KR101764385B1 - 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템에 관한 것으로, 산간 등의 전원시설이 마련되지 아니한 지점에 설치되어, 주간에 조사되는 태양광을 통해 관정에서 지하수를 급수하여 저수탱크에 만충시켜서, 저수탱크에 만충된 지하수를 주간 및 야간에 사용이 가능하도록 하는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템에 관한 것이다.

Description

무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템{Simple water supply system having unmanned control structure}
본 발명은 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템에 관한 것으로, 산간 등의 전원시설이 마련되지 아니한 지점에 설치되어, 주간에 조사되는 태양광을 통해 관정에서 지하수를 급수하여 저수탱크에 만충시켜서, 저수탱크에 만충된 지하수를 주간 및 야간에 사용이 가능하도록 하는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템에 관한 것이다.
산간도서나 농·어촌 마을과 같이 주민 수가 적은 소도시 지역은 경제적 여건이 맞지 않아 광역상수도체계에 편입되지 못한 경우가 많기 때문에, 자구책으로서 간이상수도 시설이 갖추어져 있다.
그런데, 이러한 간이상수도 시설은 좀 더 깨끗한 원수(原水)를 얻기 위해 인가(人家)에서 멀리 떨어진 외진 곳에 정수장치 등의 시설이 갖춰져 있으므로 관리자가 자주 찾기 어렵고, 따라서 소독액의 고갈로 인한 식수오염과 기계고장에 의한 급수중단 시 즉각적인 조치가 잘 이루어지지 않는 문제가 있다.
또한, 마을 이장과 같은 비전문가가 관리책임을 맡고 있기 때문에 소독액을 보충하는 정도의 사소한 이상은 관리자에 의해 해결될 수 있지만, 필터에 문제가 있는 경우라든지 그 외 기계고장에 의한 이상일 때에는 관리자가 이리저리 확인하는 과정에서 다소 시간이 흐른 뒤에야 설비업체의 전문가를 불러와 고치게 됨으로 단수(斷水)기간이 길어지는 문제가 있다.
이러한 간이상수도 시설의 유지·보수에 따른 관리문제를 해결하고자 무인화된 유무선 영상장치로 각종 부대시설의 작동 현황을 실시간으로 모니터링하고 문제 발생 시 통제소와 현장관리자에게 경보를 전송하여 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 한 무인통합관리시스템(등록실용신안 제363893호, 실용신안권자: (주)동양화학)이 제안된 바 있다.
그러나, 상기 무인 통합관리시스템은 행정기관과 연계된 관리업체에 의해서 간이상수도의 주요시설과 수질이 통합관리되는 것이므로 대규모 투자와 행정적 뒷받침이 요구된다는 점, 관리현황/분석현황/시설현황에 대한 D/B와 이를 탑재하기 위한 서버, 각종 시설장치와 수질측정기, 영상장치 등이 필요하므로 시스템 구성이 매우 복잡하여 전문가가 아니면 운영할 수 없는 단점이 있다.
한편, 상기 간이 상수시스템은 전력의 공급이 용이하지 않은 곳에 위치한 경우가 대다수이며, 전력을 공급하기 위하여 별도의 송전탑 등을 설치하는 경우가 많으며, 이는 시공비용의 과다한 증대를 야기한다.
상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 관정에 저장된 지하수를 저장하여, 관정에서 지하수를 급수하여 저수탱크에 저장함에 있어, 주간에 조사되는 태양광을 자가 발전하여 기동전류를 생성하고, 상기 자가 발전된 기동전류를 통해 관정에 잔류된 충진되는 지하수를 급수하여 저수탱크에 저장함으로써, 저수탱크에 만충된 지하수를 주간 및 야간에도 사용이 가능하고,
또, 관정에 유입되는 지하수의 수위와 급수관의 수압을 계측하여, 인버터부와 급수펌프부의 과부하 발생을 억제하고, 저수탱크의 만충이 이룩되면 수중펌프부의 기동이 자동으로 정지하도록 함으로써, 장치의 안정적인 기동과 함께 인버터와 급수 펌프부의 내구성이 향상되도록 한 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템은,
지반에 형성된 관정에 심정되어, 관정 내에 유입된 지하수를 펌핑하여 급수관을 통해 저수탱크로 급수하는 급수 펌프부와, 기동전류를 자가 발전시켜 공급하는 자가 발전 전원부; 및 상기 자가 발전 전원부의 기동을 제어하여 급수 펌프부의 구동을 제어하며, 자가 발전 전원부의 상태를 현장, 또는 외부에 원격으로 알림하는 제어부를 포함하여 구성되고,
상기 급수 펌프부와 제어부에 기동전류를 자가 발전시켜 공급하는 자가 발전 전원부는, 태양광을 통해 생성된 직류전류를 생성하는 솔라셀 모듈과; 상기 솔라셀 모듈을 통해 생성된 직류전류를 정류하여 3쌍의 교류전류로 정류하는 3쌍 인버터 모듈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 3쌍 인버터 모듈은 솔라셀 모듈에서 입력되는 직류전류를, 제어부에 의해 접점상태가 제어되는 위상 스위치들을 통해 위상차를 발생시켜 3쌍의 교류전류(U,V,W)를 생성하는 3쌍 정류 회로를 포함하고,
상기 급수펌프부와 저수탱크 사이에 형성된 급수관에는 급수관의 수압을 계측하여 저수탱크의 수위를 계측하는 압력센서가 배치되고, 상기 급수 펌프부가 삽입된 관정 내에는 관정 내에 유입되는 지하수의 수위를 감지하는 수위 검출센서가 배치되어,
상기 제어부는, 압력센서를 통해 계측된 급수관의 압력값이 설정 압력값에 도달하거나 수위 검출센서를 통해 계측된 지하수의 수위값이 설정 수위값 미만으로 저하되면, 3쌍 인버터 모듈을 구성하는 3쌍 정류회로에 마련된 각 위상 스위치들을 일괄적으로 단선시켜 3쌍 인버터 모듈에 공급되는 직류전류의 공급을 차단시켜서, 3쌍 인버터 모듈과 급수 펌프부의 불필요한 구동을 방지하도록 구성된다.
보다 바람직하게는, 상기 관정 내에 심정되어 지하수를 급수하는 급수 펌프부는, 흡입구를 따라 관정 내에 유입된 지하수를 강제 흡입하여 급수관을 통해 강제 토출하는 수중펌프와, 자가 발전 전원부의 3쌍 인버터 모듈로부터 정류된 3쌍 교류전류를 인가받아 구동하여 수중펌프에 회전력을 제공하는 수중모터를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제어부에는 솔라셀 모듈에서 자가 발전된 직류전류를 계측하는 입력전류 계측유닛과, 3쌍 인버터 모듈에 의해 정류된 3쌍 교류전류를 계측하는 출력전류 계측유닛이 각각 마련되어,
상기 제어부는 솔라셀 모듈에서 자가 발전되어 3쌍 인버터 모듈에 입력되는 직류전류와 3쌍 인버터 모듈에 출력되는 교류전류를 대비하여 3쌍 인버터 모듈의 이상여부를 판정하도록 구성되고,
상기 제어부에는 3쌍 인버터 모듈의 이상 여부를 사전 설정된 관리자의 호출번호의 단말기로 전송하는 통신유닛이 구비되어, 3쌍 인버터 모듈의 작동 이상의 발생시 관리자의 단말기로 이상신호를 원격으로 송신하여 알림하도록 구성된다.
또한, 상기 급수 펌프부의 외벽에는 관정의 내벽과 구름상태로 지지된 복수의 구름롤러를 배치하고, 상기 급수 펌프부는 코일 스프링으로 이루어진 탄성 지지대에 의해 관정의 바닥면에 지지되도록 구성하는 한편, 상기 급수 펌프부의 상부에는 지하수와의 비중차에 의해 지하수의 수면에 상시 부양되는 부구를 배치하여서,
상기 탄성 지지대에 의한 탄지력과, 지하수의 표면에 부상되는 부구의 부력에 의해 관정의 바닥면과 이격된 상태를 상시 유지하면서 가변되는 지하수의 수위에 따라 위상이 비례하여 조절되도록 구성한다.
전술한 바와 같이 본 발명에서는, 관정에서 지하수를 급수하여 저수탱크에 저장하여, 저수탱크에 저장된 지하수를 상시 사용이 가능하도록 한 간이 상수시스템을 제안함에 있어, 외부 전원의 공급없이 주간에 조사되는 태양광을 통해 기동전류를 자가 발전하여 주간에 저수탱크에 관정에 유입되는 지하수를 저수하도록 하고 있다.
이와 같이 구성하면, 전원시설이 구축되지 아니한 다양한 지점에 시설이 가능하고, 특히 자가 발전된 기동전류를 축전하는 배터리 등의 기타 구성요소의 삭제가 가능하다.
그리고, 본 발명에서는 관정에 유입되는 지하수의 수위와 저수탱크의 수압을 계측하여, 저수탱크의 만충이 이룩되면 수중펌프부의 기동이 자동으로 정지하고 있다.
따라서, 본 발명은 3쌍 인버터 모듈과 급수 펌프부의 불필요한 기동을 방지되므로, 불필요한 급수 펌프부와 인버터 모듈의 기동에 따른 장치의 수명이 단축되는 현상이 예방된다.
또한, 본 발명에서는 상기 관정 내에 심정된 급수 펌프부를 관정의 일지점에 고정하여 배치하지 아니하고, 탄성 지지대와 부구를 포함하는 유기적인 부상구조를 통해 급수 펌프부는 수면에서 설정된 깊이로 상시 함침된 상태를 형성하고 또 바닥면과 일정 이상의 간격을 유지하도록 하고 있다.
이와 같이 구성하면, 관정의 바닥면에 침전 내지 잔류된 슬러지가 수중펌프 내로 강제 흡입되는 현상이 방지되므로, 슬러지에 의한 수중펌프의 손상이 방지되고, 또 깨끗한 지하수가 저수탱크 내에 저장될 수 있어서 향상된 위생상태의 확보가 가능하다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템의 전체 구성을 보여주는 블럭도이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템의 배치 상태를 보여주는 것이고,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템에 있어, 전원 공급부의 세부 구성를 보여주는 것이고,
도 4 내지 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템에 있어, 급수 펌프부의 세부 구성과, 급수펌프의 작용상태를 보여주는 것이며,
도 6은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템에 있어, 솔라셀 모듈의 세부 구성과 세척상태를 보여주는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템의 전체 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템의 배치 상태를 보여주는 것이고, 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템에 있어, 전원 공급부의 세부 구성를 보여주는 것이고, 도 4 내지 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템에 있어, 급수 펌프부의 세부 구성과, 급수펌프의 작용상태를 보여주는 것이며, 도 6은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템에 있어, 솔라셀 모듈의 세부 구성과 세척상태를 보여주는 것이다.
본 발명에 따른 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템(1)은, 전원시설이 구비되지 아니한 각 지점에 독립적으로 설치되어 주간에 자가 발전된 기동전류를 통해 관정에 유입된 지하수를 급수하여 저수탱크(40)에 저장하여, 주간이나 야간에 저수탱크에 저장된 지하수를 사용하도록 하는 간이 시설물이다.
상기 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템(1)은, 도 1 내지 도 2에서 보는 바와 같이 지반에 형성된 관정(100)에 심정되어, 관정(100) 내에 유입된 지하수를 펌핑하여 급수관(14)을 통해 저수탱크(40)로 급수하는 급수 펌프부(10)와, 기동전류를 자가 발전시켜 공급하는 자가 발전 전원부(20); 및 상기 자가 발전 전원부(20)의 기동을 제어하여 급수 펌프부(10)의 구동을 제어하며, 자가 발전 전원부(20)의 상태를 현장, 또는 외부에 원격으로 알림하는 제어부(30)를 포함한다.
여기서, 상기 급수 펌프부(10)와 제어부(30)에 기동전류를 자가 발전시켜 공급하는 자가 발전 전원부(20)는, 태양광을 통해 생성된 직류전류를 생성하는 솔라셀 모듈(21)과; 상기 솔라셀 모듈(21)을 통해 생성된 직류전류를 정류하여 3쌍의 교류전류로 정류하는 3쌍 인버터 모듈(22)을 포함한다.
본 실시예에 따른 상기 3쌍 인버터 모듈(22)은, 도 3에서 보는 바와 같이 솔라셀 모듈(21)에서 자가 발전된 단상의 직류전류를, 제어부(20)에 의해 접점상태가 전환되는 위상 스위치(22b)들을 통해 위상차를 발생시켜 급수 펌프부(10)를 기동하는 3쌍(U,V,W)의 교류전류를 정류하는 3쌍 정류 회로(22a)를 포함한다.
여기서, 상기 제어부(30)는 솔라셀 모듈(21)에서 인가되는 직류전류에 의해 구동되며, 상기 급수 펌프부(10)는 3쌍 인버터 모듈(22)의 3쌍 정류회로(22a)를 통해 정류된 3쌍의 교류전류를 인가받아 기동하게 된다.
그리고, 상기 제어부(30)에는 솔라셀 모듈(21)에서 자가 발전된 직류전류를 계측하는 입력전류 계측유닛(35)과, 3쌍 인버터 모듈(22)에 의해 정류된 3쌍 교류전류를 계측하는 출력전류 계측유닛(36)이 각각 마련되어, 제어부(30)는 3쌍 인버터 모듈(22)에 입력되는 직류전류와 3쌍 인버터 모듈(22)에 출력되는 교류전류를 대비하여 3쌍 인버터 모듈(22)의 이상여부를 판정하게 된다.
또한, 상기 제어부(30)에는 3쌍 인버터 모듈(22)의 이상 여부를 외부에 알림하는 모니터링 유닛(31)과, 사전 설정된 관리자의 호출번호의 단말기(미도시)로 이상 알림신호를 전송하는 통신유닛(32)이 구비되어, 3쌍 인버터 모듈(22)의 작동 이상의 발생시 관리자의 단말기로 이상신호를 원격으로 송신하여 알림하도록 한다.
따라서, 상기 3쌍 인버터 모듈(22)의 이상이 발생되면 제어부(30)는 3쌍 인버터 모듈의 이상 발생사실을 통신유닛(32)을 통해 외부에 알림하여서, 시설의 유지 보수 등의 후속적인 작업을 신속히 취할 수 있도록 한다.
그리고, 본 실시예에서는 상기 급수펌프부(10)와 저수탱크(40) 사이에 형성된 급수관(14)에 급수관(14)의 수압을 계측하여 저수탱크(40)의 수위를 계측하는 압력센서(33)를 배치하고, 상기 급수 펌프부(10)가 심정된 관정(100) 내에는 관정 내에 유입되는 지하수의 수위를 감지하는 수위 검출센서(34)를 배치한다.
따라서, 상기 제어부(30)는 급수 펌프부(10)의 기동이 요구되면 위상 스위치(22b)들을 시간차를 두어 접점을 전환하여 3쌍 정류회로(22a)를 통해 정류된 3쌍의 교류전류를 급수 펌프부(10)에 공급하여서, 관정(100)에 유입된 지하수를 저수탱크(40)에 급수하도록 한다.
그리고, 상기 압력센서(33)를 통해 계측된 급수관(14)의 압력값이 설정 압력값에 도달하거나 수위 검출센서(34)를 통해 계측된 지하수의 수위값이 설정 수위값 미만으로 저하되면, 3쌍 인버터 모듈(22)을 구성하는 3쌍 정류회로(22a)에 마련된 각 위상 스위치(22b)들을 일괄적으로 단선시켜 3쌍 인버터 모듈(22)에 공급되는 직류전류의 공급을 차단시켜서, 3쌍 인버터 모듈(22)과 급수 펌프부(10)의 불필요한 구동을 방지한다.
본 발명에 따르면, 상기 저수탱크(40)에는 저수된 수위에 따라 급수관(14)을 개폐하는 플로팅형 차폐밸브(미도시)가 배치되며, 따라서 저수탱크(40)의 수위가 만수위에 도달하면 플로팅형 차폐밸브에 의해 급수관(14)은 차폐된다.
따라서, 지하수의 공급에 의해 저수탱크(40)가 만수위를 형성하여 급수관(14)가 플로팅형 차폐밸브에 의해 차폐되고, 이때 압력센서(33)를 통해 계측되는 급수관의 수압은 설정 압력값 이상을 유지한다.
이를 통해, 상기 제어부(40)는 저수탱크(10) 내 지하수가 만수위 상태인 것을 인지하여 3쌍 정류회로(22a)에 마련된 각 위상 스위치(22b)를 통해 일괄하여 단선시켜서, 솔라셀 모듈(21)에 의해 자가 발전된 직류전류를 3쌍 인버터 모듈(22)에 공급되는 것을 차단한다.
그리하여, 본 실시예에 따른 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템(1)은 3쌍 인버터모듈(22)과 급수 펌프부(21)의 불필요한 기동이 방지되므로, 기동시간의 단축을 통해 이들의 수명이 연장될 수 있다.
한편, 상기 관정(100) 내에 심정되어 지하수를 급수하는 급수 펌프부(10)는, 도 2와 도 4에서 보는 바와 같이 흡입구(11a)를 따라 관정 내에 유입된 지하수를 강제 흡입하여 급수관(14)을 통해 강제 토출하는 수중펌프(11)와, 자가 발전 전원부(20)의 3쌍 인버터 모듈(22)로부터 정류된 3쌍 교류전류를 인가받아 구동하여 수중펌프(11)에 회전력을 제공하는 수중모터(12)를 포함한다.
상기 수중펌프(11)와 수중모터(12)는 상하 직렬로 조립되어 봉상의 단일체로 구성하고, 시공자는 이를 관정(100) 내에 심정시켜 공급되는 3쌍 교류전류를 인가받아 관정(100) 내에 유입되는 지하수를 저수탱크(40)에 급수하게 된다.
그리고, 상기 수중펌프(11)의 흡입구(11a)에는 망상체로 이루어진 환형의 스트레이너(11b)가 배치되어, 지하수 내에 잔류된 슬러지가 수중펌프(11) 내로 유입되는 것을 방지하여 슬러지에 의한 수중펌프의 손상과, 저수탱크 내에 유입된 지하수의 오염을 방지하게 된다.
본 실시예에서는 관정(100) 내에 유입되는 지하수의 수위에 따라 급수 펌프부(10)의 위상이 유기적으로 조절되도록 구성하여, 관정 내에 유입되는 지하수의 안정된 흡입을 도모하면서 관정(100)의 바닥면에 다량 잔류된 이물질이 수중펌프(11)를 통해 흡입되어 저수탱크(40)로 유입되는 현상이 최소화되도록 한다.
즉, 본 실시예에서는 관정(100) 내에 유입되는 지하수의 수면을 기준으로 설정높이를 항시 유지하도록 구성하여, 지하수에 안정된 함침상태를 유지하면서도 관정의 바닥면과 이격된 상태를 유지하도록 한다.
이를 위해, 본 실시예에서는 도 4 내지 도 5에서 보는 바와 같이 상기 단일체를 형성한 급수 펌프부(10)의 외벽에는 관정의 내벽과 구름상태로 지지된 복수의 구름롤러(16)를 배치하고, 상기 급수 펌프부(10)의 상부에는 지하수와의 비중차에 의해 지하수의 수면에 상시 부양되는 부구(13)를 배치한다.
여기서, 부구(13)는 급수 펌프부(10)의 상부에 형성된 위상 조절축(10a)에 체결을 통해 고정되어 체결량에 따라 상하 위상이 조절되도록 구성되어서, 시공자는 현장상황이나 급수 펌프부의 체적 및 질량을 고려하여 부구의 높낮이를 조절하도록 한다.
그리고, 상기 급수 펌프부(10)는 코일 스프링으로 이루어진 탄성 지지대(17)에 의해 관정(100)의 바닥면에 지지되어서, 탄성 지지대(17)에 의한 탄지력과, 지하수의 표면에 부상되는 부구(13)의 부력에 의해 관정의 바닥면과 이격된 상태를 상시 유지하면서 가변되는 지하수의 수위에 따라 위상이 비례하여 조절되도록 한다.
이와 같이 구성하면, 도 4와 같이 지하수가 관정 내에 다량 유입된 상태에서는 급수 펌프부(10)는 관정의 바닥면과 간격을 멀리하여 지하수를 흡입하므로, 바닥면에 잔류된 이물질을 포함하는 슬러지가 급수 펌프부에 흡기될 수 있는 가능성이 최소화되도록 한다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 스트레이너(11b)의 표면에 고착, 또는 잔류되는 슬러지를 제거하는 슬러지 제거구조를 마련하여, 지하수의 지속적인 흡입과정에 스트레이너(11b)의 표면에 잔류된 슬러지를 실시간으로 제거함으로써, 흡입되어 저수탱크(40)에 저장되는 지하수의 위생상태를 형성하고, 또 슬러지에 의한 스트레이너(11b)의 막힘 발생을 방지하여서 수중펌프(11)는 흡입구(11a)를 통한 지하수의 원활한 급수가 가능하도록 한다.
상기 슬러지 제거구조는, 도 4 내지 도 5와 같이 링형상으로 이루어진 스트레이너(11b)의 표면에 배치되어 스트레이너(11b)의 표면에 고착, 또는 잔류된 슬러지를 스크래핑하는 하나 이상의 스크래퍼(18)와; 상기 수중모터(12)와 스트레이너(11b)를 연동시키는 연결기어(19)를 포함한다.
본 발명에서는 일예로, 상기 스트레이너(11b)에 림기어(11b-a)를 형성하고, 상기 수중모터(12)의 회전축과 스트레이너(11b)의 림기어(11b-a) 사이에는 연결기어(19)를 치합되게 배치하여서, 상기 스트레이너(11b)는 수중모터(12)로부터 회전력을 제공받아 일방향으로 회전하면서 스크래퍼에 의해 스크래핑되어 표면에 고착 또는 잔류된 이물질이 제거되도록 한다.
이와 같이 구성하면, 상기 수중펌프(11)의 흡입구(11a)에 배치되어 지하수에 혼입된 슬러지를 여과하는 스트레이너(11b)는, 수중모터(12)로부터 회전력을 전달받아 일방향으로 회전하면서 표면에 밀착된 스크래퍼(18)에 의해 표면에 잔류, 또는 고착된 슬러지가 지속적으로 제거되고, 결과적으로 스트레이너(11b)의 표면에 잔류, 또는 고착된 슬러지에 의한 스트레이너에 형성된 각 급수공이 막혀 수중펌프의 급수효율을 저하시키고, 또 수중펌프(11)와 수중모터(12)를 포함하는 급수 펌프부(10)의 부하발생을 가중하는 문제점을 해소할 수 있다.
한편, 상기 자가 전원 공급부(20)를 구성하는 솔라셀 모듈(21)은 그 특성상 태양광의 안정된 조사가 가능한 외부에 노출된 상태로 설치되며, 상기 솔라셀 모듈(21)은 표면에 먼지 등의 이물질이 잔류하거나 고온의 외기에 노출되면, 발전효율이 크게 감소되는 현상이 야기된다.
이를 고려하여, 본 실시예에서는 조사되는 태양광을 통해 직류 전류를 자가 발전하는 솔라셀 모듈(21)의 기동상태를 파악하고, 이에 따른 독특한 후속조치를 취하여 솔라셀 모듈(21)의 표면 오염과 가열에 의한 발전효율이 크게 저하되는 현상이 방지되도록 한다.
이를 위해, 본 실시예에서는 도 2 및 도 6에서 보는 바와 같이 상기 솔라셀 모듈(21)을 지지 스프링(24)을 통해 지면에 이격되게 배치하여, 지면에서 발산되는 열기에 의해 솔라셀 모듈(21)의 가열을 방지하면서, 외풍 등에 의해 솔라셀 모듈은 진동하면서 표면에 잔류된 오염물을 자가 제거하도록 한다.
그리고, 상기 급수관(14)에는 전자 개폐밸브(14b)가 형성된 세정 분배관(14a)을 형성히고, 상기 제어부(30)에는 솔라셀 모듈(21)에 조사되는 광 조사량을 계측하는 광 조사량 계측센서(37)를 외장하여 배치하는 한편, 상기 제어부(30)에는 솔라셀 모듈(21)을 통해 자가 발전되어 3쌍 인버터 모듈(22)로 인가되는 직류전류의 전류량을 계측하는 입력전류 계측유닛(35)을 마련한다.
따라서, 상기 제어부(30)는 광조사량 계측센서(37)를 통해 계측된 광 조사량에 비례하여, 입력 전류 계측부(35)를 통해 계측된 입력 전류량이 설정치 이하로 떨어지면, 솔라셀 모듈의 표면 오염과 과열이 발생된 것으로 인식한다.
이때, 상기 제어부(30)는 전자 개폐밸브(14b)를 개방시켜 급수 펌프부(10)를 통해 급수되는 급수관(14)을 따라 저수탱크(40)에 저장되는 일부의 지하수를 세정 분배관(14a)을 통해 분배시켜 솔라셀 모듈(21)에 분사하도록 한다.
그리하여, 상기 세정 분배관(14a)을 통해 솔라셀 모듈(21)에 분사되는 지하수에 의해, 상기 솔라셀 모듈(21)은 표정 세정과 냉각이 도모되어서, 솔라셀 모듈(21)은 본래의 발전효율을 갖는다.
1. 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템
10. 급수 펌프부 10a. 위상 조절축
11. 수중펌프
11a. 흡입구 11b. 회동형 스트레이너
11b-a. 림기어
12. 수중모터 12a. 회전축
12b. 연결기어 13. 부구
14. 급수관 14a. 세정 분배관
14b. 전자 개폐밸브 16. 구름롤러
17. 탄성 지지대 18. 스크래퍼
19. 연결기어
20. 자가 발전 전원부 21. 솔라셀 모듈
22. 3쌍 인버터 모듈 22a. 3쌍 정류회로
22b. 위상 스위치 24. 지지 스프링
30. 제어부 31. 모니터링 유닛
32. 통신유닛 33. 압력센서
34. 수위 검출센서 35. 입력 전류 계측유닛
36. 출력 전류 계측유닛 37. 광조사량 계측센서
100. 관정

Claims (4)

  1. 지반에 형성된 관정에 심정되어, 관정 내에 유입된 지하수를 펌핑하여 급수관을 통해 저수탱크로 급수하는 급수 펌프부와, 기동전류를 자가 발전시켜 공급하는 자가 발전 전원부; 및 상기 자가 발전 전원부의 기동을 제어하여 급수 펌프부의 구동을 제어하며, 자가 발전 전원부의 상태를 현장, 또는 외부에 원격으로 알림하는 제어부를 포함하여 구성되고,
    상기 급수 펌프부와 제어부에 기동전류를 자가 발전시켜 공급하는 자가 발전 전원부는, 태양광을 통해 생성된 직류전류를 생성하는 솔라셀 모듈과; 상기 솔라셀 모듈을 통해 생성된 직류전류를 정류하여 3쌍의 교류전류로 정류하는 3쌍 인버터 모듈을 포함하여 구성되며,
    상기 급수펌프부의 외벽에는 상기 급수펌프부가 관정의 내벽과 구름상태로 지지되도록 구름롤러를 형성하며, 상기 급수펌프부의 상부에는 지하수와의 비중 차에 의해 지하수의 수면에 상시 부양되도록 부구를 형성하고, 상기 급수펌프부의 하부에는 탄성지지대에 의해 상기 급수펌프부가 관정의 바닥면에 지지되도록 하는 구성을 포함하며,
    상기 급수펌프부는 수중펌프와 수중모터를 포함하되,
    상기 수중펌프의 흡입구에는 망상체로 이루어진 환형의 스트레이너가 형성되며, 상기 스트레이너의 표면에 고착된 슬러지를 스크래핑하는 스크래퍼와 상기 수중모터와 상기 스트레이너를 연동시키는 연결기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 3쌍 인버터 모듈은 솔라셀 모듈에서 입력되는 직류전류를, 제어부에 의해 접점상태가 제어되는 위상 스위치들을 통해 위상차를 발생시켜 3쌍의 교류전류(U,V,W)를 생성하는 3쌍 정류 회로를 포함하고,
    상기 급수펌프부와 저수탱크 사이에 형성된 급수관에는 급수관의 수압을 계측하여 저수탱크의 수위를 계측하는 압력센서가 배치되고, 상기 급수 펌프부가 삽입된 관정 내에는 관정 내에 유입되는 지하수의 수위를 감지하는 수위 검출센서가 배치되어,
    상기 제어부는, 압력센서를 통해 계측된 급수관의 압력값이 설정 압력값에 도달하거나 수위 검출센서를 통해 계측된 지하수의 수위값이 설정 수위값 미만으로 저하되면, 3쌍 인버터 모듈을 구성하는 3쌍 정류회로에 마련된 각 위상 스위치들을 일괄적으로 단선시켜 3쌍 인버터 모듈에 공급되는 직류전류의 공급을 차단시켜서, 3쌍 인버터 모듈과 급수 펌프부의 불필요한 구동을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 관정 내에 심정되어 지하수를 급수하는 급수 펌프부는, 흡입구를 따라 관정 내에 유입된 지하수를 강제 흡입하여 급수관을 통해 강제 토출하는 수중펌프와, 자가 발전 전원부의 3쌍 인버터 모듈로부터 정류된 3쌍 교류전류를 인가받아 구동하여 수중펌프에 회전력을 제공하는 수중모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부에는 솔라셀 모듈에서 자가 발전된 직류전류를 계측하는 입력전류 계측유닛과, 3쌍 인버터 모듈에 의해 정류된 3쌍 교류전류를 계측하는 출력전류 계측유닛이 각각 마련되어,
    상기 제어부는 솔라셀 모듈에서 자가 발전되어 3쌍 인버터 모듈에 입력되는 직류전류와 3쌍 인버터 모듈에 출력되는 교류전류를 대비하여 3쌍 인버터 모듈의 이상여부를 판정하도록 구성되고,
    상기 제어부에는 3쌍 인버터 모듈의 이상 여부를 사전 설정된 관리자의 호출번호의 단말기로 전송하는 통신유닛이 구비되어, 3쌍 인버터 모듈의 작동 이상의 발생시 관리자의 단말기로 이상신호를 원격으로 송신하여 알림하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무인 제어구조를 갖는 간이 상수시스템.
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