KR101847410B1 - Ict기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치 - Google Patents

Ict기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치 Download PDF

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Abstract

물 공급량을 측정하는 유량계에 배관 진단을 위한 진동센서를 내장하여 일체화하고, 매립된 상수관망 배관에 유량계만을 설치함으로써 유량 데이터와 진동 데이터를 동시에 획득하며, 이를 무선 통신 방식으로 전송하여 매립된 상수관망의 배관상태 진단에 활용할 수 있도록 한 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치에 관한 것으로서, 지하에 매설된 상수관에 장착되어, 물 공급량인 유량 측정을 수행하고 동시에 상수관을 통해 전달되는 진동을 검출하는 유량계, 상기 유량계로부터 검출한 유량 측정값 및 진동 검출 값을 유량 데이터 및 상수관 상태 진단을 위한 진동 데이터로 변환하고, 변환한 유량 데이터 및 진동 데이터를 매핑하여 검출 데이터로 생성한 후, 무선 신호로 변환하여 원격에 전송하는 데이터 변환기를 포함하여, ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치를 구현한다.

Description

ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치{Electronic flow meter device capable of diagnosing piping of ICT-based water distribution}
본 발명은 ICT(Information and Communication Technology)기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치에 관한 것으로, 특히 물 공급량을 측정하는 유량계에 배관 진단을 위한 진동센서를 삽입형으로 내장하고, 매립된 상수관망 배관에 유량계만을 설치함으로써 유량 데이터와 진동 데이터를 동시에 획득하며, 이를 무선 통신 방식으로 전송하여 매립된 상수관망의 배관상태 진단에 활용할 수 있도록 한 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치에 관한 것이다.
상수도망은 필수적인 도시 기반 시설이며 상수도관을 그 기본 골격으로 한다. 하지만, 주로 지하에 매설되어 있는 상수도관의 특성상, 파손 상태나 노후도 등의 정확한 파악이 쉽지 않다는 문제점이 있다.
외부적인 요인이나 노후 등의 이유로 인해 수도관이 파손되는 경우 누수 등이 발생함으로써 경제적인 손실을 가져오게 될 뿐만 아니라, 파손 부위로 오염물질이 침투할 수 있으며, 노후관에 의해 녹물이 발생하는 등의 크고 작은 많은 문제점을 유발한다. 여기서 수도관의 파손이 수도관의 노후 상태와 반드시 비례하는 것은 아니며, 따라서 수도관을 노후 순서에 따라 차례대로 일괄적으로 교체하는 것은 경제성이나 효율성 측면에서 바람직하다고 보기 어렵다.
따라서, 상수도관의 교체 우선순위 산정 등에 적용하기 위하여 정확하게 상수도관을 진단하는 것이 요구되고 있다.
상수관망의 진단을 위해서 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 > 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 관망진단을 위한 관망모델을 자동으로 생성하는 관망모델 자동 생성모듈, 수압, 유속 및 누수량 정보를 고려해 관망을 해석하기 위한 관망 해석 모듈, 관 상태를 소정의 평가 인자를 이용해 자동으로 평가하기 위한 관 상태 평가 모듈, 관망의 구역별 누수량 및 수질 정보를 포함하는 수리/수질 정보를 분석하기 위한 수리/수질 진단 모듈, 수집된 데이터를 이용하여 관 개량 우선순위를 결정하기 위한 시설 개선 의사 결정 모듈을 포함한다.
이러한 구성을 통해, 수리, 수질 및 시설 진단 결과를 기반으로 산정된 수도관망에 대한 자동 분석 결과를 이용하여 관망 정비의 우선 순의 의사 결정을 지원하게 된다.
또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 대상 체의 소리를 감지하는 음향 감지부, 저장부, 송신부, 누수감지모듈을 포함하고, 누수 여부와 누수 위치 파악이 보다 정밀하고 수월하게 이루어질 수 있도록 하여 누수가 없는 지역에서의 탐사를 위한 시간과 인력의 낭비를 최소화하여 작업 효율성을 극대화하도록 한다.
또한, <특허문헌 3> 에 개시된 종래기술은 유체가 흐르는 대상 체의 소리를 감지하는 감지 센서부, 음향 데이터를 저장하는 저장부, 누수감지장치, 음향 데이터를 분석하는 연산부를 포함하고, 감시 대상체의 소음이 발생하는 부분을 소음 수준과 소음 분포를 이용하여 분석하여, 누수 여부와 누수 위치 파악이 보다 정밀하고 수월하게 이루어질 수 있도록 하여 누수가 없는 지역에서의 탐사를 위한 시간과 인력의 낭비를 최소화하여 작업 효율성을 극대화한다.
또한, <특허문헌 4> 에 개시된 종래기술은 절단된 배수관 사이에 이형관 양단을 연결 설치하며, 이형관 양단에는 양측 배수관에 각각 연결하고 이형관 상단에는 내부에 내시경 장비를 투입할 수 있도록 출입 플랜지부를 형성하며, 출입 플랜지부에는 마개 플랜지를 개폐 가능하게 구비하여, 배수관을 절단하지 않고 내시경 장비를 투입하여 공사 비용을 절감하고, 공사 시간에 따른 단수시간을 단축할 수 있도록 한다.
대한민국 등록특허 10-1283828호(2013.07.02. 등록)(상수관망 진단 시스템) 대한민국 등록특허 10-1382231호(2014.04.01. 등록)(음의 연속성을 이용한 누수진단 시스템) 대한민국 공개특허 10-2014-0063380호(2014.05.27. 공개)(소음 수준 및 분포를 이용한 상시 누수진단 시스템) 대한민국 공개실용신안 20-2010-0003282호(2010.03.25. 공개(배수관 진단용 이형관)
그러나 상기와 같은 종래기술은 상수관의 소음을 이용하거나 내시경을 이용하여 상수관의 진단 정보를 수집하고, 이를 분석하여 상수관을 진단하는 방식으로서, 소음 측정 방식이나 내시경을 이용하는 방식은 상수관망 진단을 위한 정보를 획득하는 것이 불편하고, 상수관망의 진단에 정확성이 결여되는 단점이 있다.
특히, <특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 수압, 유속 및 누수 량 정보를 고려하여 관망을 해석하기 때문에 상수관망 해석이 복잡하고, 다수의 정보 수집으로 정보 수집이 복잡하고 불편하다는 단점이 있다.
또한, 종래의 기술들은 상수관망에서 물 공급량 측정을 위해 유량계를 사용하는 데, 유량계는 단순히 물 공급량만을 측정하는 단순 기능만 수행할 뿐 상수관망의 배관 상태 진단을 위한 기능은 수행하지 못하는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 물 공급량을 측정하는 유량계에 배관 진단을 위한 진동센서를 삽입형으로 내장하고, 매립된 상수관망 배관에 유량계만을 설치함으로써 유량 데이터와 진동 데이터를 동시에 획득하며, 이를 무선 통신 방식으로 전송하여 매립된 상수관망의 배관상태 진단에 활용할 수 있도록 한 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 유량계를 이용하여 측정한 진동 데이터를 상수관망의 실질적인 데이터로 제공하여, 상수관망 열화도 상태를 정확하게 파악할 수 있도록 한 ICT기반 상수관망의 배관 진단장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치는 지하에 매설된 상수관에 장착되어, 물 공급량인 유량 측정을 수행하고 동시에 상수관을 통해 전달되는 진동을 검출하는 유량계; 상기 유량계로부터 검출한 유량 측정값 및 진동 검출 값을 유량 데이터 및 상수관 상태 진단을 위한 진동 데이터로 변환하고, 변환한 유량 데이터 및 진동 데이터를 매핑하여 검출 데이터로 생성한 후, 무선 신호로 변환하여 원격에 전송하는 데이터 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 유량계는 물 공급량인 유량을 측정하는 유량 측정기; 상수관을 통해 전달되는 진동을 검출하는 진동 측정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 유량 측정기 및 진동 측정기는 모듈화되어, 상기 유량계에 삽입형으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 진동 측정기는 진동 전달 축을 상수관에 고정하기 위한 고정 부재; 상기 고정 부재에 의해 상기 상수관에 접촉되어 상기 상수관에서 발생하는 진동을 전달하는 진동 전달 축; 상기 진동 전달 축을 통해 전달되는 진동을 전기적인 신호로 변환하여 진동 검출신호로 출력하는 진동 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 진동 전달 축은 상기 상수관에 직각으로 접촉되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 데이터변환기는 상기 진동 측정기에서 측정된 진동 검출 값과 상기 유량 측정기에서 측정된 유량 측정값을 각각 진동 데이터와 유량 데이터로 변환하고, 진동 데이터와 유량 데이터를 검출 데이터로 매핑하여 저장 및 송신을 제어하는 측정 데이터 변환기; 상기 측정 데이터 변환기에서 출력되는 검출 데이터를 무선 신호로 변환하여 원격에 전송하는 무선 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 무선 통신 모듈은 저전력 장거리 송신이 가능한 LoRa 통신 또는 LTE 통신 또는 와이-파이나 블루투스를 포함하는 근거리 무선 통신 중 어느 하나의 무선 통신 방식으로 검출 데이터를 원격에 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 물 공급량을 측정하는 유량계에 배관 진단을 위한 진동센서를 내장하여 일체화하고, 매립된 상수관망 배관에 유량계만을 설치함으로써 유량 데이터와 진동 데이터를 동시에 획득할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 획득한 검출 데이터(유량 데이터, 진동 데이터)를 저전력 장거리 무선 통신 방식(LoRa)이나 LTE 통신 또는 근거리 무선 통신으로 전송함으로써, 별도의 중계기 설치에 따른 설치 공간의 제약을 해소하고, 중계기 설치 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 유량계를 이용하여 측정한 진동 데이터를 상수관망의 실질적인 데이터로 제공함으로써, 상수관망 열화도 상태를 정확하게 파악할 수 있도록 도모해주는 장점도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치의 구성도,
도 2는 도 1의 데이터 변환기의 실시 예 블록 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치의 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치는 물 공급량인 유량 측정을 수행하고 동시에 상수관(1)을 통해 전달되는 진동을 검출하는 유량계(10)를 지하에 매설된 상수관(1)에 장착한다.
아울러 표층/포장판(2)에는 상기 유량계(10)로부터 검출한 유량 측정값 및 진동 검출 값을 유량 데이터 및 상수관 상태 진단을 위한 진동 데이터로 변환하고, 변환한 유량 데이터 및 진동 데이터를 매핑하여 검출 데이터로 생성한 후, 무선 신호로 변환하여 원격에 전송하는 데이터 변환기(31), 상기 데이터 변환기(31)에 연결되어 검출 데이터를 무선 신호로 원격에 전송하는 안테나(32)가 마련된다.
여기서 데이터 변환기(31)와 유량계(10)는 유선(20)으로 연결되어 유선 통신을 통해 유량 측정값 및 진동 검출 값을 전달한다.
상기 데이터 변환기(31)는 표층/포장판(2)에 설치된 제어 패널(30)의 내부에 장착되는 것이 바람직하다. 모듈 형태로 제작하여 기존에 현장에 설치된 제어 패널(30)에 탈부착 형태로 간단하게 장착하는 것이 바람직하다.
여기서 유량계(10)는 물 공급량인 유량을 측정하는 유량 측정기(12)와 상수관(1)을 통해 전달되는 진동을 검출하는 진동 측정기(11)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 유량 측정기(12)는 전자기 유도 방식의 유량 측정 장치로서, 여자코일에 여자전류를 인가하여 상수관(1) 내부에 자기장을 형성시킨 상태에서 유체가 흐르면 패러데이 법칙에 의해 기전력이 발생하고, 이 기전력을 측정하는 장치이다. 이렇게 측정된 기전력에 상수관의 단면적을 곱하면 공급 유량을 산출할 수 있다.
이러한 전자기 유도 방식의 유량 측정기(12)는 기존 기계식에 비해 배관 내에 별도의 구동부가 없어 압력 손실이 없으며, 저유량 지시 정확도가 높으며, 동파로 인한 피해가 적은 장점이 있다.
특히, 전자 유량계의 필수 구성 요소인 라이닝이 없이도 관을 통해 흐르는 유체의 유량을 측정할 수 있으며, 삽입형 센서의 사용으로 설비의 소손시에도 전극 청소 및 교체가 용이하여 유지관리가 용이하다는 장점도 있다.
이러한 유량계는 실제 물 공급량인 유량만을 측정하는 단순함이 있으나, 본 발명의 유량계(10)는 상기와 같은 기존 전자기 유도 방식의 유량 측정기(12)를 포함하고, 내부에 상수관(1)에서 발생하는 진동을 검출하는 진동 측정기(11)를 내장한 것에 특징이 있다.
즉, 유량계(1)에 유량 측정기(12)와 진동 측정기(11)가 함께 내장되어, 유량 측정과 진동 측정을 동시에 수행하게 된다.
여기서 상수관(1)은 다양한 원인에 의해 진동을 유발한다. 예컨대, 펌프 회전력, 난류, 층류, 누수, Cavitation, 관로 내의 물의 운동 상태를 갑자기 변화시켰을 때 생기는 물의 급격한 압력 변화의 현상인 수격 작용(water hammering) 등에 의해 진동이 발생한다.
따라서 이러한 진동을 정확하게 측정하고, 이를 분석하면 상수관(1)의 원격 감시가 가능하고, 상수관(1)의 누수 등을 상태를 실시간으로 진단할 수 있게 된다.
상기 유량계(10)는 물 공급량을 측정하여 획득한 유량 데이터에 상수관 상태 진단을 위해 획득한 진동 데이터를 매핑하여 검출 데이터로 전송하는 것이 바람직하다.
상기 진동 측정기(11)는 진동 전달 축(11b)을 상수관(1)에 고정하기 위한 고정 부재(11a), 상기 고정 부재(11a)에 의해 상기 상수관(1)에 접촉되어 상기 상수관(1)에서 발생하는 진동을 전달하는 진동 전달 축(11b), 상기 진동 전달 축(11b)을 통해 전달되는 진동을 전기적인 신호로 변환하여 진동 검출신호(진동 데이터)로 출력하는 진동 센서(11c)를 포함한다. 여기서 진동 전달 축(11b)은 상기 상수관(1)에 직각으로 접촉되는 것이 바람직하다.
상기 데이터변환기(31)는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 진동 측정기(11)에서 측정된 진동 검출 값과 상기 유량 측정기(12)에서 측정된 유량 측정값을 각각 진동 데이터와 유량 데이터로 변환하고, 진동 데이터와 유량 데이터를 검출 데이터로 매핑하여 저장 및 송신을 제어하는 측정 데이터 변환기(31a), 상기 측정 데이터 변환기(31a)에서 출력되는 검출 데이터를 무선 신호로 변환하여 원격에 전송하는 무선 통신 모듈(31d), 상기 측정 데이터 변환기(31a)에서 출력되는 검출 데이터를 저장하는 저장부(31b), 상기 측정 데이터 변환기(31a)에서 출력되는 유량 데이터를 시각적으로 표시해주는 유량 표시부(31c)를 포함한다.
여기서 유량 표시부(31c)는 상기 데이터변환기(31)에 장착하지 않고, 제어 패널(30)에 구현할 수도 있다.
상기 무선 통신 모듈(31d)은 저전력 장거리 송신이 가능한 LoRa 통신 또는 LTE 통신 또는 와이-파이나 블루투스를 포함하는 근거리 무선 통신 중 어느 하나의 무선 통신 방식으로 검출 데이터를 원격에 전송하는 것이 바람직하다.
상기 LoRa는 저전력 장거리 무선 통신 기술로서, 무선 통신 거리가 5km(Unban) ~ 15km(rural)이고, 웹 기반 LP WAN 통신 방식을 사용하며, 통신 속도는 300kbps 이고, 소비전력은 매우 낮으며, 중계기인 액세스포인트(AP)가 필요 없어 인프라 구축비용을 낮출 수 있으며, 더욱 높은 확장 가능성과 비용 효율성을 제공할 수 있으며, 저전력 장거리 무선 통신이 가능하다는 등의 다양한 장점이 있다.
아울러 LTE 통신은 정지 상태에서 1Gbps(1000Mbps), 60km 이상의 거리로 무선 전송을 할 수 있으며, 이동시에도 100Mbps 이상의 속도를 제공할 수 있어 거리에 구애받지 않으며 고속의 데이터 송수신을 제공할 수 있는 다양한 장점이 있다.
또한, 와이-파이나 블루투스 같은 근거리 무선 통신은 무선 인터넷과 같은 네트워크가 연결되는 곳에서는 장소에 구애받지 않으며, 기지국 없이도 실시간 데이터 송수신을 할 수 있는 장점이 있다.
도 1에서 참조부호 17은 유량계(10)의 몸체를 나타내고, 100은 전자식 수도 미터(110) 내장되는 진동 측정기를 의미하고, 참조부호 110은 전자식 수도 미터를 나타내며, 참조부호 200은 데이터 전송 중계기를 나타낸다. 이러한 데이터 전송 중계기는 각각의 전자식 수도 미터에 결합된 진동 측정기에서 발생한 진동 데이터를 취합하여 전송하는 역할을 한다.
본 발명은 유량계에 진동 측정기인 진동 센서를 내장하여 상수관을 진단하는 장치에 이용하거나, 전자식 수도 미터에 진동 측정기인 진동 센서를 내장하여 상수관을 진단하는 장치에 이용할 수도 있다. 본 발명은 설명의 편의를 위해 유량계에 진동 센서를 장착한 것으로 가정한 것을 실시 예로 설명하나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 전자식 수도 미터에 진동 센서를 장착하여도 상수관의 진단을 정확하게 수행할 수 있음을 당해 분야의 통상의 지식을 가진자라면 자명하다 할 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상수관(1)에서 발생하는 진동을 측정하는 진동 센서인 진동 측정기(11)와 상수관(1)을 통해 이루어지는 물 공급량을 측정하는 유량 센서인 유량 측정기(12)가 내장된 유량계(10)를 상수관(1)에 장착한다. 여기서 유량계(10)를 상수관(1)에 장착하는 방식은 유량계(10)의 일단과 상수관(1)의 일단을 프린지 결합 방식으로 결합함으로써, 간단하게 기존 매립 설치된 상수관(1)에 유량계(10)를 장착할 수 있다.
아울러 유량계(10)에는 유량 측정 센서인 유량 측정기(12)와 진동 측정 센서인 진동 측정기(11)를 각각 모듈화하고, 이를 유량계(10)에 삽입형으로 함께 내장함으로써, 유량계(10)를 상수관(1)에 설치할 때 진동 센서와 유량 센서를 동시에 용이하게 설치할 수 있다. 모듈화를 통한 삽입형 설치 방식이므로, 센서 오동작이나 고장 등으로 센서를 교체할 경우, 유량계(10)를 교체할 필요 없이 센서 모듈만을 교체하면 되므로, 유지보수에 용이함을 제공하게 된다.
유량 센서(유량 측정기)와 진동 센서(진동 측정기)가 내장된 유량계(10)를 상수관(1)에 장착한 상태에서, 유량 센서인 유량 측정기(12)는 기존과 같이 전자기 유도 방식을 이용하여 물 공급량인 유량을 측정하게 되고, 측정된 유량 측정값은 유선(20)을 통해 데이터 변환기(31)에 전달한다.
아울러 진동 센서인 진동 측정기(11)는 지하에 매립된 상수관(1)에서 발생하는 진동을 측정하고, 측정한 진동 검출 값을 상기 유선(20)을 통해 데이터 변환기(31)에 전달한다.
예컨대, 진동 측정기(11)는 고정 부재(11a)에 의해 지하에 매설된 상수관(1)에 진동 전달 축(11b)을 밀착 고정한다. 이때, 진동 전달 축(11b)은 상기 상수관(1)에 직각(90°)이 되도록 설치하는 것이 바람직하다. 고정 부재(11a)는 공지의 다양한 고정 장치를 이용할 수 있으며, 본 발명에서는 고정 밴드를 이용하는 것으로 가정한다.
상기 진동 전달 축(11b)은 상수관(1)의 파손, 결함, 노후화 등에 의해 상수관(1)에서 직접적으로 발생하는 진동을 진동 센서(11c)에 전달하는 역할을 한다. 이러한 진동 전달 축(11b)은 외력에 의해 휘어지거나 부러지는 것을 방지하기 위해 강성(rigidity)이 높은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 진동 센서(11c)는 상기 진동 전달 축(11b)을 통해 전달되는 진동을 수신하고, 이를 전기적인 진동검출 신호로 변환하여 출력하는 역할을 한다.
상기 진동 센서(11c)로는 공지의 다양한 진동 센서를 그대로 채택하여 사용할 수 있으며, 압전가속도 방식 및 외팔보 진동방식, 초음파 방식, 방수형 2축 진동속도 센서 등을 이용할 수 있다.
상기 데이터 변환기(31)의 측정 데이터 변환기(31a)는 진동 측정기(11)에서 측정된 진동 검출 값과 상기 유량 측정기(12)에서 측정된 유량 측정값을 각각 진동 데이터와 유량 데이터로 변환한다. 여기서 측정값이나 검출 값을 데이터로 변환하는 방식은, 저장부(31b)에 아날로그 측정값이나 검출 값을 데이터로 변환하기 위한 데이터 테이블을 저장하고, 이를 이용함으로써 용이하게 측정값이나 검출 값을 데이터로 변환할 수 있다. 이렇게 변환한 유량 데이터 및 진동 데이터를 검출 데이터로 매핑한다. 매핑된 검출 데이터는 저장부(31b)에 저장된다. 아울러 상기 유량 측정기(12)에서 측정된 유량 데이터는 유량 표시부(31c)를 통해 시각적으로 표시된다. 따라서 관리자는 유량 표시부(31c)를 통해 물 공급량을 확인할 수 있다. 이러한 유량 표시부(31c)는 통신 장치의 이상으로 검출 데이터의 전송이 이루어지지 않을 경우, 관리자가 현장에서 육안으로 물 공급량을 직접 확인할 때 유용하게 사용된다.
다음으로, 무선 통신 모듈(31d)은 상기 측정 데이터 변환기(31a)에서 출력되는 검출 데이터를 무선 통신 방식에 맞게 무선 신호로 변환하여 안테나(32)를 통해 원격에 송신한다. 여기서 무선 통신 모듈(31d)은 무선 중계기(AP) 없이도 저전력 장거리 무선 통신이 가능한 LoRa 통신 방식으로 검출 데이터를 송신하거나, LTE 통신 방식으로 검출 데이터를 송신하거나 와이-파이나 블루투스와 같은 근거리 무선 통신 방식으로 검출 데이터를 무선 송신할 수 있다.
검출 데이터의 무선 전송은 실시간으로 진행하거나 주기적으로 전송할 수 있다. 실시간으로 검출 데이터를 무선 전송할 경우, 전력 낭비도 발생하고 불필요한 데이터의 전송량도 증가하는 단점을 유발한다. 일정한 주기로 전송하는 경우, 전력 낭비를 방지하고, 데이터 전송량도 줄일 수 있는 장점은 있으나, 누수와 같이 긴급 전송이 요구되는 검출 데이터의 실시간 전송이 이루어지지 않아 사후 조치가 늦어지는 단점을 유발할 수 있다. 따라서 실시간 전송과 주기적인 전송은 관리자에 의해 설정하여 사용하는 등 최적의 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
관리자는 유량계 현장 제어패널(30)에서 전송되는 검출 데이터를 확인함으로써, 상수관의 누수를 진단하게 된다.
여기서 주지한 바와 같이 상수관은 다수의 진동 발생 원인에 따라 진동을 발생하게 되는 데, 각각의 진동 발생 원인별로 상태 진단을 위한 진동 데이터의 특성이 상이하다. 이러한 진동 발생 원인별 진동 데이터의 특성 정보를 표준 데이터로 미리 마련해놓고, 실시간으로 유량계를 통해 검출되는 진동 데이터를 상기 표준 데이터와 비교함으로써, 간단하게 상수관의 누수 여부를 확인할 수 있게 되는 것이다. 실제 상수관이 파손되거나 결함이 발생하거나 노후화되면, 유체의 흐름에 따라 상수관의 고유진동은 달라지며, 이렇게 검출되는 진동 데이터를 표준 데이터와 비교함으로써, 상수관 누수 진단이 가능해지게 되는 것이다.
이와 같이 본 발명은 지하에 매립된 상수관에 필수적으로 장착되는 유량계에 진동 측정 센서를 모듈화하여 삽입형으로 내장하고, 상수관에서 발생하는 진동을 검출한 후 이를 분석함으로써, 상수관의 누수를 정확하게 진단할 수 있도록 도모해주는 장점이 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 발명은 상수관망 시설에서 상수관망을 진단하는 기술에 효과적으로 적용된다.
1: 상수관
2: 표층/포장판
10: 유량계
11: 진동 측정기
11a: 고정 부재
11b: 진동 전달 축
11c: 진동 센서
12: 유량 측정기
20: 유선
30: 제어 패널
31: 데이터 변환기
31a: 측정 데이터 변환기
31b: 저장부
31c: 유량 표시부
31d: 무선 통신 모듈

Claims (7)

  1. 상수관망의 배관 진단을 위한 장치로서,
    지하에 매설된 상수관에 장착되어, 물 공급량인 유량 측정을 수행하고 동시에 상수관을 통해 전달되는 진동을 검출하는 유량계;
    상기 유량계로부터 검출한 유량 측정값 및 진동 검출 값을 유량 데이터 및 상수관 상태 진단을 위한 진동 데이터로 변환하고, 변환한 유량 데이터 및 진동 데이터를 매핑하여 검출 데이터로 생성한 후, 무선 신호로 변환하여 원격에 전송하는 데이터 변환기를 포함하고,
    상기 데이터 변환기는 표층/포장판에 설치된 제어 패널의 내부에 장착하되, 모듈 형태로 제작되어 상기 제어 패널에 탈부착 형태로 설치되며, 상기 유량계와는 유선으로 연결되어 유선 통신을 통해 유량 측정값 및 진동 검출 값을 획득하고, 연결된 안테나를 통해 검출 데이터를 무선으로 원격에 전송하며,
    상기 유량계는 물 공급량인 유량을 측정하는 유량 측정기; 상수관을 통해 전달되는 진동을 검출하는 진동 측정기를 포함하고,
    상기 유량 측정기 및 진동 측정기는 모듈화되어, 상기 유량계에 삽입형으로 설치되는 것을 특징으로 하는 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에서, 상기 진동 측정기는 진동 전달 축을 상수관에 고정하기 위한 고정 부재; 상기 고정 부재에 의해 상기 상수관에 접촉되어 상기 상수관에서 발생하는 진동을 전달하는 진동 전달 축; 상기 진동 전달 축을 통해 전달되는 진동을 전기적인 신호로 변환하여 진동 검출신호로 출력하는 진동 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치.
  5. 청구항 4에서, 상기 진동 전달 축은 상기 상수관에 직각으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치.
  6. 청구항 1에서, 상기 데이터변환기는 상기 진동 측정기에서 측정된 진동 검출 값과 상기 유량 측정기에서 측정된 유량 측정값을 각각 진동 데이터와 유량 데이터로 변환하고, 진동 데이터와 유량 데이터를 검출 데이터로 매핑하여 저장 및 송신을 제어하는 측정 데이터 변환기; 상기 측정 데이터 변환기에서 출력되는 검출 데이터를 무선 신호로 변환하여 원격에 전송하는 무선 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치.
  7. 청구항 6에서, 상기 무선 통신 모듈은 저전력 장거리 송신이 가능한 LoRa 통신 또는 LTE 통신 또는 와이-파이나 블루투스를 포함하는 근거리 무선 통신 중 어느 하나의 무선 통신 방식으로 검출 데이터를 원격에 전송하는 것을 특징으로 하는 ICT기반 상수관망의 배관진단이 가능한 전자식 유량계장치.

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CN110568789A (zh) * 2019-08-29 2019-12-13 昆明理工大学 一种基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置
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KR102160029B1 (ko) 2020-02-28 2020-09-25 (주)한국융합아이티 지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반

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