출시 이를 즉각적으로 차단하는 등 대처가 가능할 수 있게 되는 것이다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 감지부(10)에 대해 구체적으로 설명한다.
상기 감지부(10)는 하우징(100), 제 1센싱부(110), 제 2센싱부(120) 및 통신모듈(130)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 하우징(100)은 상부케이싱(101) 및 하부케이싱(102)이 상호 수밀하게 결합되는 것으로 그 내측에 공간부(103)가 형성되며, 상기 공간부(103)(130)에 물 등의 이물질이 투입되는 것을 방지하기 위해 각 케이싱 간 접합부에 하나 이상의 패킹부재(104)(104)가 구성될 수 있다.
또한, 상기 공간부(103)의 바닥면에는 가압돌기가 돌출 형성되고 가압돌기의 외측 저면에는 자성체(107)가 구성되어 강재질로 이뤄지는 관로(P)의 경우 별도의 추가 구성 없이도 용이하게 부착될 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 하우징(100)은 참고로 도 9에 도시된 바와 같이 그 저면 및 자성체(107)의 형상을 관로(P)의 외경에 대응하도록 원호 형상의 홈이 마련되도록 구성함으로써, 하우징(100)과 관로(P)의 닿는 면적을 늘려 구조적으로 안정성을 취하도록 구성할 수도 있게 된다.
상기 제 1센싱부(110)는 상기 공간부(103)에 구성되는 것으로 관로(P)가 지반침하 및 지중내 침수 등의 이유로 그 위치가 변화되는 경우 그 변화량을 감지하여 이를 전기적 신호인 위치변화신호로 변환 생성한다.
또한, 상기 제 2센싱부(120) 역시 상기 공간부(103)에 구성되는 것으로 관로(P) 내부의 유체 흐름시 발생되는 진동음을 감지하여 이를 전기적 신호인 진동신호로 변환하여 생성한다.
이렇게 관로(P)의 진동신호를 이용하여 누수를 검지하는 원리로는 관로(P)에 유체가 흐르지 않을 경우 진동신호가 발생하지 않고, 유체가 흐를 경우 흐르는 양에 따라 진동신호의 크기가 변화되는데, 만약 관로(P)에 균열이 일어나 누수가 밸생되면 누수 지점을 통과하기 전과 누수 지점을 통과한 후에 흐르는 유체의 양이 달라지게 되므로 진동신호가 변화게 되어 다수의 지점에서 진동신호를 상시 측정할 경우 관로(P)의 누수 여부를 검지할 수 있게 되는 것이다.
상기 통신모듈(130)은 마찬가지로 상기 공간부(103)에 구성되는 것으로 상기 제 1 및 제 2센싱부(120)로부터 각각 위치변화신호 및 진동신호를 전달받아 이를 상기 데이터수집부(20)에 전송하게 된다.
이 밖에도, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 통신모듈(130)에는 관로(P)에 직접 설치되는 각종 감지수단과 직접 연결될 수 있는데, 그 일례로써 도시된 바와 같이 관로(P)에 직접 설치되는 유량계(140) 및 수압계(150)와 연결되어 각 유량계(140) 및 수압계(150)로부터 얻어진 감지정보가 상기 통신모듈(130)을 통해 데이터수집부(20)로 전송하여 보다 다양한 감지정보를 통해 정밀하게 관로(P)의 누출 정보를 파악하도록 할 수도 있다.
이하,도 4를 참조하여 본 발명의 일 구성인 제 1센싱부(110)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 4a에 도시된 바와 같이 상기 제 1센싱부(110)는 가속도센서부(112) 및 자이로센서부(114)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이러한 상기 가속도 센서부는 도 4b에 도시된 바와 같이 3개의 가속도센서가 서로 직교되는 3축 즉, Ｘ축, Ｙ축, Ｚ축으로 구성되어, 3차원 공간상의 가속도를 얻도록 되어 있다. 즉, 하나의 가속도센서는 제 1센싱부(110)의 공간상 움직임 발생시, 1개의 축에 대한 가속도를 측정하도록 되어 있으며, 3축에 연결된 가속도센서에 의해 3차원 공간상의 가속도가 측정된다.
또한, 상기 자이로센서부(114)는 마찬가지로 도 4b에 도시된 바와 같이 3개의 자이로센서가 서로 직교하는 3축 즉, Ｒｘ, Ｒｙ, Ｒｚ 으로 구성되어, 3차원 공간상의 각가속도(Roll, Pitch, Yaw)를 얻을 수 있다. 즉, 하나의 자이로센서는 측정물의 공간상의 1개의 축에 대한 각가속도를 측정하도록 되어 있으며, 3축에 연결된 자이로센서에 의해 3차원 공간상의 각가속도가 측정된다.
또한, 3축 가속도 센서만으로 3차원 공간상의 위치를 파악할 수 있으나, 센서의 오차 및 적분시 오차가 누적되어 실용화에 문제가 되고, 3축 가속도 센서만으로도 회전각을 구할수 있으나, 위치가 및 회전이 동시에 변하는 경우는 회전각의 오차가 커지는 문제점이 있다.
또한, 3축 자이로센서만으로 3차원 공간상의 회전각도를 파악할 수 있으나, 센서의 오차 및 적분시 오차가 누적되어 실용화에 문제가 되고, 3축 각가속도 센서만으로도 3차원의 위치를 구할 수 있으나, 위치가 및 회전이 동시에 변하는 경우는 위치의 오차가 커지는 문제점이 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1센싱부(110)는 가속도센서부(112) 및 자이로센서부(114)가 동시에 구성되는 것으로 각 단점을 서로 보완하여 지반침하 및 지중 내 침수 등의 이유로 관로(P)가 뒤틀리거나 파손되는 등 관로(P)의 위치변화시 이를 정확하게 감지하여 즉각적인 대응이 가능할 수 있게 되는 것이다.
이하 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 제 2센싱부(120)에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
상기 제 2센싱부(120)는 전술한 바와 같이 관로(P)의 손상에 의해 내부에 흐르는 유체가 누출되는 것을 감지하도록 상기 공간부 중 하부케이싱의 내측에 구성되는 것으로, 상기 하우징이 관로(P)에 부착되어 관로(P)에 유체가 통과하면서 관로(P)에 발생되는 진동음을 전기적 신호인 진동신호로 변환시키는 구성으로 생성된 진동신호는 상기 통신모듈로 전달된다.
상기 제 2센싱부(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 무게추(1210) 및 신호발생부(1220)를 포함하여 구성됨에 특징이 있는 것으로, 상기 무게추(1210)는 하우징(100)이 관로(P)에 부착되므로 관로(P)에 물이 흐를 경우 발생되는 진동에 연동하여 상하 진동하도록 구성된다.
이때, 상기 무게추(1210)에는 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이 그 저면에 가압단(1212)이 돌출 형성되도록 구성하여 이하의 신호발생부(1220)로 진동신호를 전달함에 있어 전달되는 압력을 집중시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 신호발생부(1220)는 상면이 상기 가압단(1212)에 밀착되고 하면은 상기 가압돌기(105)에 밀착 배치되도록 구성하여 관로(P)에 물이 흘러 하우징(100)에 전달되는 진동신호를 상측의 무게추(1210)와 하측의 가압돌기(105)에 의해 상하 양측의 진동음을 전달받아 이를 전기적 신호인 진동신호로 변환시켜 상기 통신모듈로 전달하게 된다.
이때, 본 실시 예에 따른 신호발생부(1220)는 조립소켓(1221), 압전소자(1222), 제 1전극보드(1223) 및 제 2전극보드(1224)를 포함하여 구성됨에 특징이 있는 것으로, 상기 조립소켓(1221)은 제 1전극보드(1223)와 제 2전극보드(1224)가 이격되고 그 사이에서 압전소자(1222)가 제 1전극보드(1223)와 제 2전극보드(1224)에 밀착되도록 조립시키게 된다.
이러한 조립소켓(1221)은 도 7에서와 같이 그 중심에 상하관통되는 중공(1221-1)이 형성되고 측면에는 하나 이상의 체결홈(1221-2)이 형성된다.
상기 압전소자(1222)는 상기 중공(1221-1)에 대응되는 형태로 구성하여 그 양단이 중공(1221-1)의 양단부에 각각 노출되도록 구성된다.
이때, 상기 압전소자(1222)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 전환하는 소자로써 진동압력의 변화량을 전기적 신호인 진동신호로 측정할 수 있게 되는 것이다.
이러한 압전소자(1222)로는 피에조 압전기(Piezo Electric), 피에조 세라믹(Piezo Ceramic), 피에조 수정(Piezo Quartz) 등이 사용될 수 있으며, 이러한 압전소자(1222)들은 정확도가 높고, 비교적 저가이기 때문에, 넓은 지역의 관로(P)에 복수로 설치하여도 설치비용에 부담이 없도록 할 수 있다.
또한, 상기 제 1전극보드(1223)는 상기 조립소켓(1221)의 상면에 고정되는 것이며, 그 고정 방법으로는 도 5에 도시된 바와 같이 볼팅 결합되거나 또는 도시된 바는 없으나 본딩 결합 될 수 있는 것으로, 제 1전극보드(1223)의 상면은 상기 무게추(1210)의 가압단(1212)과 밀착되게 되고, 그 하면은 상기 압전소자(1222)의 상단과 밀착도록 구성된다.
아울러, 상기 제 2전극보드(1224) 역시 상기 조립소켓(1221)의 하면에 고정되는 것이며, 그 고정 방법으로는 도 5에 도시된 바와 같이 볼팅 결합되거나 또는 도시된 바는 없으나 본딩 결합 될 수도 있는 것으로, 제 2전극보드(1224)의 하면은 상기 하우징(100)의 가압돌기(105)에 밀착되고 그 상면은 상기 압전소자(1222)의 하단과 밀착되도록 구성된다.
이러한 조립구조에 의해 상기 무게추(1210)의 진동에 의해 발생되는 진동압력은 제 1전극보드(1223)를 통해 압전소자(1222)로 전달되고, 하우징(100)의 하측에서 발생되는 진동압력은 제 2전극보드(1224)를 통해 압전소자(1222)로 전달되도록 구성되므로 상기 제 1전극보드(1223)는 그 상측의 진동압력이 전가된 압전소자(1222)로부터 발생된 진동신호인 제 1신호(1223a)를 생성하게 되고, 상기 제 2전극보드(1224)는 그 하측의 진동압력이 전가된 압전소자(1222)로부터 발생된 진동신호인 제 2신호(1224a)를 생성하여 각각의 생성된 제 1신호(1223a) 및 제 2신호(224a)는 상기 통신모듈로 전달되게 된다.
아울러, 전술한 바와 같이 무게추(1210)와 압전소자(1222) 간에 간격 없이 밀착구조로 구성함으로써 무게추(1210)가 진동에 의해 압전소자(1222)를 타격하지 않고 그 압력만 전달될 수 있어 압전소자(1222)가 파손되는 것을 방지할 수 있으며 주변환경의 변화에도 오차를 최소화하여 검지값을 생성할 수 있게 되는 것이다.
이는 종래에 무게추(1210)가 용수철에 결합되고 진동에 의해 무게추(1210)에 발생되는 압력이 압전소자(1222)에 전달되도록 하는 구성이 있는바, 이러한 경우 용수철에 의해 무게추(1210)의 진동이 과하게 적용되어 압전소자(1222)를 타격하므로 압전소자(1222)가 파손될 소지가 있으며 또한 기온에 따라 용수철의 탄성계수가 변화하여 압전소자(1222)에 전달되는 압력신호에 오차가 발생하는 문제점이 있게 되는데, 본 발명에 따른 제 2센싱부(120)에 의하면 이러한 문제점들을 모두 해소할 수 있게 되는 것이다.
한편, 도 6에서 도시된 바와 같이 생성된 상기 제 1신호(1223a) 및 제 2신호(1224a)는 즉시 통신모듈로 전달될 수도 있으나 제 1전극보드(1223), 제 2전극보드(1224)와 연결된 통신모듈과의 사이에 산출부(1230)를 더 마련하여 제 1신호(1223a) 및 제 2신호(1224a)를 입력받은 후 이를 분석하여 제 3신호(1230a)를 생성하고 생성된 제 3신호(1230a)를 통신모듈에 전달되도록 구성할 수도 있다.
이때, 상기 산출부(1230)에서 산출된 제 3신호(1230a)는 제 1신호(1223a)와 제 2신호(1224a)의 평균값이 되도록 함으로써, 진동압력에 대한 검지 신호 값에 대한 편차를 최소화하여 보다 안정된 검지 신호 데이터를 산출하도록 함으로써 누수 여부에 대한 더욱 정밀 진단이 가능할 수 있게 된다.
상기 산출부(1230)에서 산출된 제 3신호(1230a)의 또 다른 예로써, 상기 제 3신호(1230a)는 제 1신호(1223a)와 제 2신호(1224a) 중 어느 하나의 신호가 선택될 수 있는데, 예를 들어 각 신호 중 신호값의 편차가 작은 신호를 선택하여 통신모듈(1300)로 전달함으로써 이 역시 상기 실시 예에서와 같이 진동압력에 대한 검지 신호 값에 대한 편차를 최소화하여 보다 안정된 검지 신호 데이터를 산출하도록 함으로써 누수 여부에 대한 정밀 진단이 가능할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 조립소켓(1221)은 그 테두리가 상측으로 연장되어 형성되는 테두리연장부가 구성되는데, 상기 테두리연장부는 그 내경이 상기 무게추(1210)의 외경에 대응되도록 구성하여, 무게추(1210)의 외주연이 상기 테두리연장부의 내주연에 가이드 된 상태로 진동하도록 구성하여 무게추(1210)는 상하 진동만을 하게 되므로 보다 정밀한 진동신호를 취득할 수 있게 된다.
또한 상기 하부케이싱(102)의 내주연에는 도 5에서와 같이 가이드턱(106)을 마련함으로써 상기 조립소켓(1221)은 그 일 외주연이 상기 가이드턱(106)의 내주연에 가이드 된 상태로 무게추(1210)의 가압단(1212) 및 하부케이싱(1120)의 가압돌기(105)에 개재된 상태로 상하 진동압력을 받을 수 있게 되므로 마찬가지로 진동압력이 측면을 향하지 않고 상하방향으로만 유도되어 보다 정밀한 진동신호를 취득할 수 있게 되는 것이다.
이에 더하여, 도면에 도시된바는 없으나 상기 하부케이싱(102)은 그 일 내측에 하나 이상의 가이드돌기(미도시) 및 체결돌기(미도시)가 각각 돌출 형성되고, 상기 무게추(1210)의 일 측면에는 상기 가이드돌기가 끼워지는 하나 이상의 가이드홈(1214,도 8참조))을 마련하며, 상기 조립소켓(1221)의 일 측면에는 상기 체결돌기가 끼워지는 하나 이상의 체결홈(1221-2)을 마련함으로써, 상기 무게추(1210) 및 조립소켓(221)은 강한 진동이 주기적으로 발생하더라도 상기 하우징(100) 내에서 회전하지 않아, 이 역시 보다 정밀한 진동신호를 취득할 수 있는 수단을 제공한다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 통신모듈의 하단 및 상기 무게추(1210)의 상단 간의 간격(a)을 5mm 이내로 구성하여 무게추(1210)의 진동발생시 무게추(1210)의 승강 폭을 제어할 수 있는데 이는 무게추(1210)에 진동이 강하게 발생하여 그 승강 폭이 증가할 경우 상기 압전소자(1222)에 강한 타격을 가하여 압전소자(1222)가 파손될 수도 있는바, 상기와 같이 통신모듈의 하단 및 무게추(1210)의 상단 간 간격(a)을 좁게 구성함으로써 이를 방지할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10 : 감지부 20 : 데이터수집부
30 : 관리서버 40 : 관리자단말
100 : 하우징 110 : 제 1센싱부
120 : 제 2센싱부 130 : 통신모듈

Claims (11)

  1. 관로에 부착되어 상기 관로의 위치변화에 따른 위치변화신호 및 관로 내부의 유체 흐름에 따른 진동신호를 생성하는 감지부; 관망 내 다수 설치되는 상기 감지부와 통신하여 각 감지부로부터 위치변화신호 및 진동신호를 수신하여 취합하고, 취합한 감지신호를 통신망으로 전송하는 데이터수집부; 관망 관로의 정보가 저장되며 상기 통신망을 통해 위치변화신호 및 진동신호를 전달받아 관로의 누수 및 파손 여부를 판단하고 누수 및 파손 시 해당 관로의 위치를 추적하는 관리서버;를 포함하되,
    상기 감지부는 상부케이싱 및 하부케이싱이 상호 수밀하게 결합되어 내측에 형성된 공간부의 바닥면에 가압돌기가 형성되고 외측 저면에 자성체가 구성되어 관로에 부착되는 하우징; 상기 공간부에 구성되며 관로의 위치변화를 감지하여 이를 전기적 신호인 위치변화신호로 변환 생성하는 제 1센싱부; 상기 공간부에 구성되며 관로 내부의 유체 흐름시 발생되는 진동음을 감지하여 이를 전기적 신호인 진동신호로 변환 생성하는 제 2센싱부; 상기 공간부에 구성되며 상기 제 1 및 제 2센싱부로부터 각각 위치변화신호 및 진동신호를 전달받아 상기 데이터수집부에 전송하는 통신모듈;을 포함하고,
    상기 제 1센싱부는 가속도센서부와 자이로센서부를 구비하여 관로의 위치변화시 상대이동량을 산출한 값인 위치변화신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로하는 관로의 안전 감시 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가속도센서부는 3개의 가속도센서가 서로 직교되도록 X축, Y축, Z축으로 구성되고,
    상기 자이로센서부는 3개의 자이로센서가 서로 직교되도록 Rx, Ry, Rz로 구성되는 것을 특징으로 하는 관로의 안전 감시 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2센싱부는
    상수도관으로부터 상기 하우징에 전달되는 진동에 연동하여 상하 진동하고 그 저면에 가압단이 돌출 형성되는 무게추;
    상면이 상기 가압단에 밀착되고 하면은 상기 가압돌기에 밀착 배치되어 상기 무게추의 진동신호를 검지신호로 변환하여 상기 통신모듈로 전달하는 신호발생부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 관로의 안전 감시 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 신호발생부는
    중심에 중공이 형성되며 측면에 하나 이상의 체결홈이 형성되는 조립소켓;
    상기 중공에 배치되는 압전소자;
    상기 조립소켓의 상면에 고정되어 그 상면은 상기 무게추의 가압단과 밀착되고 그 하면은 상기 압전소자의 상단과 밀착되어 제 1신호를 생성하는 제 1전극보드;
    상기 조립소켓의 하면에 고정되어 그 하면은 상기 가압돌기와 밀착되고 그 상면은 상기 압전소자의 하단과 밀착되어 제 2신호를 생성하는 제 2전극보드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 관로의 안전 감시 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 신호발생부에는
    상기 제 1전극보드 및 제 2전극보드로부터 생성된 제 1신호 및 제 2신호를 입력받아 이를 분석하여 제 3신호를 생성하는 산출부가 더 포함되는 것을 하는 것을 특징으로 하는 관로의 안전 감시 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 3신호는 제 1신호와 제 2신호의 평균값인 것을 특징으로 하는 관로의 안전 감시 시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제 3신호는 제 1신호와 제 2신호 중 선택된 어느 하나의 신호인 것을 특징으로 하는 관로의 안전 감시 시스템.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 조립소켓은
    테두리가 상측으로 연장되는 테두리연장부가 구성되되,
    상기 테두리연장부의 내경은 상기 무게추의 외경과 대응되도록 구성하여 상기 무게추의 외주연이 상기 테두리연장부의 내주연에 가이드 된 상태로 상하 진동하게 되고,
    상기 하부케이싱의 내주연에는 가이드턱을 마련하여 상기 조립소켓의 일 외주연이 상기 가이드턱의 내주연에 가이드 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 관로의 안전 감시 시스템.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 하부케이싱은 그 일 내측면에 하나 이상의 가이드돌기 및 체결돌기가 각각 돌출 형성되고,
    상기 무게추의 일 측면에 상기 가이드돌기가 끼워지는 하나 이상의 가이드홈을, 상기 조립소켓의 일 측면에 상기 체결돌기가 끼워지는 하나 이상의 체결홈을 마련하여,
    상기 무게추 및 조립소켓이 상기 하우징 내에서 회전하는 것을 방지하도록 구성됨을 특징으로 하는 관로의 안전 감시 시스템.





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