KR101877948B1

KR101877948B1 - 누수검출 시스템

Info

Publication number: KR101877948B1
Application number: KR1020170126873A
Authority: KR
Inventors: 김장기
Original assignee: 김장기
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2018-07-12

Abstract

누수검출 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 누수검출 시스템은 제1 누수검출장치를 통해 누수 발생 영역을 신속하게 파악하고, 신호음파를 주입하여 측정음파의 선명도를 높여 청음하는 제2 누수검출장치를 통해 누수 발생 영역 내에서의 누수 발생 위치를 산출함으로써, 신속하게 신뢰성 있는 누수 검출이 가능하다.

Description

누수검출 시스템{APPARATUS AND SYSTEM FOR LEAK SENSING}

본 발명은 상하수 관망에서 발생하는 누수를 검출, 진단하는 누수검출 시스템에 관한 것이다.

상하수도 관망에서의 누수는 관, 연결 부속 설비의 재질, 구조의 부적절함, 부식에 의한 강도 저하, 설계 오류, 교통 하중, 지반 이동, 접합 불량, 수압, 자연 재해 등 다양한 원인에 의해 발생한다. 누수 현상은 수자원 손실이며 관로 주변의 토질 약화 등을 초래하여 관망의 유지 관리를 어렵게 하므로 큰 경제적 손실을 야기할 수 있다. 누수 검출, 탐지가 중요한 이유다.

누수 탐지 기술 중 가장 일반적으로 사용되는 방식은 청음식 방식이다. 관로에서 누수가 발생하면 소음이 발생한다. 누수음이라 한다. 누수음의 예는 유체가 배관을 뚫고 나올 때 배관을 스치는 소리인 파열음이 대표적이며, 그 외에도 유체가 토질을 때리는 소리, 공기를 가르는 소리, 배관을 진동시키는 소리 등이 있다. 청음식 누수 탐지 기술은 누수가 없을 때의 소리와 누수가 발생했을 때의 소리를 비교 분석함으로써 누수 여부 또는 누수 위치를 탐지하는 기술이다.

기존에는 청음식 누수 탐지 기술은 대부분 기술자에 의존하는 형태였다. 기술자가 청음장치를 들고 다니며 관로를 진단하는 방식이다. 그러나 인터넷 기술이 발달함에 따라 최근에는 통신망을 사용하여 보다 넓은 영역에 대해, 보다 짧은 시간내에, 보다 정확한 누수 탐지가 이루어질 수 있도록 다양한 누수검출 시스템이 개발 및 활용되고 있다.

특허문헌 1: 한국공개특허 제10-2017-0075452호(2017.07.02 공개)

본 발명은 관로에 설치되어 누수 영역을 빠르게 탐지하는 제1 누수검출장치와, 상하수도 관로 내부에 흐르는 유수에 특정 주파수를 갖는 신호음파를 주입하여 보다 선명한 누수음을 청음하도록 하여 상기 누수 영역 내에서 보다 정확한 누수 위치를 탐지할 수 있는 누수검출 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부코팅부와 외부코팅부를 갖는 관체들이 상호 연결되어 구성되는 것으로, 상호 인접한 상기 관체들의 이음 부위에 설치되는 이음부를 포함하고, 상기 이음부는 제1 관통공을 구비하고 제1 관체의 외면에 결합되는 제1 클램퍼와, 제2 관통공을 구비하고 제2 관체의 외면에 결합되는 제2 클램퍼와, 비코팅부로 이루어지는 상기 제1 관체 및 제2 관체의 상호 연결 단부를 바깥쪽으로 절곡시킨 후, 상기 절곡된 단부 모두에 접촉하며 상기 제1 관통공과 제2 관통공 모두에 걸쳐 관통 삽입되는 체결부재를 포함하는 상하수도 관로; 상기 상하수도 관로에 복수개가 탈착 가능하게 설치되어 상하수도 관로 내 유수 흐름에 의해 발생하는 제1 음향 데이터를 수집, 저장 및 무선 전송하는 제1 누수검출장치; 상기 상하수도 관로에서 하기 제어부에 의해 특정된 누수 발생 영역 내의 어느 한 지점에 설치되어 상하수도 관로 내 유수에 특정 주파수를 갖는 신호음파를 주입하는 음파주입장치; 상기 누수 발생 영역 내의 지면에 이동 가능하게 설치되는 것으로 지중으로부터 발생하는 측정음파를 수집하는 감진부와, 측정음파의 전체 주파수 대역 중 상기 신호음파의 특정 주파수를 기준으로 하여 청음범위를 결정하고 상기 청음범위에 해당하는 측정음파로부터 수집되는 제2 음향 데이터를 수신하는 수신부와, 수신된 제2 음향 데이터를 저장 및 전송하는 통신모듈과, 제2 음향 데이터를 탐지자가 청음할 수 있는 형태의 음향으로 변환하여 외부로 출력하는 음향출력부를 포함하는 제2 누수검출장치; 상기 제1 누수검출장치로부터 제1 음향 데이터를 수신하고 상기 제2 누수검출장치로부터 제2 음향 데이터를 수신하고, 상기 제1 음향 데이터를 분석하여 누수 발생 여부를 판단하고 누수 발생 영역을 특정하며, 상기 신호음파와 상기 제2 음향 데이터를 비교 분석하여 상기 누수 발생 영역 내에서 누수 발생 위치를 산출하는 제어부; 및 상기 제1 누수검출장치, 음파주입장치 및 제2 누수검출장치의 작동을 제어하는 사용자 인터페이스를 제공하고 상기 제어부로부터 정보를 제공 받아 디스플레이에 표시하는 소프트웨어 프로그램이 탑재되는 단말기를 포함하는 누수검출 시스템이 제공될 수 있다.

이 때, 상기 제1 누수검출장치는 몸체 하부에 상기 상하수도 관로에 형성된 장착돌기에 탈착되는 장착부를 포함하고, 상기 장착부는 상기 장착돌기를 내부에 수용하는 홈부와, 상기 홈부의 내부 둘레로부터 하방향으로 경사지게 마련되는 가이드부와, 상기 가이드부에 내삽되는 자성체와, 상기 장착부의 상부에 상하로 왕복 이동 가능하게 마련되고 신호에 의해 낙하함으로써 상기 장착돌기를 타격하는 타격부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 음파주입장치는, 상기 신호음파를 생성하는 발진부와, 일단이 상기 발진부와 연결되고 타단이 상기 상하수도 관로와 연결되어 상기 발진부로부터 생성된 신호음파를 진동을 통해 상기 상하수도 관로에 전달하는 진동부와, 상기 발진부를 탑재하여 이동하는 제1 이동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 구체예들에 따른 제1 누수검출장치를 통해 누수 발생 영역을 신속하게 파악하고, 신호음파를 주입하여 측정음파의 선명도를 높여 청음하는 제2 누수검출장치를 통해 누수 발생 영역 내에서의 누수 발생 위치를 산출함으로써, 신속하게 신뢰성 있는 누수 검출이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 누수검출 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 누수검출 시스템에서 제1 누수검출장치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 1의 누수검출 시스템에서 상하수도 관로의 이음부를 개략적으로 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 하기의 설명은 본 발명을 구체적인 예시를 들어 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술적 사상이 하기의 설명에 한정되는 것은 아니다. 그리고 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 도면에서 각 부재의 두께나 크기 등은 설명의 편의 등을 위해 과장, 생략, 개략적으로 도시될 수 있다.

본 명세서에 기재된 본 발명 구조에 대한 설명에서 위치관계나 방향은 특별히 언급하지 않는 한, 본 명세서에 첨부된 도면을 기준으로 한다.

본 명세서에 기재된 본 발명 구조에 대한 설명에서 공간에 대한 설명이나 위치관계에 대한 설명은 본 발명을 이루는 구성요소들 간의 상대적인 위치를 의미하는 것이다. 또한 특별히 언급하지 않는 한, 하나의 구성요소와 다른 구성요소 사이의 공간에는 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다. 예를 들어 본 명세서에서 하나의 구성요소의 "상부에"또는 "위에"다른 구성요소가 위치함을 언급하고 있는 경우, 하나의 구성요소의 바로 위에 다른 구성요소가 위치하는 경우 뿐만 아니라, 하나의 구성요소와 다른 구성요소들 사이에 또 다른 구성요소가 위치하는 경우까지를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 누수검출 시스템(100)을 개략적으로 도시한다. 도 1을 참조하면 누수검출 시스템(100)은 제1 누수검출장치(110), 음파주입장치(120), 제2 누수검출장치(130), 제어부(140) 및 단말기(150)를 포함한다.

제1 누수검출장치(110)는 상하수도 관로(상수도 관로 또는 하수도 관로를 의미함, 도 1에서 부호 1로 표시함)에 복수개가 탈착 가능하게 설치된다. 제1 누수검출장치(110)는 상하수도 관로(1) 내 유수 흐름에 의해 발생하는 제1 음향 데이터를 수집, 저장 및 무선 전송한다. 한편 제1 누수검출장치(110)끼리 너무 근접하게 설치되지 않는 것이 바람직하다. 신호 간섭 등의 노이즈가 나타날 가능성이 높기 때문이다.

제1 음향 데이터는 누수 시 발생하는 소음(파열음, 마찰음, 관진동음 등)의 크기를 나타내는 소음 수준 데이터(level, 단위는 예컨대 DB), 소음의 높낮이 분포를 나타내는 소음 분포 데이터(spread), 청음되는 음향 자체 등을 포함한다. 예를 들어 소음 수준이 높은 상태가 지속되는 경우에는 누수로 판단할 수 있으며, 소음 분포의 편차가 큰 경우에는 누수가 아닌 외부 소음의 간섭 현상으로 판단할 수 있을 것이다. 물론 판단 기준이나 방법들은 다양할 수 있다. 한편 수집되는 음향 자체는 숙련자가 직접 청음하여 직관적으로 누수 여부를 판단할 수 있는 자료가 된다.

일 구체예에 있어서, 제1 누수검출장치(110)는 상하수도 관로(1)의 이음부나 밸브에 설치될 수 있다. 제1 누수검출장치(110)는 복수개가 간격을 두어 상하수도 관로(1)에 설치될 수 있다. 이 때 하나의 제1 누수검출장치(110)와 이에 인접한 다른 하나의 제1 누수검출장치(110) 사이의 관로 영역을 특정할 수 있을 것이다.

제1 누수검출장치(110)는 이동대차와 같은 이동을 위한 별도의 장치가 없이도 휴대 가능한 크기를 가지는 것으로 누수가 발생한 영역을 빠르게 탐지하기 위하여 설치된다. 제1 누수검출장치(110)의 구체적인 구성요소에 대해서는 다른 도면을 참조하여 후술한다.

음파주입장치(120) 및 제2 누수검출장치(130)는 제1 누수검출장치(110)를 통해 누수 발생 영역이 특정되면, 특정된 누수 발생 영역 내에서 보다 정확한 누수 위치를 검출하는 데 이용된다. 상하수도 관로(1)는 주로 금속 소재로 이루어지며 이 경우 누수로 인해 발생하는 소음(이하, 누수 소음)을 청음하는데에 큰 장애가 되지 않는다. 하지만 모든 상하수도 관로(1)가 금속 소재로 이루어지는 것은 아니다. 경우에 따라서는 폴리에틸렌과 같은 플라스틱 관체로 형성되는 경우도 있으며, 금속 소재로 형성되더라도 부식 방지를 위해 표면이 코팅되는 경우도 많다. 관체가 비전도성 소재를 포함하는 경우에는 누수 소음이 제대로 전달되지 않는다. 따라서 보다 정확한 누수 위치를 검출하기 위하여 음파주입장치(120) 및 제2 누수검출장치(130)를 보조적으로 이용한다.

음파주입장치(120)는 상하수도 관로(1)의 어느 한 지점에 설치되어 상하수도 관로(1) 내 유수에 특정 주파수를 갖는 신호음파를 주입한다. 이에 따라 상하수도 관로(1) 내 유수는 상기 신호음파의 주입을 통해 특정 음을 가질 수 있다. 음파주입장치(120)는 제1 누수검출장치(110)에 의해 누수가 발생하고 있다고 판단되는 누수 영역 내에서 상하수도 관로(1)의 어느 한 지점에 설치될 수 있다.

음파주입장치(120)는 발진부(121), 진동부(122) 및 제1 이동부(123)를 포함한다.

발진부(121)는 신호음파를 생성한다. 발진부(121)는 제1 이동부(123)에 탑재될 수 있다.

진동부(122)는 일단이 발진부(121)와 연결되고 타단이 상하수도 관로(1)와 연결된다. 진동부(122)는 발진부(121)로부터 생성된 신호음파를 진동을 통해 상하수도 관로(1)에 전달한다. 일 구체예에 있어서 진동부(122)는 상하수도 관로(1)에서 외부로 노출이 가능한 지점(예컨대 소화전, 도 1에서 부호 3으로 표기함)을 신호음파의 투입구로 하여 신호음파를 상하수도 관로(1) 내로 투입할 수 있다.

제1 이동부(123)는 이동 가능한 장치로 예를 들면 이동대차가 있다. 제1 이동부(123)는 발진부(121)를 탑재하며, 진동부(122)를 싣고 이동할 수 있다.

제2 누수검출장치(130)는 감진부(131), 수신부(132), 통신모듈(미도시), 음향출력부(미도시) 및 제2 이동부(133)를 포함한다. 제2 누수검출장치(130)는 제1 누수검출장치(110)들 사이 영역의 지면(2)에 이동 가능하게 설치된다. 제2 누수검출장치(130)는 음파주입장치(120)와는 이격된 곳에 설치된다.

감진부(131)는 지중으로부터 발생하는 측정음파를 수집한다. 감진기(131)는 지면에 접촉되는 형태로 설치된다. 측정음파는 유수의 흐름에 의해 발생하는 음파(파열음, 마찰음, 관진동음 등)를 의미한다. 누수가 발생한 지점에서는 측정음파가 변화한다. 따라서 측정음파의 변화를 감지함으로써 누수 여부 및 누수 위치를 탐지 가능하다. 특히 음파주입장치(120)로부터 특정 주파수를 갖는 신호음파를 주입하는 경우에는 기존의 측정음파에 신호음파가 더해지게 되는 바 전체적인 지중음을 보다 선명하게 청음할 수 있고, 이를 통해 누수 검출 정확성을 향상시킬 수 있다. 또한 외부 소음이 있는 경우에도 측정음파의 변화를 보다 민감하게 감지할 수 있다.

수신부(132)는 감진부(131)와 연결 설치된다. 수신부(132)는 측정음파의 전체 주파수 대역 중에서 음파주입장치(120)로부터 주입된 신호음파의 특정 주파수를 기준으로 하여 청음범위(주파수)를 결정한다. 또 감진부(131)로부터 제2 음향 데이터를 수신한다. 제2 음향 데이터는 상술한 제1 음향 데이터와 마찬가지로 소음 수준 데이터, 소음 분포 데이터, 음향 자체 등을 포함한다. 단, 제2 음향 데이터는 제1 음향 데이터와는 달리 수신부(132)에 의해 결정된 청음범위에 해당하는 측정음파로부터 수집되는 음향 데이터다. 청음범위는 탐지자(청음을 통해 누수 탐지를 수행하는 자)가 청음할 수 있는 주파수 대역이다. 예컨대 음파주입장치(120)의 발진부(121)가 50 Hz 내지 5 kHz의 주파수 범위에서 5단계의 주파수 대역을 갖는 신호음파를 생성하는 경우, 수신부(132)는 청음범위를 이에 상응하도록 맞출 수 있으며, 주변 환경이나 소음 상태 등을 고려하여 누수탐지 주파수(신호음파 및 청음범위를 모두 고려)를 결정할 수 있다.

통신 모듈(미도시)은 제2 누수검출장치(130)와 제어부(140) 사이의 통신을 위한 것으로, 상용화 된 통신 모듈이 이용될 수 있다. 통신 모듈은 인터넷, 인트라넷 네트워크, 셀룰러 전화 네트워크, 무선 LAN 및/또는 MAN과 같은 무선 네트워크 및 GSM, EDGE, W-CDMA, CDMA, TDMA, 블루투스, 와이파이, VoIP 등의 무선 통신을 통해 다른 장치와 통신가능하도록 기능을 제공한다.

음향출력부(미도시)는 제2 음향 데이터를 탐지자가 청음할 수 있는 형태의 음향으로 변환하여 외부로 출력한다. 보다 구체적으로, 음향출력부는 수신부(132)로부터 신호화 되어 있는 측정음파를 탐지자가 청음할 수 있는 형태의 소리(음향)로 변환하여 음향화된 측정음파를 출력한다. 일 구체예에 있어서, 음향출력부는 스피커를 포함할 수 있다. 음향출력부는 그 이외에도 측정음파의 신호를 증폭하여 출력하는 증폭부를 더 포함할 수 있다.

제2 이동부(133)는 이동 가능한 장치로 예를 들면 이동대차가 있다. 제2 이동부(133)는 감진부(131), 수신부(132) 등의 제2 누수검출장치(130)를 구성하는 각종 구성요소들이 탑재될 수 있다. 특히, 감진부(131)의 경우 지면에 접촉되는 형태로 설치되어야 하는 바, 디폴트 상태에서는 감진부(131)가 제2 이동부(133)에 탑재되어 있다가 감지가 수행되어야 할 때에는 제2 이동부(133)에 마련된 승강부(미도시)를 통해 지면으로 이동할 수 있다. 상기 승강부는 예를 들어 제2 이동부(133)의 몸체에 상하 왕복 이동 가능하고 하부가 개방된 프레임을 설치하고, 상기 프레임에 감진부(131)를 거치시키는 형태일 수 있다(감진부(131)에서 감진을 수행하는 부분이 지면을 향함).

제어부(140)는 제1 누수검출장치(110)들로부터 제1 음향 데이터를 수신한다. 그리고 제2 누수검출장치(120)로부터 제2 음향 데이터를 수신한다. 이 때, 제어부(140)는 제1 음향 데이터를 분석하여 누수 발생 여부를 판단하고, 나아가 누수 발생 영역을 특정한다. 또한 제2 음향 데이터를 분석(신호음파와 제2 음향 데이터를 비교함)하여 상기 누수 발생 영역 내에서 누수 발생 위치를 산출한다.

상술한 기능을 하는 제어부(140)는 메모리, 메모리 제어기, CPU, 주변 장치와의 연결을 위한 인터페이스, 통신 모듈, 그래픽 모듈, 오디오 모듈, 스피커, 데이터 저장 장치, 마이크로폰, 기타 제어 모듈, 전력 시스템 등을 포함할 수 있다. 상기 나열한 구성요소들 중 일부는 소프트웨어 프로그램 형태로 구현될 수도 있다. 상기 나열된 구성요소들은 전자 장치에서 통상적으로 구현될 수 있는 기능을 수행한다. 제어부(140)는 예컨대 데스크탑 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 전자 장치일 수 있다.

제어부(140)의 기능을 보다 구체적으로 설명한다.

일 구체예에 있어서, 제어부(140)는 제1 누수검출장치(110)들로부터 제1 음향 데이터를 수신한다. 제1 음향 데이터는 소음 수준 데이터, 소음 분포 데이터, 음향 등을 포함한다. 제어부(140)는 소음 수준 데이터를 분석하여 비정상적인 소음의 크기와 지속시간 등의 정보를 추출하고 미리 정해진 기준치와 비교한다. 또한 소음 분포 데이터를 분석하여 소음 분포의 편차가 미리 정해진 기준 범위 내에 있는지를 판단한다. 예를 들어, 비정상적인 큰 소음이 지속되고 있으며 소음 분포가 미리 정해진 기준 범위 내에 있는 경우에는 제어부(140)는 누수가 발생했다고 판단할 수 있다. 이와 같이 누수가 발생하고 있다고 판단되는 제1 누수검출장치(110)들의 설치 위치를 기반으로 누수 발생 영역을 특정할 수 있다. 또한 제어부(140)는 누수가 발생했다고 판단되는 데이터들과 관련된 음향들을 별도로 추출하여 저장할 수 있다. 탐지자 등이 추후 실제 청음을 통해 확인해 보기 위함이다. 이와 같은 제어부(140)의 누수 여부 판단 및 누수 발생 영역의 특정은 분석 소프트웨어 프로그램을 통해 이루어질 수 있다. 상기 분석 소프트웨어 프로그램은 제1 음향 데이터들에 포함되는 각종 데이터들과 기준 데이터들의 상관분석(correlation analysis)을 통해 결과값을 산출해 내는 알고리즘을 통해 구현될 수 있다.

제어부(140)에서 누수 발생 여부를 감지하고, 누수 발생 영역을 특정하면 해당 누수 발생 영역으로 음파주입장치(120) 및 제2 누수검출장치(130)가 이동할 수 있다. 일 구체예에 있어서, 제어부(140)는 누수 발생 여부 알림 및 누수 발생 영역 알림을 단말기(150)로 전송하거나 제어부(140)에 마련되어 있는 표시부(디스플레이 등)에 표시한다. 이와 같은 알림이 도달하거나 표시되면 작업자는 음파주입장치(120) 및 제2 누수검출장치(130)를 각 이동부(123,133)를 통해 해당 누수 발생 영역으로 이동시키고, 음파주입장치(120) 및 제2 누수검출장치(130)를 적절한 지점에 설치할 수 있다.

음파주입장치(120) 및 제2 누수검출장치(130)가 설치되면 해당 누수 발생 영역에 대해서 보다 정밀한 누수 탐지가 이루어질 수 있다. 상술한 것처럼 음파주입장치(120)를 통해 상하수도 관로(1) 내 유수에 특정 주파수를 갖는 신호음파를 주입하여 기존 측정음파에 신호음파를 더해 전체적인 지중음의 선명도를 높이고, 제2 누수검출장치(130)를 해당 누수 발생 영역에서 상하수도 관로(1)를 따라 이동시키면서 측정음파를 수집하여 제2 음향 데이터를 제어부(140)로 전송한다. 이후, 제어부(140)에서는 2차적으로 제2 음향 데이터를 분석하여 해당 누수 발생 영역 내에서 누수 발생 위치를 산출한다. 일 구체예에 있어서, 제어부(140)는 음파주입장치(120)에 의해 주입된 신호음파를 기준으로 하여 제2 음향 데이터의 소음 수준 데이터, 소음 분포 데이터를 분석함으로써 해당 누수 발생 영역 내의 보다 세밀한 지점별로 누수 발생 지점 일치 확률을 산출하고 이를 그래프 등의 인포그래픽(infographic)으로 결과를 출력한다.

이와 같이 본 발명에 따른 누수검출 시스템에서는 제1,2 누수검출장치를 통해 2차에 걸쳐 누수 탐지를 수행함으로써, 신속하게 누수 발생 영역을 감지하고 누수 발생 지점을 확인할 수 있게 된다.

단말기(150)는 제1 누수검출장치(110), 음파주입장치(120) 및 제2 누수검출장치(130)의 작동을 제어하는 사용자 인터페이스를 제공하고, 제어부(140)로부터 정보를 제공 받아 디스플레이에 표시하는 소프트웨어 프로그램이 탑재된다. 단말기(150)는 통상적으로 사용되는 데스크탑 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 모바일 폰 등일 수 있다. 단말기(150)는 작업자(탐지자 등)들이 휴대하고 다니면서 누수 발생 영역과 지점을 확인하는 용도로 사용될 수 있으며, 시스템을 구성하는 각 장치들의 전력 소모를 줄이기 위하여 제1,2 누수검출장치(110,130)를 특정 시간대 또는 특정 시간 간격으로 구동시키도록 제어할 수 있다. 이와 같은 제어는 단말기(150)가 통신망을 통해 제어부(140)로 제어명령 신호를 전송하고, 제어부(140)에서 통신망을 통해 각 장치들을 제어하는 제어신호를 전송함으로써 이루어질 수 있다.

도 2는 도 1의 누수검출 시스템(100)에서 제1 누수검출장치(110)를 개략적으로 도시한다.

도 2를 참조하면, 제1 누수검출장치(110)는 몸체(111), 안테나(112), 장착부(113), 걸이부(114) 등을 포함할 수 있다.

몸체(111)의 형상은 특정되지 않으며 예컨대 소형 무전기와 유사한 형태를 가질 수 있다.몸체(111)의 내부에는 프로세서, 메모리, 전원모듈, 무선통신 모듈, 누수탐지 센서, 배터리 등이 탑재될 수 있다.

몸체(111)의 상부에는 통신을 위한 안테나(112; 예컨대 RF 무선 안테나)와, 로프 또는 리프트(10)에 걸어 이동시킬 수 있도록 고리나 훅(hook) 형태의 걸이부(114)가 결합될 수 있다. 또한 도면에 구체적으로 도시되지는 않았지만, 몸체(111)에는 장치 상태를 외부에 표시하기 위한 점등부(예컨대 LED 표시등), 수집된 데이터를 외부에 표시하기 위한 표시부(예컨대 디스플레이), 설정된 시간에만 제1 누수검출장치(110)가 활성화되어 동작할 수 있도록 제어하는 각종 센서부 등이 장착될 수 있다.

장착부(113)는 몸체(111) 하부에 탈착 가능하도록 결합된다. 장착부(113)는 제1 누수검출장치(110)를 상하수도 관로에 고정 설치하기 위해 마련된다. 관련하여 도 2의 우측에서는 장착부(113)의 내부 형태를 개략적으로 도시한다.

장착부(113)는 홈부(113a), 가이드부(113b), 자성체(113c), 타격부(113d)를 포함한다.

제1 누수검출장치(110)는 상하수도 관로의 표면 또는 밸브 부위, 상하수도 관로나 맨홀 내부에 형성된 장착돌기에 장착될 수 있으며, 이 때 장착부(113)가 이용된다. 장착부(113)의 내부에 마련되는 홈부(113a)는 상하수도 관로의 표면, 밸브 부위, 상기 장착돌기를 수용할 수 있는 형상으로 형성될 수 있으며, 각기 다른 형태를 갖는 홈부(113a)를 포함하는 장착부(113) 복수개가 마련될 수 있다. 이 때, 작업자는 누수 탐지 대상이 되는 상하수도 관로 및 그 주변 환경에 따라 적절한 홈부(113a)를 갖는 장착부(113)를 선택하여 제1 누수검출장치(110)의 몸체 하부에 결합할 수 있다.

일 구체예에 있어서 홈부(113a)는 상하수도 관로나 맨홀 내부에 형성된 장착돌기를 내부에 수용하며, 가이드부(113b)는 홈부(113a)의 내부 둘레로부터 하방향으로 경사지게 마련된다. 그리고 가이드부(113b)의 내부에는 자성체(113c)가 내삽될 수 있다. 자성체(113c)는 네오디뮴 자석일 수 있으며, 전자석일 수도 있다. 자성체(113c)는 가이드부(113b)를 따라 이동 가능하게 내삽되되, 가이드부(113b)의 외부로 이탈하지는 않는다. 예를 들어 가이드부(113b)의 홈부(113a) 측 통로는 자성체(113c)의 이탈을 방지할 수 있는 정도의 크기로 형성될 수 있다.

디폴트 상태에서는 자성체(113c)가 중력에 의해 가이드부(113b)의 하단부에 위치하지만, 홈부(113a)가 상기 장착돌기를 내부에 수용하면 금속 소재인 장착돌기와의 인력이 발생하여 자성체(113c)가 가이드부(113b)의 상단부로 이동하여 상기 장착돌기의 측부를 파지한다. 이에 따라 장착부(113)가 상기 장착돌기에 용이하게 안착될 수 있다. 자성체(113c)가 전자석으로 구성되는 경우에는 제1 누수검출장치(110)를 장착돌기로부터 이탈시키고자 할 때, 전기신호를 통해 자성체(113c)를 가이드부(113b)의 하단부로 이동시킴으로써 용이하게 제1 누수검출장치(110)를 이탈시킬 수 있을 것이다.

타격부(113d)는 장착부(113)의 상부에 상하로 왕복 이동 가능하게 마련되고 신호에 의해 낙하하여 상기 장착돌기를 타격한다. 타격부(113d)는 금속 소재로 형성될 수 있으며, 홈부(113a)의 상부측에 내삽되어 있다가 신호에 의해 낙하하여 아래에 위치한 상기 장착돌기의 윗면을 타격할 수 있다. 타격부(113d)의 이동 구성은 통상적인 구성(예컨대 모터, 기어를 이용한 미세 리프팅 구조)을 통해 이루어질 수 있으며, 제어 신호에 따라 타격 횟수 및 빈도가 조정될 수 있다.

타격부(113d)는 상술한 음파주입장치(120)와 마찬가지로 상하수도 관로(1) 내 유수에 인위적으로 음파를 주입하기 위함이다. 타격부(113d)로 상기 장착돌기를 타격하면 타격 진동에 의해 상하수도 관로(1) 내 유수로 음파가 주입되는 원리다. 앞서 설명하였듯이 상하수도 관로는 플라스틱 관체로 형성되는 경우도 있고, 금속 소재로 형성되더라도 부식 방지를 위해 표면이 코팅되는 경우도 있다. 이러한 경우에는 누수 소음이 제대로 전파되지 않는 한계가 있는 바, 타격부(113d)를 통해 인위적으로 음파를 주입하여 측정음파의 선명도를 높일 수 있다. 단, 타격부(113d)에 의한 인위적 음파 주입은 음파주입장치(120)를 통해 특정 주파수를 갖는 신호음파를 주입하는 경우에 비해서는 주입되는 음파의 주파수를 조정할 수 없다는 점에서 한계는 있다. 하지만 관체 자체의 한계로 인해 누수 소음이 제대로 전파되지 않는 문제를 어느 정도 해결할 수 있다는 점에서 그 의미를 갖는다.

도 3은 도 1의 누수검출 시스템에서 상하수도 관로의 이음부(20)를 개략적으로 도시한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 누수검출 시스템에서는 상하수도 관로의 이음부(20)를 추가적으로 제공할 수 있다. 이음부(20)는 상하수도 관로에서 상호 인접한 두 관체의 이음 부위에 설치될 수 있다.

상하수도 관로는 다수의 관체(도 3에서 부호 1A, 1B로 표기됨)가 상호 연결되어 구성된다. 상기 관체들은 관체의 내면을 감싸는 내부코팅부(11), 관체의 외면을 감싸는 외부코팅부(12)를 포함한다. 그리고 상기 관체들의 연결 단부는 비코팅부(14)로 이루어져 있다.

이음부(20)는 상호 인접한 두 관체(1A,1B)의 비코팅부(14)를 연결하여 전도성을 갖도록 하는 것으로, 제1 클램퍼(21), 제2 클램퍼(22), 체결부재(23,24)를 포함한다. 제1 클램퍼(21), 제2 클램퍼(22), 체결부재(23,24)는 모두 전도성 및 자성을 갖는 소재(예컨대 금속)로 형성될 수 있다.

제1 클램퍼(21)는 제1 관체(1A)의 외면에 제1 관체(1A)의 방향과는 수직을 이루는 방향으로 결합되는 것으로 복수의 제1 관통공들을 구비한다.

제2 클램퍼(22)는 제2 관체(1B)의 외면에 제2 관체(1B)의 방향과는 수직을 이루는 방향으로 결합되는 것으로 복수의 제2 관통홀을 구비한다. 제2 클램퍼(22)는 제1 클램퍼(21)와 마주하도록 위치한다.

체결부재(23,24)는 볼트(23) 및 너트(24)를 포함할 수 있으며, 제1 관통공과 제2 관통공 모두에 걸쳐 관통 삽입되어 체결됨으로써 제1 클램퍼(21)와 제2 클램퍼(22)를 상호 연결시킨다. 이 때, 제1 관체(1A) 및 제2 관체(1B)의 상호 연결 단부(비코팅부 14 포함)를 바깥쪽으로 절곡시켜 근접시킨 후에(도 3에서 부호 13으로 표기), 상기 절곡된 단부 모두가 체결부재(23,24)에 접촉되도록 구성된다.

상술한 절곡 부위 형성에 의해 제1 관체(1A)의 절곡 부위(13)와 제2 관체(1B)의 절곡 부위(13) 사이에는 이격부(15)가 형성되며, 이격부(15)에는 밀폐부재(30)가 개재될 수 있다. 밀폐부재(30)는 고무 등과 같이 밀폐성이 있고 적절한 탄성 및 강성을 가질 수 있다.

이와 같은 이음부(20)는 관체들의 비코팅 부분을 인위적으로 연결시켜 줌으로써 누수 소음의 전도성을 강화시킬 수 있다. 따라서 제1 누수검출장치(110) 또는 제2 누수검출장치(130)에서 음향 데이터들을 수집하기가 보다 용이해진다.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따른 누수검출 시스템은 상하수도 관로의 표면에 부착되는 음향보정부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 음향보정부는 일정 곡률반경을 갖도록 절곡되어 형성되는 플레이트 몸체를 구비한다. 상기 곡률반경은 상하수도 관로의 곡률반경과 상응할 수 있다. 따라서 음향보정부의 몸체가 상하수도 관로의 표면에 부착될 수 있다.

음향보정부의 몸체의 배면에는 상하수도 관로의 표면 부착을 위한 통상의 점착제가 도포되어 있으며, 음향보정부의 몸체 중앙에는 소정 크기의 관통홀이 형성될 수 있다. 음향보정부는 금속 소재로 제조된다. 이 때, 음향보정부는 상하수도 관로를 형성하는 철, 구리보다 비중이 높은 백금, 텅스텐, 금 등으로 형성될 수 있다. 음향보정부는 상하수도 관로의 둘레의 1/3 내지 1/4 정도를 덮을 수 있는 폭을 가지며, 길이는 수 CM를 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같은 음향보정부는 상하수도 관로가 금속 소재인 경우 이용될 수 있으며, 음향보정부는 상하수도 관로를 형성하는 금속 소재보다 비중이 높은 금속으로 형성되어 측정음파의 주파수에 영향을 주는 바, 상하수도 관로 내부에서 발생하는 누수 소음의 음향을 변화시킬 수 있다. 따라서 인위적으로 누수 소음의 음향을 변화시켜 보다 다양한 음향 데이터를 획득하여 분석에 이용할 수 있다. 음향보정부는 상대적으로 작은 크기의 몸체를 가지므로, 경우에 따라 제1 누수검출장치의 몸체에 개폐 가능한 보관함을 마련하고, 상기 보관함에 보관할 수도 있을 것이다. 그리고 작업자는 필요한 경우 음향보정부를 상하수도 관로에 부착함으로써, 누수 소음의 음향을 변화시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 구현예들에 대하여 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술의 구체적 적용에 따른 단순한 설계변경, 일부 구성요소의 생략, 단순한 용도의 변경 등 본 발명을 다양하게 변형할 수 있을 것이며, 이러한 변형 역시 본 발명의 권리범위 내에 포함됨은 자명하다.

100: 누수검출 시스템
110: 제1 누수검출장치
120: 음파주입장치
130: 제2 누수검출장치
140: 제어부
150: 단말기
20: 이음부

Claims

내부코팅부와 외부코팅부를 갖는 관체들이 상호 연결되어 구성되는 것으로, 상호 인접한 상기 관체들의 이음 부위에 설치되는 이음부를 포함하고, 상기 이음부는 제1 관통공을 구비하고 제1 관체의 외면에 결합되는 제1 클램퍼와, 제2 관통공을 구비하고 제2 관체의 외면에 결합되는 제2 클램퍼와, 비코팅부로 이루어지는 상기 제1 관체 및 제2 관체의 상호 연결 단부를 바깥쪽으로 절곡시킨 후, 상기 절곡된 단부 모두에 접촉하며 상기 제1 관통공과 제2 관통공 모두에 걸쳐 관통 삽입되는 체결부재를 포함하는 상하수도 관로;
상기 상하수도 관로에 복수개가 탈착 가능하게 설치되어 상하수도 관로 내 유수 흐름에 의해 발생하는 제1 음향 데이터를 수집, 저장 및 무선 전송하는 제1 누수검출장치;
상기 상하수도 관로에서 하기 제어부에 의해 특정된 누수 발생 영역 내의 어느 한 지점에 설치되어 상하수도 관로 내 유수에 특정 주파수를 갖는 신호음파를 주입하는 음파주입장치;
상기 누수 발생 영역 내의 지면에 이동 가능하게 설치되는 것으로 지중으로부터 발생하는 측정음파를 수집하는 감진부와, 측정음파의 전체 주파수 대역 중 상기 신호음파의 특정 주파수를 기준으로 하여 청음범위를 결정하고 상기 청음범위에 해당하는 측정음파로부터 수집되는 제2 음향 데이터를 수신하는 수신부와, 수신된 제2 음향 데이터를 저장 및 전송하는 통신모듈과, 제2 음향 데이터를 탐지자가 청음할 수 있는 형태의 음향으로 변환하여 외부로 출력하는 음향출력부를 포함하는 제2 누수검출장치;
상기 제1 누수검출장치로부터 제1 음향 데이터를 수신하고 상기 제2 누수검출장치로부터 제2 음향 데이터를 수신하고, 상기 제1 음향 데이터를 분석하여 누수 발생 여부를 판단하고 누수 발생 영역을 특정하며, 상기 신호음파와 상기 제2 음향 데이터를 비교 분석하여 상기 누수 발생 영역 내에서 누수 발생 위치를 산출하는 제어부; 및
상기 제1 누수검출장치, 음파주입장치 및 제2 누수검출장치의 작동을 제어하는 사용자 인터페이스를 제공하고 상기 제어부로부터 정보를 제공 받아 디스플레이에 표시하는 소프트웨어 프로그램이 탑재되는 단말기를 포함하는 누수검출 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 누수검출장치는 몸체 하부에 상기 상하수도 관로에 형성된 장착돌기에 탈착되는 장착부를 포함하고, 상기 장착부는 상기 장착돌기를 내부에 수용하는 홈부와, 상기 홈부의 내부 둘레로부터 하방향으로 경사지게 마련되는 가이드부와, 상기 가이드부에 내삽되는 자성체와, 상기 장착부의 상부에 상하로 왕복 이동 가능하게 마련되고 신호에 의해 낙하함으로써 상기 장착돌기를 타격하는 타격부를 포함하는 누수검출 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 음파주입장치는,
상기 신호음파를 생성하는 발진부와, 일단이 상기 발진부와 연결되고 타단이 상기 상하수도 관로와 연결되어 상기 발진부로부터 생성된 신호음파를 진동을 통해 상기 상하수도 관로에 전달하는 진동부와, 상기 발진부를 탑재하여 이동하는 제1 이동부를 포함하는 누수검출 시스템.