KR101885671B1 - A k band radar integrated measurement apparatus for rainfall and water level and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 K 밴드 레이더를 사용하여 관측대상지역의 우량 및 하천의 수위를 통합하여 측정하고, 우량에 비해서 수위의 상승이 감지되는 경우 우량의 측정범위를 확대하여 상류측의 우량증가나 댐 방류, 국지적인 호우 등으로 인한 수위 증가 여부를 손쉽게 확인하도록 함으로써, 통합장비 사용으로 인한 장비의 효율성과 경제성을 높이고, 비상상황 발생에 신속하게 대비할 수 있도록 하는 통합 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring the K-band radar rainfall and water level, and more particularly, to a K-band radar system for measuring the rainfall and river level of an observation target area using a K-band radar, , It is possible to easily check whether the water level is increased due to increase in rainfall on the upstream side, discharge of dams and local storm, etc. by increasing the measurement range of the rainfall amount, thereby improving the efficiency and economical efficiency of the equipment by using the integrated equipment, The present invention relates to an integrated measuring device and a method thereof.
최근 들어 악천후, 홍수, 재해 등에 관련된 정밀한 기상관측의 요구와 사회적 관심이 증가함에 따라 우량계, 수위계 등의 각종 측정 장치가 주요 지점에 설치되고 있으며, 상기 측정 장치에서 측정한 데이터를 중앙의 서버에서 취합하여 기상관측이나 재해발생 감시 등을 수행하고 있다.Recently, various kinds of measurement devices such as a rain gauge and a water gauge have been installed at major points as a demand for precise weather observation related to bad weather, flood, disaster, and social interest have been increased. Data measured by the measurement device is collected at a central server And observes weather observation and disaster occurrence.
기상관측의 대표적인 우량을 측정하기 위한 장비로는 우량계와 레이더가 있다. 상기 우량계는 약 20cm 지름의 원통에 빗물을 받아서 그 깊이를 재어 mm 단위로 표시하여 비나 눈 등이 내린 양을 측정한다. 또한 상기 레이더는 비나 구름 등에서 발생하는 반사나 후방 산란으로 비나 구름의 위치를 인지하고, 사용 전파에 대한 대상 물체의 반사 계수, 전파 감쇠, 비나 눈 등의 입자 크기, 분포, 온도 등의 상태를 토대로 강우의 이동속도, 강도 등을 산출한다.There are rain gauges and radar to measure the representative rainfall of weather observation. The rain gauge receives rainwater in a cylinder having a diameter of about 20 cm, measures the depth of the water in mm, and measures the amount of rain or snow. Furthermore, the radar recognizes the position of rain clouds by reflection or back scattering generated from rain clouds or the like, and based on the reflection coefficient of the object to be used, the attenuation of radio waves, the particle size, distribution and temperature of rain and snow The moving speed and intensity of the rainfall are calculated.
또한 댐이나 하천의 수위, 탱크 내의 화학약품 등의 수위를 측정하기 위한 장비로는 레이더 수위계가 있다. 상기 레이더 수위계는 측정대상을 전파 방식을 사용하여 비접촉으로 측정하기 때문에 측정 환경의 영향을 받지 않는 장점이 있는 장비로서, 측정대상 상부에서 짧은 마이크로파 펄스 신호를 방사한 다음, 수면에서 반사되는 반사파를 수신하여 수위를 측정한다.There is also a radar gauge for measuring the level of water in dams, rivers, and chemicals in tanks. Since the radar level meter measures the object to be measured in a noncontact manner, it is advantageous in that it is not influenced by the measurement environment. It radiates a short microwave pulse signal from the upper part of the object to be measured, And the water level is measured.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 우량계나 수위계는 각각 별개로 설치되어 있고, 우량계 및 수위계 각각에 측정 데이터의 저장을 관리하는 로거(logger)나 측정 데이터의 전송을 수행하는 통신장치를 부착하여 사용하였기 때문에 장비 설치에 따른 초기 비용이 상승됨은 물론 많은 수의 장비가 사용되는 경우 설치장소 확보가 용이하지 않은 문제점이 있었다.However, the conventional rain gauges and water gauges as described above are provided separately, and a logger for managing the storage of the measurement data and a communication device for transferring the measurement data are attached to the rain gauges and the water gauges, respectively, As a result, the initial cost of installing the equipment is increased, and it is not easy to secure the installation site when a large number of equipment is used.
또한 주기적인 장비점검을 위한 관리 인력의 이동거리가 증가하고 장비 관리가 용이하지 않아 유지보수 및 관리에 많은 인력, 비용 및 시간이 소모되는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that the travel distance of the management personnel for periodic equipment inspection increases, and equipment management is not easy, which causes a lot of manpower, cost, and time for maintenance and management.
따라서 본 발명에서는 하나의 K 밴드 레이더를 통해 관측대상지역의 우량 및 수위를 통합하여 측정할 수 있고, 우량에 비해서 수위의 상승이 감지되는 경우 우량의 측정범위를 확대하여 상류측의 우량증가나 댐 방류, 국지적인 호우 등으로 인한 수위 증가 여부를 손쉽게 확인함으로써, 장비의 효율성과 경제성을 높이고 비상상황 발생에 신속하게 대비할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.Therefore, in the present invention, it is possible to collectively measure the rainfall and the water level of the observation target region through a single K-band radar, and when the rise of the water level is detected as compared with the rainfall amount, It is easy to check the increase of water level due to discharge, local storm, etc., so as to improve the efficiency and economy of equipment and to prepare for emergency situation quickly.
다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.Next, a brief description will be given of the prior arts that exist in the technical field of the present invention, and technical matters which the present invention intends to differentiate from the prior arts will be described.
먼저 한국등록특허 제1219506호(2013.02.18.)는 강우 및 수위 실시간 모니터링 시스템 및 이를 이용한 모니터링 방법에 관한 것으로, 관측대상지역의 강우와 그에 따른 댐 및 하천의 수위의 변동에 대한 동시 표출 정보를 실시간으로 제공하여 정확하고 효율적인 호우 및 홍수 예보를 구현할 수 있는 것을 기술적 특징으로 한다.First, Korean Registered Patent No. 1219506 (Feb. 23, 2013) discloses a real-time monitoring system for rainfall and water level, and a monitoring method using the same. The system includes simultaneous display information on the rainfall of the observation target area and the variation of the water level of the dam and the river It is a technical feature that it can provide accurate and efficient forecasting of heavy rainfall and flood by providing it in real time.
또한 한국공개특허 제2014-0103589호(2014.08.27.)는 MAPLE 기상예보자료를 이용한 홍수예측 방법 및 장치에 관한 것으로, 초단기 강우예측 자료인 MAPLE 기상예보 자료 및 각종 관측자료를 이용하여 홍수 예측의 정확도를 높일 수 있으며, 자료지향형 모형인 ANFIS 기반의 홍수 예측 모형을 사용함에 따라 획득이 용이한 계측 자료 및 기상예보 자료만을 사용하여 홍수 예측 모형의 생성 및 갱신이 용이한 효과를 제공한다.Korean Laid-Open Patent No. 2014-0103589 (2014.08.27.) Is related to a method and apparatus for predicting flood prediction using MAPLE weather forecast data. The MAPLE weather prediction data and various observation data, And it is easy to generate and update the flood prediction model using only the measurement data and the weather forecast data that can be acquired easily by using the ANFIS based flood prediction model which is a data-oriented model.
하지만 본 발명은 하나의 K 밴드 레이더를 사용하여 관측대상지역의 우량 및 하천의 수위를 통합하여 측정하고, 우량 및 수위를 통합하여 측정할 때 우량에 비해서 수위의 상승이 감지되는 경우 우량의 측정범위를 확대하여 상류측의 우량증가나 댐 방류, 국지적인 호우 등으로 인한 수위 상승 여부를 손쉽게 확인할 수 있는 기술적 구성을 제시하고 있기 때문에, 상기 선행기술의 관측대상지역의 강우와 그에 따른 댐 및 하천의 수위의 변동에 대한 실황정보를 동시에 실시간으로 제공하는 구성, 선행시간 별로 가장 정확한 홍수 예측을 수행한 홍수 예측 모형을 각각 선정하고 선행시간 별로 각각 선정된 홍수 예측 모형을 조합하여 최종 홍수 예측 모형을 생성하는 구성과 비교해 볼 때 기술적 특징의 차이점이 분명하다.However, according to the present invention, a single K-band radar is used to collectively measure the rainfall and the river water level of the observation target area, and when the rise and fall of the water level are detected as compared with the rainfall when the rainfall and water level are integrated, The present invention provides a technical structure that can easily ascertain whether the rise of the water level due to the increase in the upstream side or the discharge of the dam or the local rainfall can be easily detected. Therefore, the rainfall of the prior art observation area, The flood forecasting model that provides the real-time information on the change of the water level at the same time in real time, and the flood prediction model that performs the most accurate flood prediction according to the preceding hour are respectively selected and the final flood prediction model is generated by combining the selected flood prediction models The difference in the technical characteristics is obvious.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, K 밴드 레이더를 사용하여 관측대상지역의 우량 및 하천의 수위를 통합하여 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a K-band radar system capable of collectively measuring a rainfall of an observation target area and a river level.
또한 본 발명은 K 밴드 레이더를 사용하여 우량 및 수위를 통합하여 측정할 때, 기존에 축적되어 있는 우량과 수위의 관계정보를 토대로 우량에 비해서 수위의 상승이 감지되는 경우 우량의 측정범위를 확대하여 상류측의 우량증가나 댐 방류, 국지적인 호우 등으로 인한 수위 상승 여부를 손쉽게 확인할 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.Further, the present invention is based on the information of the relationship between the accumulated rain and the water level when the rain and the water level are integrated using the K-band radar, and when the rise of the water level is detected as compared with the rain rate, The purpose is to make it easy to check whether the water level is rising due to the increase in rainfall on the upstream side, the discharge of dams, or local rains.
또한 본 발명은 K 밴드 레이더의 관측범위를 확대하여 측정할 때, K 밴드 레이더의 송출각도와 방향을 변경하면서 원하는 지역의 우량을 측정할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to measure the rainfall of a desired area while changing the transmission angle and direction of the K-band radar when the observation range of the K-band radar is enlarged and measured.
본 발명의 일 실시예에 따른 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 장치는, 우량측정용 전파를 생성하여 안테나를 통해 송출하고, 상기 안테나로 수신한 목표물에 부딪혀 반사되는 신호를 토대로 우량정보를 산출하는 우량 측정부 및 수위측정용 전파를 생성하여 안테나를 통해 송출하고, 상기 안테나로 수신한 수면에 부딪혀 반사되는 신호를 토대로 수위정보를 산출하는 수위 측정부를 포함하고, 상기 우량 측정부와 상기 수위 측정부에서 각각 송출되는 전파는 K 밴드 주파수 대역이며, 상기 우량정보와 상기 수위정보는 동시에 측정되는 것을 특징으로 한다.The K-band radar rain rate and water level measuring apparatus according to an embodiment of the present invention generates a radio wave for measuring rainfall and sends it through an antenna and calculates rainfall information based on a signal reflected on a target received by the antenna And a water level measuring unit for generating a rainfall measuring unit and a radio wave for water level measurement through an antenna and calculating water level information based on a signal reflected by the water level received by the antenna, Is a K-band frequency band, and the rain information and the water level information are simultaneously measured.
또한 상기 통합 측정 장치는, 사전에 저장하고 있는 우량과 수위의 관계정보를 토대로 상기 우량 측정부에서 산출한 우량과 상기 수위 측정부에서 산출한 수위를 비교하고, 비교결과 상기 수위 측정부에서 산출한 우량 대비 수위의 상승 추세가 기 설정된 임계값을 초과하면 안테나 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나의 위치변경을 위한 구동제어신호를 생성하여 상기 우량 측정부로 출력하는 측정정보 분석부를 더 포함하며, 상기 측정정보 분석부는 상기 안테나의 위치 변경 이후 상기 우량 측정부에서 측정한 우량정보를 토대로 우량 측정범위 확대에 대한 이벤트 발생요인을 확인하는 것을 특징으로 한다.Further, the integrated measuring apparatus may further comprise a comparison unit that compares the rainfall calculated by the rainfall measuring unit with the water level calculated by the water level measuring unit based on the relationship between the rainfall and the water level stored in advance, And a measurement information analyzing unit for generating a driving control signal for changing the position of the antenna including an antenna feed angle, a direction or a combination thereof and outputting the generated driving control signal to the superior measuring unit when the upward trend of the water level relative to the rain exceeds the predetermined threshold value And the measurement information analyzing unit identifies an event occurrence factor for enlarging the measurement range based on the quality information measured by the quality measuring unit after the position of the antenna is changed.
또한 상기 통합 측정 장치는, 상기 우량 측정부에서 상기 측정정보 분석부로부터 입력받은 상기 안테나 구동제어신호를 토대로 안테나의 위치를 변경시킨 다음, 변경된 안테나를 통해 해당 관측대상지역으로 우량측정용 전파를 송출하고, 상기 안테나로 수신한 반사신호를 토대로 우량정보를 산출하는 것을 특징으로 한다.Further, the integrated measuring apparatus may further include a controller for changing the position of the antenna on the basis of the antenna drive control signal received from the measurement information analyzing unit in the rainfall measuring unit, and transmitting the radio wave for measuring the rainfall to the observation target region through the changed antenna And calculates the quality information based on the reflection signal received by the antenna.
또한 상기 측정정보 분석부는, 인접한 지역에 설치된 적어도 하나 이상의 다른 통합 측정 장치로부터 제공받은 각각의 관측대상지역의 우량정보와 수위정보를 참조하여 상기 우량 측정부의 안테나 위치 변경을 위한 특정 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나 구동제어신호를 생성하고, 상기 생성한 안테나 구동제어신호를 상기 우량 측정부로 출력하는 것을 특징으로 한다.Further, the measurement information analyzing unit may refer to the rain information and the water level information of each observation target area provided from at least one or more other integrated measurement devices installed in an adjacent area, and determine a specific delivery angle, direction, And generates an antenna drive control signal including a combination of these and outputs the generated antenna drive control signal to the high-quality measurement unit.
또한 상기 우량 측정부는, 우량측정용 전파를 발생시키기 위한 펄스를 생성하는 제1 신호발생부, 상기 생성한 펄스를 변조하여 우량측정용 전파를 발생시켜 출력하는 제1 전파송신부, 상기 우량측정용 전파를 관측대상지역으로 송출하는 제1 안테나, 상기 제1 안테나를 통해 수신된 반사신호의 잡음 제거 및 중간 주파수 변환을 처리하는 제1 반사신호 수신부, 상기 제1 반사신호 수신부로부터 입력받은 신호를 토대로 반사도, 스펙트럼 폭, 교차상관계수, 차등반사도, 차등위상차 또는 이들의 조합을 포함한 변수를 추출하는 제1 신호처리부, 상기 추출한 변수를 토대로 관측대상지역의 우량정보를 산출하는 우량정보 산출부 및 우량 측정범위 확대를 위한 이벤트 발생을 확인하는 측정정보 분석부로부터 입력되는 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나 구동제어신호를 토대로 상기 제1 안테나의 위치를 변경시키는 안테나 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The rainfall measuring unit may include a first signal generating unit for generating a pulse for generating radio waves for rainfall measurement, a first radio wave transmitting unit for modulating the generated pulse to generate and output radio waves for rainfall measurement, A first reflection signal receiving unit for performing noise elimination and intermediate frequency conversion on a reflection signal received through the first antenna, a first reflection signal receiving unit for processing a signal received from the first reflection signal receiving unit, , A first signal processing unit for extracting a variable including a spectral width, a cross correlation coefficient, a differential reflectance, a differential phase difference, or a combination thereof, a superior information calculating unit for calculating superior information of the observation target area based on the extracted variable, A transmission angle input from a measurement information analysis unit for confirming occurrence of an event for enlargement, a direction or a combination thereof And an antenna driver for changing a position of the first antenna based on an antenna drive control signal.
또한 상기 수위 측정부는, 수위측정용 전파를 발생시키기 위한 펄스를 생성하는 제2 신호발생부, 상기 생성한 펄스를 변조하여 수위측정용 전파를 발생시켜 출력하는 제2 전파송신부, 상기 수위측정용 전파를 관측대상지역으로 송출하는 제2 안테나, 상기 제2 안테나를 통해 수신된 반사신호의 잡음 제거 및 중간 주파수 변환을 처리하는 제2 반사신호 수신부, 상기 제2 반사신호 수신부로부터 입력받은 신호를 토대로 수신신호 강도, 반사도, 수면까지의 거리 또는 이들의 조합을 포함한 변수를 추출하는 제2 신호처리부 및 상기 추출한 변수를 토대로 관측대상지역의 수위정보를 산출하는 수위정보 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The level measuring section may further include a second signal generating section for generating a pulse for generating a radio wave for level measurement, a second radio wave transmitting section for modulating the generated pulse to generate and output a radio wave for level measurement, A second reflection signal receiving unit for processing noise elimination and intermediate frequency conversion of a reflection signal received through the second antenna, a second reflection signal receiving unit for receiving a signal received from the second reflection signal receiving unit, A second signal processing unit for extracting a parameter including a signal intensity, a reflectivity, a distance to a water surface, or a combination thereof, and a water level information calculation unit for calculating water level information of an observation target area based on the extracted parameters.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 방법은, 통합 측정 장치에서, 우량 측정부를 통해 우량측정용 전파를 생성하여 안테나를 통해 송출하고, 상기 안테나로 수신한 목표물에 부딪혀 반사되는 신호를 토대로 우량정보를 산출하는 우량 측정 단계 및 상기 통합 측정 장치에서, 수위 측정부를 통해 수위측정용 전파를 생성하여 안테나를 통해 송출하고, 상기 안테나로 수신한 수면에 부딪혀 반사되는 신호를 토대로 수위정보를 산출하는 수위 측정 단계를 포함하고, 상기 우량 측정 단계와 상기 수위 측정 단계에서 각각 송출되는 전파는 K 밴드 주파수 대역이며, 상기 우량정보와 상기 수위정보는 동시에 측정되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring integrated K-band radar rainwater and water level, comprising the steps of: generating a radio wave for measuring rainfall through a rainfall measuring unit in an integrated measuring device, A rainfall measuring step of calculating rainfall information on the basis of a signal reflected and collided; and an integrated measuring device for generating a radio wave for water level measurement through a water level measuring unit and transmitting the radio wave through an antenna, And the radio wave transmitted from each of the rainfall measuring step and the water level measuring step is a K-band frequency band, and the rainfall information and the water level information are measured at the same time.
또한 상기 통합 측정 방법은, 상기 통합 측정 장치에서, 측정정보 분석부를 통해 사전에 저장하고 있는 우량과 수위의 관계정보를 토대로 상기 우량 측정 단계에서 산출한 우량과 상기 수위 측정 단계에서 산출한 수위를 비교하고, 상기 비교결과 상기 수위 측정 단계에서 산출한 우량 대비 수위의 상승 추세가 기 설정된 임계값을 초과하면 안테나 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나 구동제어신호를 생성하여 상기 우량 측정부로 출력하는 측정정보 분석 단계를 더 포함하며, 상기 측정정보 분석 단계는, 상기 안테나의 위치 변경 이후 상기 우량 측정부에서 측정한 우량정보를 토대로 우량 측정범위 확대에 대한 이벤트 발생요인을 확인하는 이벤트 발생요인 확인 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the integrated measurement method, the integrated measurement apparatus compares the rainfall calculated in the rainfall measurement step with the water level calculated in the water level measurement step based on the relationship information between the rainfall and the water level stored in advance through the measurement information analysis unit And generates an antenna drive control signal including an antenna feed angle, a direction, or a combination thereof when the rising trend of the water level relative to the rainfall calculated in the water level measuring step exceeds a predetermined threshold value, and outputs the antenna drive control signal to the rainfall measuring unit And analyzing the measurement information, wherein the analysis of the measurement information includes an event generation factor confirmation step of confirming an event generation factor for expanding the measurement range of the rainfall based on the rainfall information measured by the rainfall measurement unit after the position change of the antenna And further comprising:
또한 상기 통합 측정 방법은, 상기 우량 측정부를 통해 상기 측정정보 분석 단계에서 생성된 상기 안테나 구동제어신호를 토대로 안테나의 위치를 변경시키는 안테나 위치 변경 단계 및 상기 안테나 위치 변경 단계를 통해 변경된 안테나를 통해 해당 관측대상지역으로 우량측정용 전파를 송출하고, 상기 안테나로 수신한 반사신호를 토대로 우량정보를 산출하는 우량 재측정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The integrated measurement method may further include: an antenna position changing step of changing an antenna position based on the antenna drive control signal generated in the measurement information analysis step through the high-quality measurement unit; Further comprising a good quality material measuring step of measuring the quality of the rainfall based on the reflection signal received by the antenna, and transmitting the radio wave for the rainfall measurement to the observation target area.
또한 상기 측정정보 분석 단계는, 상기 측정정보 분석부를 통해 인접한 지역에 설치된 적어도 하나 이상의 다른 통합 측정 장치로부터 제공받은 각각의 관측대상지역의 우량정보와 수위정보를 참조하여 상기 우량 측정부의 안테나 위치 변경을 위한 특정 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나 구동제어신호를 생성하고, 상기 생성한 안테나 구동제어신호를 상기 우량 측정부로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The measurement information analyzing step may include analyzing the antenna position change of the rainfall measuring unit by referring to the rainfall information and the water level information of each observation target area provided from at least one or more other integrated measurement devices installed in an adjacent area through the measurement information analysis unit Generating an antenna drive control signal including a specific feed angle, a direction, or a combination thereof, and outputting the generated antenna drive control signal to the beat measurement unit.
또한 상기 우량 측정 단계는, 제1 신호발생부를 통해 우량측정용 전파를 발생시키기 위한 펄스를 생성하는 펄스 생성 단계, 상기 생성한 펄스를 제1 전파송신부를 통해 변조하여 우량측정용 전파를 발생시켜 출력하는 우량측정용 전파 발생 단계, 상기 우량측정용 전파를 제1 안테나를 통해 관측대상지역으로 송출하는 우량측정용 전파 송출 단계, 제1 반사신호 수신부를 통해 상기 제1 안테나로부터 수신한 반사신호의 잡음 제거 및 중간 주파수 변환을 처리하는 반사신호 수신 단계, 제1 신호처리부를 통해 상기 반사신호 수신 단계에서 처리된 신호로부터 반사도, 스펙트럼 폭, 교차상관계수, 차등반사도, 차등위상차 또는 이들의 조합을 포함한 변수를 추출하는 신호처리 단계 및 상기 추출한 변수를 토대로 우량정보 산출부를 통해 관측대상지역의 우량정보를 산출하는 우량정보 산출 단계를 포함하며, 상기 우량 측정 단계는, 안테나 구동부를 통해 우량 측정범위 확대를 위한 이벤트 발생을 확인하는 측정정보 분석부로부터 입력되는 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나 구동제어신호를 토대로 상기 제1 안테나의 위치를 변경시키는 안테나 위치 변경 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The rain measuring step may include a pulse generating step of generating a pulse for generating radio waves for rainfall measurement through the first signal generating unit, a step of modulating the generated pulse through the first radio wave transmitting unit to generate radio waves for rainfall measurement, A radio wave radiating step for radiating the radio wave for good measurement to a region to be observed through a first antenna, a step of radiating a radio wave for measuring the quality of the radio wave to be measured through the first antenna, a noise of a reflected signal received from the first antenna through the first reflected signal receiving unit And a signal including a reflectivity, a spectrum width, a cross correlation coefficient, a differential reflectance, a differential phase difference, or a combination thereof, from a signal processed in the reception step through the first signal processing unit Based on the extracted variables, a signal processing step of extracting a signal from the right side of the observation target area Wherein the goodness measuring step includes a sending angle, a direction, or a combination thereof sent from a measuring information analyzing unit for confirming occurrence of an event for enlarging a measuring range of the good through an antenna driving unit And an antenna position changing step of changing the position of the first antenna based on the antenna drive control signal.
또한 상기 수위 측정 단계는, 제2 신호발생부를 통해 수위측정용 전파를 발생시키기 위한 펄스를 생성하는 펄스 생성 단계, 상기 생성한 펄스를 제2 전파송신부를 통해 변조하여 수위측정용 전파를 발생시켜 출력하는 수위측정용 전파 발생 단계, 상기 수위측정용 전파를 제2 안테나를 통해 관측대상지역으로 송출하는 수위측정용 전파 송출 단계, 제2 반사신호 수신부를 통해 상기 제2 안테나로부터 수신한 반사신호의 잡음 제거 및 중간 주파수 변환을 처리하는 반사신호 수신 단계, 제2 신호처리부를 통해 상기 반사신호 수신 단계에서 처리된 신호로부터 수신신호 강도, 반사도, 수면까지의 거리 또는 이들의 조합을 포함한 변수를 추출하는 신호처리 단계 및 상기 추출한 변수를 토대로 수위정보 산출부를 통해 관측대상지역의 수위정보를 산출하는 수위정보 산출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The level measuring step may include a pulse generating step of generating a pulse for generating a radio wave for level measurement through the second signal generating unit, a step of modulating the generated pulse through the second radio wave transmitting unit to generate a radio wave for level measurement, A radio wave sending step for sending a radio wave for level measurement to a region to be surveyed via a second antenna, a step of transmitting a radio wave to the observation target region through a second reflected signal receiving section, A signal for extracting a variable including a received signal strength, a reflectance, a distance to a water surface, or a combination thereof from a signal processed in the receiving step of the reflected signal through a second signal processing unit A water level information calculating unit for calculating the water level information of the observation target area based on the processing step and the extracted variables And the above information calculation step.
이상에서와 같이 본 발명의 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 장치 및 그 방법에 따르면, K 밴드 레이더를 사용하여 관측대상지역의 우량 및 하천의 수위를 통합하여 측정함으로써, 종래에서와 같이 우량 측정과 수위 측정을 위하여 개별 장비를 사용할 필요 없이 통합장비 사용을 통해 장비의 총량 및 설치 지점의 수를 줄일 수 있으며, 이에 따라 장비의 효율성과 경제성이 높아짐은 물론 유지보수 및 관리를 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the K-band radar rain gauging and level gauging apparatus and method of the present invention, by using the K-band radar to measure the rainfall and the river water level of the observation target area in an integrated manner, It is possible to reduce the total amount of equipment and the number of installation points through the use of integrated equipment without using individual equipment for water level measurement, thereby enhancing the efficiency and economy of equipment and facilitating maintenance and management It is effective.
또한 본 발명은 우량에 비해서 수위의 상승이 감지되는 경우 K 밴드 레이더의 송출각도와 방향 조절을 통해 관측범위를 확대함으로써, 하천 상류측의 우량증가나 댐 방류, 국지적인 호우 등으로 인한 수위 상승 여부를 손쉽게 확인할 수 있으며, 국지적인 돌발호우 등의 각종 비상상황 발생에 신속하게 대비할 수 있는 효과가 있다.Further, when the rise of the water level is detected as compared with the rainfall, the observation range is enlarged by adjusting the dispatch angle and the direction of the K-band radar so that the increase of the water level due to the increase in rainfall upstream, dam discharge, And it is possible to quickly prepare for occurrence of various emergency situations such as local abrupt rainfall.
또한 본 발명은 기존의 우량계와는 달리 대략 6Km 상공의 우량을 관측할 수 있으므로 먼 상공의 우량 예측이 가능하고, 통합 측정 장치를 촘촘하게 설치하는 경우 소유역의 강우예측이 가능하며, 설치지점에서의 급격한 상승 및 하강기류를 감지하여 돌발호우의 예측이 가능한 효과가 있다.In addition, unlike a conventional rain gauge, it is possible to observe the rainfall of about 6 km above the ground. Therefore, it is possible to predict the rainfall in the farthest air. When the integrated measurement device is installed closely, It is possible to predict the sudden rainfall by sensing the rising and falling air currents.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용된 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 1의 통합 측정 장치의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 우량 측정부의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 수위 측정부의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 관리서버의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a K-band radar rain gauging and level gauging apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a K-band radar rain rate and water level integration measurement process to which the present invention is applied.
3 is a detailed view of the configuration of the integrated measuring apparatus of FIG.
Fig. 4 is a detailed view showing the configuration of the brighter measuring unit of Fig. 3. Fig.
FIG. 5 is a detailed view showing the configuration of the water level measuring unit of FIG. 3;
FIG. 6 is a detailed view of the configuration of the management server of FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a flowchart illustrating in detail an operation process of the K-band radar rain rate and water level integration measurement method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 장치 및 그 방법에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. Like reference symbols in the drawings denote like elements. Furthermore, specific structural and functional descriptions for embodiments of the present invention are presented for the purpose of describing an embodiment of the present invention only, and, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms Have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as ideal or overly formal in the sense of the art unless explicitly defined herein .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명이 적용된 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 과정을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a K-band radar rain rate and water level integration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a K- to be.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 통합 측정 장치는 통합 측정 장치(100), 관리서버(200), 데이터베이스(300), 관리자 단말(400) 등으로 구성된다.1 and 2, the integrated measurement apparatus of the present invention includes an integrated
통합 측정 장치(100)는 관측대상지역의 우량 및 하천의 수위를 동시에 통합적으로 측정하기 위한 장치로서, 하천, 교량 등에 소정 간격으로 설치되어 해당 지역의 우량과 수위를 동시에 측정한다.The integrated
상기 통합 측정 장치(100)는 24GHz 대역의 K 밴드 주파수를 사용하고, 연직 방향으로는 약 6Km 내외의 유효관측반경을 가지는 레이더를 사용하며, 하부의 하천 방향으로는 약 200m 이내의 관측거리를 갖는 레이더를 사용한다.The integrated
또한 상기 통합 측정 장치(100)는 기존에 별도로 사용하던 우량계와 수위계를 통합적으로 구현하기 위하여, 도 2에서와 같이 상부에는 연직 강우 레이더(Micro Rain Radar)인 우량 측정부가 배치되어 있고, 하부에는 레이더 수위계인 수위 측정부가 배치되어 있다.2, a rainfall measuring unit, which is a micro rain radar, is disposed on the upper part of the integrated
이때 상기 통합 측정 장치(100)는 우량을 측정하고자 할 경우, 상부의 연직 방향으로 우량측정용 전파를 송출하고, 구름, 비 등의 목표물에 의해 반사되는 반사신호를 수신한 다음, 이를 신호처리하여 해당 관측대상지역의 우량을 측정 및 예측한다. 여기서 목표물에 의해 반사되는 상기 반사신호는 전력(voltage) 형태로 수신되므로 신호처리를 통해 ADC(Analog-Digital Converter) 과정, 필터링 과정 등의 신호처리 과정을 수행하여야 한다. 예를 들어 우량 측정을 수행할 경우, 목표물에 의해 반사된 반사신호에는 관측에 필요한 강수입자 등의 정보 이외에, 지형, 채프에코, 새떼 등의 클러터(clutter) 신호가 함께 수신되는데, 이러한 클러터 신호를 신호처리 단계에서 적절히 제거해 주어야 한다. 왜냐하면 클러터 신호를 제거하지 않으면 강수 신호로 오인되어 우량 산출에 오류가 발생되기 때문이다.At this time, when the integrated
또한 상기 통합 측정 장치(100)는 수위를 측정하고자 할 경우, 하부의 전파 안내를 위한 원뿔 모양의 유도관을 통해 수면으로 수위측정용 전파를 송출하고, 수면에서 반사되는 반사신호를 수신한 다음, 이를 신호처리하여 해당 관측대상지역에서의 하천 수위를 측정한다.When the water level is to be measured, the integrated
또한 상기 통합 측정 장치(100)에서 우량 측정을 위해 송출되는 우량측정용 전파는 24GHz 대역의 준 밀리미터파 펄스 레이더 방식을 적용하였으며, 수위 측정을 위해 송출되는 수위측정용 전파는 24GHz 대역의 준 밀리미터파 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더 방식을 적용하였다.In the
또한 상기 통합 측정 장치(100)는 우량 측정부 및 수위 측정부를 통해 산출한 우량 및 수위정보를 네트워크를 통해 관리서버(200)로 제공함으로써, 관측대상이 되는 각 하천별로 우량 및 수위를 통합적으로 관리할 수 있도록 한다.Also, the
또한 상기 통합 측정 장치(100)는 해당 관측대상지역의 우량 및 수위를 통합하여 측정할 때, 사전에 저장하여 관리하고 있는 우량과 수위의 관계정보를 기반으로 현재 측정한 우량에 비하여 수위의 상승이 감지되는 경우, 즉 수위 상승의 추이가 기 설정된 임계값을 벗어나 이상상황이나 긴급상황 등의 이벤트 발생여부를 점검할 필요가 있는 경우, 우량의 측정범위를 확대할 수 있다. 즉 국지적인 돌발호우, 댐 방류 등의 각종 상황발생에 신속하게 대비할 수 있는 구성을 추가로 제공하는 것이다.In addition, when the integrated
이 경우 상기 통합 측정 장치(100)는 레이더의 송출각도와 방향을 변경하여 원하는 지역의 우량을 측정할 수 있다. 예를 들어 이벤트 발생 상황이 되면, 사전에 정해진 강 상류 방향으로 레이더의 기울기를 변경시킨 다음 우량측정용 전파를 송출하고 목표물에 의해 반사된 반사신호의 신호처리를 통해 우량을 측정하고, 측정된 우량 정보를 토대로 상류측의 우량이 증가되었는지, 아니면 댐 방류 등에 의해 수위가 상승되었는지의 여부를 즉시 확인하여 수위 상승에 대한 원인을 확인할 수 있는 것이다.In this case, the
이때 상기 통합 측정 장치(100)에서 수행되는 레이더의 송출각도와 방향의 변경을 토대로 한 우량 측정범위의 확대를 위한 구동제어는, 상기 설명과 같이 상기 통합 측정 장치(100)에서 자체적으로 수행하는 방식 이외에, 관리서버(200)의 제어를 토대로 수행될 수 있음을 밝혀둔다.At this time, the drive control for enlarging the good measurement range based on the change of the delivery angle and the direction of the radar performed by the integrated
한편 본 발명은 각 하천이나 교량 등에 설치된 각각의 통합 측정 장치(100)를 네트워크로 연결하고, 각각의 통합 측정 장치(100) 상호간에 해당 관측대상지역에서 측정한 우량 및 수위정보를 주고받을 수 있도록 구성할 수 있다.In the meantime, according to the present invention, it is possible to connect each
이 경우 상기 통합 측정 장치(100)는 사전에 저장하여 관리하고 있는 우량과 수위의 관계정보를 기반으로 현재 측정한 우량에 비하여 수위 상승의 추이가 기 설정된 임계값을 초과하는 이벤트가 발생하면, 인접한 지역의 다른 통합 측정 장치로부터 제공받은 각각의 관측대상지역의 우량정보와 수위정보를 참조하여 안테나의 송출각도와 방향을 특정하고, 해당 송출각도와 방향에 따라 안테나의 위치를 변경시켜 해당 지역의 우량을 측정할 수 있다. 즉 이벤트 상황이 발생되면 상기 설명과 같이 사전에 정해진 강 상류 방향으로 안테나의 위치를 변경시키는 방식 이외에, 인접한 지역에서 측정된 우량정보 및 수위정보를 토대로 이벤트 발생여부를 점검할 필요가 있는 지역을 특정하여 안테나의 위치를 해당 지역을 향하도록 변경시키는 것이다.In this case, when the integrated
즉, 안테나의 위치를 변경하면서 우량을 측정하면 그 관측범위가 넓어지는 장점이 있고, 이를 통해서 더욱 정밀하고 광범위한 영역의 우량을 측정할 수 있다. 아울러 광범위한 영역의 우량을 측정함으로써, 국소적인 우량측정으로 인한 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다. 우량관측의 정확도를 높이기 위해 전파송신 및 안테나의 방향을 주기적으로 변경하거나 수위의 변화를 감지하는 것을 포함한 이벤트에 따라 변경할 수 있다.That is, when the quality of the antenna is changed while the position of the antenna is changed, the observation range is widened. In addition, by measuring the rainfall in a wide range, it is possible to reduce errors due to local rainfall measurement. To improve the accuracy of bare observations, it can be changed according to events, including periodically changing the direction of radio waves and antennas, or sensing a change in water level.
다시 말해서, 본 발명은 수위의 관측 결과에 따라서 전파의 송신 및 안테나 각도를 변경하여 이벤트에 따라 우량의 관측 각도를 변경할 수 있으며, 또한 우량을 관측함에 있어서 전파의 송신 및 안테나 각도를 주기적으로 변경하면서 관측범위를 확대할 수도 있다.In other words, according to the present invention, it is possible to change the observation angle of the rainfall according to the event by changing the transmission angle of the radio wave and the antenna angle according to the observation result of the water level, and in observing the rainfall, The observation range can also be expanded.
또한 본 발명은 복수의 통합 측정 장치 중 어느 하나의 통합 측정 장치에서 각 관측대상지역에서 측정한 우량 및 수위정보를 모은 다음, 이를 네트워크를 통해 관리서버(200)로 제공하도록 구성할 수 있다. 즉 어느 하나의 통합 측정 장치를 마스터로 설정하고 그 이외의 다른 통합 측정 장치는 슬레이브로 설정하는 마스터-슬레이브 네트워크를 구성한 다음, 마스터로 설정된 특정 통합 측정 장치를 통해 관리서버(200)와 각각의 통합 측정 장치에서 측정한 우량 및 수위정보는 물론, 각각의 통합 측정 장치의 구동제어 및 기능 업데이트에 관련된 데이터 송수신을 수행할 수 있도록 구성하는 것이다.In addition, the present invention may be configured to collect the rainfall and water level information measured in each observation target area by one integrated measurement device among a plurality of integrated measurement devices, and to provide the rainfall and water level information to the
관리서버(200)는 수자원 관리를 수행하는 정부기관, 기상청 등에서 중앙관제를 위하여 운영하는 것으로서, 네트워크를 통해 상기 통합 측정 장치(100)로부터 우량정보와 수위정보를 수신하여 각 관측대상지역별로 모니터링을 수행하고, 상기 통합 측정 장치(100)로부터 수신한 우량정보와 수위정보를 데이터베이스(300)에 저장하여 관리한다.The
또한 상기 관리서버(200)는 상기 통합 측정 장치(100)로부터 수신한 각 관측대상지역별 우량정보와 수위정보, 모니터링 수행결과에 대한 정보를 관리자 단말(400)로 제공한다.Also, the
또한 상기 관리서버(200)는 각각의 통합 측정 장치(100)의 최적화된 구동을 위한 시스템 정보를 지속적으로 업데이트하여 관리하며, 업데이트된 시스템 정보를 네트워크를 통해 각각의 통합 측정 장치(100)로 전송한다.In addition, the
데이터베이스(300)는 상기 관리서버(200)의 제어를 토대로 상기 통합 측정 장치(100)로부터 제공받은 각각의 관측대상지역별 우량정보와 수위정보를 저장하여 관리한다.The
또한 상기 데이터베이스(300)는 상기 통합 측정 장치(100)에서 사용하는 우량 및 수위의 측정, 보정, 관리를 위한 각종 프로그램과 시스템 정보의 저장과 업데이트 관리를 수행하며, 각 지역별, 계절별, 날짜별, 시간별 또는 이들의 조합을 포함한 우량정보와 수위정보의 관계정보를 누적하여 저장한다.In addition, the
관리자 단말(400)은 상기 통합 측정 장치(100)의 유지보수, 상기 관리서버(200)의 운영 및 관리를 수행하는 관리자가 소유한 스마트폰, 태블릿 등의 통신기기로서, 상기 관리서버(200)로부터 상기 통합 측정 장치(100)의 측정정보, 모니터링 상태정보 등을 제공받는다.The administrator terminal 400 is a communication device such as a smart phone or a tablet possessed by a manager who performs maintenance of the
도 3은 상기 도 1의 통합 측정 장치(100)의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing the configuration of the
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 통합 측정 장치(100)는 우량 측정부(110), 수위 측정부(120), 측정정보 분석부(130), 통신부(140), 저장부(150), 제어부(160) 등으로 구성된다.3, the
우량 측정부(110)는 우량측정용 전파를 생성하여 안테나를 통해 관측대상지역의 목표지점으로 송출하고, 상기 안테나로 수신한 목표물에 부딪혀 반사되는 신호를 토대로 우량정보를 산출한다.The
또한 상기 우량 측정부(110)는 측정정보 분석부(130)에서 수행하는 분석결과를 토대로 저장부(150)에 저장하여 관리하고 있는 우량과 수위의 관계정보를 기반으로 현재 측정한 우량에 비하여 수위 측정부(120)에서 측정된 수위의 상승 정도가 기 설정된 임계값을 벗어나는 경우, 이상상황이나 긴급상황 등의 이벤트 발생여부의 점검을 위하여 현재의 관측대상지점의 위치를 다른 위치로 변경하여 우량정보를 측정하는 동작을 추가로 수행할 수 있다.Further, the
즉 이벤트 발생여부를 분석하는 상기 측정정보 분석부(130)로부터 이벤트 발생 상황을 확인하기 위한 안테나 구동제어신호가 입력되면, 상기 안테나 구동제어신호에 따라 안테나의 송출각도와 방향을 강 상류쪽으로 변경시키고, 위치가 변경된 안테나를 통해 우량측정용 전파를 송출한 후 상기 안테나로 수신한 반사신호를 토대로 변경된 관측대상지역의 우량정보를 산출하는 것이다. 이를 통해 강 상류측의 우량이 증가되었는지, 댐 방류에 의해 수위가 상승되었는지 등의 여부를 즉각적으로 확인함으로써, 현재 위치에서의 수위 상승에 대한 원인을 손쉽게 확인할 수 있다.That is, when the antenna driving control signal for checking the event occurrence state is input from the measurement
또한 상기 우량 측정부(110)는 우량에 비해서 수위의 상승이 감지되는 경우 안테나의 송출각도와 방향 조절을 통해 관측범위를 확대할 때, 우량과 관련된 이벤트 발생여부를 확인한 상기 측정정보 분석부(130)로부터 인접한 지역에 설치되어 있는 다른 통합 측정 장치와 주고받은 측정정보를 활용하여 생성한 안테나 구동제어신호를 입력받고, 상기 안테나 구동신호에 따라 특정 송출각도 및 방향으로 안테나의 위치를 변경시킨 다음 해당 관측대상지역의 우량정보를 산출할 수 있다.In addition, when the rise of the water level is detected as compared with the rain rate, the
수위 측정부(120)는 수위측정용 전파를 생성하여 안테나를 통해 하부의 강물 수면으로 송출하고, 상기 안테나로 수신한 수면에 부딪혀 반사되는 신호를 토대로 수위정보를 산출한다.The water
이때 상기 우량 측정부(110)와 상기 수위 측정부(120)에서 각각 송출되는 전파는 K 밴드 주파수 대역의 수직편파와 수평편파의 이중편파 또는 단일편파로 구성할 수 있으며, 상기 우량 측정부(110)와 상기 수위 측정부(120)에서 측정되는 우량 및 수위는 동시에 측정되는 것이 바람직하지만, 서로 다른 시간에 별개로 측정 가능함은 물론이다.At this time, the radio waves radiated from the
측정정보 분석부(130)는 저장부(150)에 저장되어 있는 이전의 우량과 수위의 관계정보를 토대로 상기 우량 측정부(110)에서 산출한 우량과 상기 수위 측정부(120)에서 산출한 수위를 비교하고, 비교결과 상기 수위 측정부(120)에서 산출한 우량 대비 수위의 상승 추세가 기 설정된 임계값을 초과하는지를 판단한다. 그리고 판단결과 상기 수위 측정부(120)에서 산출한 우량 대비 수위의 상승 추세가 기 설정된 임계값을 초과하면, 안테나 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나의 위치변경을 위한 구동제어신호를 생성하고, 상기 구동제어신호를 상기 우량 측정부(110)로 출력한다.The measurement
즉 상기 측정정보 분석부(130)는 이상상황이나 긴급상황 등의 이벤트가 발생하였는지의 여부를 분석하고, 이벤트가 발생되는 경우 원인확인을 위하여 현재의 관측대상지점의 위치를 다른 위치로 변경하여 우량정보를 측정하기 위한 안테나 구동제어신호를 생성하는 것이다.That is, the measurement
또한 상기 측정정보 분석부(130)는 상기 안테나의 위치 변경 이후 상기 우량 측정부(110)에서 측정한 우량정보를 토대로 우량 측정범위 확대에 대한 이벤트 발생요인을 확인하며, 우량 측정범위 확대에 대한 이벤트 발생요인의 확인정보를 통신부(140)를 통해 상기 관리서버(200)로 제공한다.In addition, the measurement
한편 상기 측정정보 분석부(130)는 이상상황이나 긴급상황 등의 이벤트 발생여부의 분석결과 이벤트가 발생한 것으로 판단되면, 인접한 지역에 설치된 적어도 하나 이상의 다른 통합 측정 장치(100)로부터 제공받은 각각의 관측대상지역의 우량정보와 수위정보를 참조하여, 상기 우량 측정부(110)의 안테나 위치 변경을 위한 특정 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나 구동제어신호를 생성하고, 상기 생성한 안테나 구동제어신호를 상기 우량 측정부(110)로 출력하는 기능을 추가로 수행할 수 있다.On the other hand, if it is determined that an event has occurred as a result of analysis of an event such as an abnormal situation or an emergency situation, the measurement
통신부(140)는 네트워크를 통해 상기 관리서버(200)와 통신접속을 수행하고, 상기 우량 측정부(110)와 상기 수위 측정부(120)에서 측정한 우량정보 및 수위정보를 상기 관리서버(200)로 전송한다.The
또한 상기 통신부(140)는 상기 관리서버(200)로부터 이전의 우량과 수위의 관계정보에 대한 데이터, 상기 통합 측정 장치(100)의 최적화된 동작을 위한 시스템 관리정보 등을 수신하여 제어부(160)로 출력한다.Also, the
또한 상기 통신부(140)는 상기 관리서버(200)에서 안테나 위치변경에 대한 제어를 수행하는 경우, 상기 관리서버(200)로부터 안테나 위치변경에 대한 구동제어신호를 수신하여 제어부(160)로 출력한다.When the
저장부(150)는 상기 통합 측정 장치(100)의 구동을 위한 각종 프로그램 정보가 저장되어 있으며, 상기 통신부(140)를 통해 상기 관리서버(200)로부터 제공되는 이전의 우량과 수위의 관계정보에 대한 데이터, 상기 통합 측정 장치(100)의 최적화된 동작을 위한 시스템 관리정보 등을 저장한다.The
제어부(160)는 상기 통합 측정 장치(100)의 동작을 총괄적으로 제어하는 부분으로서, 상기 우량 측정부(110)에서의 우량정보 산출 및 안테나 위치 변경, 상기 수위 측정부(120)에서의 수위정보 산출을 제어하며, 상기 측정정보 분석부(130)에서의 이전의 우량과 수위의 관계정보를 참조한 우량 대비 수위의 상승 추세의 비교, 비교결과를 토대로 한 안테나의 위치변경 및 변경된 관측대상지점의 우량정보 측정을 제어한다.The
또한 상기 제어부(160)는 상기 통신부(140)에서의 네트워크를 통한 상기 관리서버(200)와의 통신접속, 우량정보 및 수위정보 전송, 이전의 우량과 수위의 관계정보에 대한 데이터 수신, 상기 통합 측정 장치(100)별 최적화된 동작을 위한 시스템 관리정보 수신을 제어한다.The
도 4는 상기 도 3의 우량 측정부(110)의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a detailed view of the configuration of the
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 우량 측정부(110)는 제1 신호발생부(111), 제1 전파송신부(112), 제1 안테나(113), 제1 반사신호 수신부(114), 제1 신호처리부(115), 우량정보 산출부(116), 안테나 구동부(117) 등으로 구성된다.4, the
이때 상기 우량 측정부(110)는 24GHz의 K 밴드 주파수, 송신 출력 1W, 관측 거리 6Km 이상, 안테나 직경 약 20cm, 3dB 빔폭 2도, 게인(Gain) 38dB 이상, 해상도(Resolution) 30m 등의 스펙으로 구성된다.At this time, the
제1 신호발생부(111)는 제어부(160)의 제어를 토대로 우량측정용 전파를 발생시키기 위한 펄스를 생성하여 제1 전파송신부(112)로 출력한다.Based on the control of the
제1 전파송신부(112)는 상기 제1 신호발생부(111)에서 생성한 펄스를 변조하여 우량측정용 전파를 발생시키고, 상기 우량측정용 전파를 제1 안테나(113)를 통해 관측대상지역으로 송출한다.The first radio
제1 안테나(113)는 상기 제1 전파송신부(112)에서 발생시킨 우량측정용 전파를 관측대상지역으로 송출하고, 목표물에 부딪혀 반사되는 신호를 수신하여 제1 반사신호 수신부(114)로 출력한다.The
제1 반사신호 수신부(114)는 상기 제1 안테나(113)를 통해 수신된 반사신호의 잡음 제거 및 중간 주파수 변환을 처리하고, 이를 제1 신호처리부(115)로 출력한다.The first reflection
제1 신호처리부(115)는 상기 제1 반사신호 수신부(114)로부터 입력받은 신호를 토대로 반사도, 스펙트럼 폭, 교차상관계수, 차등반사도, 차등위상차 또는 이들의 조합을 포함한 변수를 추출하고, 상기 추출한 변수를 우량정보 산출부(116)로 출력한다.The first
우량정보 산출부(116)는 상기 제1 신호처리부(115)에서 추출한 각종 변수를 토대로 관측대상지역의 우량정보를 산출하고, 산출한 우량정보를 상기 제어부(160)로 출력한다.The rainfall
안테나 구동부(117)는 우량 측정범위 확대를 위한 이벤트 발생을 확인하는 상기 측정정보 분석부(130)로부터 입력되는 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나 구동제어신호를 토대로 상기 제1 안테나(113)의 위치를 변경시키는 제어를 수행한다.The
도 5는 상기 도 3의 수위 측정부(120)의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.5 is a detailed view showing the configuration of the water
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수위 측정부(120)는 제2 신호발생부(121), 제2 전파송신부(122), 제2 안테나(123), 제2 반사신호 수신부(124), 제2 신호처리부(125), 수위정보 산출부(126) 등으로 구성된다. 이때 상기 수위 측정부(120)는 도면에 도시되어 있지는 않지만 계측상황을 확인하는 표시 기능, 어두운 환경에서도 확인이 가능하도록 하는 백라이트 기능, 이물질 부착을 방지하기 위한 에어퍼지 기능, 노이즈 제거기능 등을 추가로 구비할 수 있다.5, the
또한 상기 수위 측정부(120)는 24GHz의 K 밴드 주파수, 송신 출력 1W, 관측 거리 200m 이내, 안테나 직경 약 10cm, 3dB 빔폭 3도, 해상도(Resolution) 1mm 등의 스펙으로 구성된다.The
제2 신호발생부(121)는 제어부(160)의 제어를 토대로 수위측정용 전파를 발생시키기 위한 펄스를 생성하여 제2 전파송신부(122)로 출력한다.Based on the control of the
제2 전파송신부(122)는 상기 제2 신호발생부(121)에서 생성한 펄스를 변조하여 수위측정용 전파를 발생시키고, 상기 수위측정용 전파를 제2 안테나(123)를 통해 하부 방향의 수면으로 송출한다.The second radio
제2 안테나(123)는 상기 제2 전파송신부(122)에서 발생시킨 수위측정용 전파를 하부의 수면으로 송출하고, 수면에 의해 부딪혀 반사되는 신호를 수신하여 제2 반사신호 수신부(124)로 출력한다.The
제2 반사신호 수신부(124)는 상기 제2 안테나(123)를 통해 수신된 반사신호의 잡음 제거 및 중간 주파수 변환을 처리하고, 이를 제2 신호처리부(125)로 출력한다.The second reflection
제2 신호처리부(125)는 상기 제2 반사신호 수신부(124)로부터 입력받은 신호를 토대로 수신신호 강도, 반사도, 수면까지의 거리 또는 이들의 조합을 포함한 변수를 추출하고, 상기 추출한 변수를 수위정보 산출부(126)로 출력한다.The second
수위정보 산출부(126)는 상기 제2 신호처리부(125)에서 추출한 변수를 토대로 관측대상지역의 수위정보를 산출하고, 산출한 수위정보를 상기 제어부(160)로 출력한다.The water level
도 6은 상기 도 1의 관리서버(200)의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a detailed block diagram of the
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 관리서버(200)는 통신부(210), 측정정보 관리부(220), 표시부(230), 통합 측정 장치 관리부(240), 제어부(250) 등으로 구성된다.6, the
통신부(210)는 네트워크를 통해 상기 통합 측정 장치(100)로부터 상기 우량 측정부(110)와 상기 수위 측정부(120)에서 측정한 우량정보 및 수위정보를 수신하여 상기 제어부(250)로 출력한다.The
또한 통신부(210)는 상기 관리서버(200)에서 지속적으로 업데이트하는 이전의 우량과 수위의 관계정보에 대한 데이터를 상기 통합 측정 장치(100)로 전송하며, 상기 제어부(250)의 제어를 토대로 상기 통합 측정 장치 관리부(240)에서 생성한 최적화된 시스템 관리정보를 상기 통합 측정 장치(100)로 전송한다.Also, the
또한 통신부(210)는 상기 관리서버(200)에서 개별 통합 측정 장치(100)의 우량범위 확대를 위한 안테나 위치변경에 대한 제어를 수행하는 경우, 상기 제어부(250)의 제어를 토대로 안테나 위치변경에 대한 구동제어신호를 상기 통합 측정 장치(100)로 전송한다.When the
측정정보 관리부(220)는 상기 통신부(210)를 통해 상기 통합 측정 장치(100)로부터 전송받은 각 관측대상지역의 우량정보 및 수위정보의 모니터링 및 데이터베이스(300) 저장을 관리한다.The measurement
표시부(230)는 상기 측정정보 관리부(220)의 각 관측대상지역별 우량정보 및 수위정보의 모니터링 정보, 각 통합 관측 장치(100)의 구동상태 등의 각종 관제정보를 화면상에 표시한다.The
통합 측정 장치 관리부(240)는 각각의 통합 측정 장치(100)의 동작을 최적화 상태로 유지하기 위한 시스템 관리정보를 생성하여 데이터베이스(300)에 저장, 관리하며, 상기 시스템 관리정보를 통신부(210)를 통해 해당 통합 측정 장치(100)로 제공한다.The integrated measurement
제어부(250)는 상기 관리서버(200)의 동작을 총괄적으로 제어하는 부분으로서, 상기 통신부(210)에서의 각 관측대상지역의 우량정보 및 수위정보 수신, 이전의 우량과 수위의 관계정보에 대한 데이터 전송, 최적화된 시스템 관리정보의 전송 등을 제어하며, 상기 측정정보 관리부(220)에서의 각 관측대상지역별 우량 및 수위정보의 모니터링 및 데이터 저장을 제어한다.The
또한 상기 제어부(250)는 상기 표시부(230)의 각 관측대상지역별 우량 및 수위에 관련된 모니터링 정보, 구동상태 등의 각종 관제정보의 표시를 제어하며, 상기 통합 측정 장치 관리부(240)에서의 최적화된 시스템 관리정보의 생성 및 제공을 제어한다.The
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 방법의 일 실시예를 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.Next, an embodiment of the K-band radar rain rate and water level integrated measurement method according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. At this time, each step according to the method of the present invention may be changed in the use environment or the order by a person skilled in the art.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 K 밴드 레이더 우량 및 수위 통합 측정 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating in detail an operation process of the K-band radar rain rate and water level integration measurement method according to an embodiment of the present invention.
우선, 특정 하천이나 교량 등에 설치되어 해당 지역의 우량은 물론 강의 수위를 동시에 측정할 수 있는 통합 측정 장치(100)에서 우량 및 수위의 통합측정 시기가 되었는지를 판단한다(S10). 이때 상기 통합 측정 장치(100)는 사전에 저장된 구비된 스케줄 정보에 따라 자체적으로 측정시기가 되었는지의 여부를 확인하여 측정을 수행하지만, 그 이외에 네트워크로 연결된 관리서버(200)의 제어를 토대로 측정을 수행할 수 있음을 밝혀둔다. 또한 상기 통합 측정 장치(100)는 우량 및 수위를 동시에 측정하는 것이 바람직하나, 서로 다른 시간에 별개로 측정 가능함은 물론이다.First, it is determined whether the
상기 S10 단계의 판단결과 우량 및 수위측정 시기가 되면, 상기 통합 측정 장치(100)는 우량 측정부(110)를 통해 우량측정용 전파를 생성하여 안테나를 통해 송출하고(S20), 상기 안테나로 수신한 목표물에 부딪혀 반사되는 반사신호를 수신하며(S30), 상기 반사신호를 신호처리하여 우량정보를 산출한다(S40).As a result of the determination in step S10, the
또한 상기 통합 측정 장치(100)는 상기 S10 단계의 판단결과 우량 및 수위측정 시기가 되면, 수위 측정부(120)를 통해 수위측정용 전파를 생성하여 안테나를 통해 송출하고(S50), 상기 안테나로 수신한 수면에 부딪혀 반사되는 반사신호를 수신하며(S60), 상기 반사신호를 신호처리하여 수위정보를 산출한다(S70).If the
이렇게 상기 S40 단계와 S70 단계를 통해 상기 우량 측정부(110)와 상기 수위 측정부(120)에서 각각 우량정보 및 수위정보가 산출되면, 상기 통합 측정 장치(100)는 상기 우량정보 및 수위정보를 네트워크를 통해 상기 관리서버(200)로 전송한다(S80).When the rainfall information and the water level information are calculated in the
또한 상기 통합 측정 장치(100)는 측정정보 분석부(130)를 통해 사전에 저장하고 있는 우량과 수위의 관계정보를 참조하여, 상기 S40 단계와 S70 단계에서 산출한 우량정보와 수위정보를 분석하고(S90), 분석결과를 토대로 우량 측정범위를 확대하여 측정할 필요성이 있는지의 여부를 확인하는 이상상황이나 긴급상황 등의 이벤트가 발생되는지를 판단한다(S100).Also, the
즉 상기 통합 측정 장치(100)는 상기 S40 단계에서 산출한 우량정보와 S70 단계에서 산출한 수위정보를 비교하여 우량 대비 수위의 상승 추세가 기 설정된 임계값을 초과하는지를 확인하고, 확인결과 우량 대비 수위의 상승 추세가 임계값을 초과하면 우량 측정범위를 확대하여 수위 상승의 원인이 무엇인지를 확인하기 위한 동작을 수행하는 것이다.That is, the
상기 S100 단계의 판단결과 우량 측정범위를 확대하여 측정할 필요성이 있는 이벤트가 발생한 것으로 판단되면, 상기 통합 측정 장치(100)는 안테나 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나의 위치변경을 위한 구동제어신호를 생성하고, 상기 구동제어신호를 토대로 안테나의 위치를 강 상류측으로 변경시킨 다음, 우량측정용 전파의 송출, 반사신호 수신, 상기 반사신호의 신호처리를 통한 우량정보 산출 등을 순차적으로 수행한다(S110).As a result of the determination in step S100, if it is determined that the event of necessity of measurement is generated by extending the measurement range of the goodness, the
이후 상기 통합 측정 장치(100)는 상기 S110 단계에서 확인된 우량정보를 토대로 상류측의 우량이 증가되었는지, 댐 방류에 의해 수위가 상승되었는지의 여부를 즉시 확인하여 수위 상승에 대한 원인을 확인하고, 이에 대한 결과를 상기 관리서버(200)로 전송한다(S120).Thereafter, the
한편 상기 통합 측정 장치(100)는 상기 S110 단계를 통해 이벤트 발생에 의해 안테나의 위치를 변경시킬 때, 인접한 지역의 다른 통합 측정 장치로부터 수집한 우량정보와 수위정보를 참조하여 안테나가 향하는 위치를 미리 결정할 수 있다. 즉 인접한 지역에서 측정된 우량 및 수위정보를 토대로 이벤트 발생여부를 점검할 필요가 있는 지역을 특정하여 안테나의 위치를 해당 지역을 향하도록 할 수 있는 것이다.On the other hand, when the position of the antenna is changed by the occurrence of the event through the step S110, the
또한 상기 통합 측정 장치(100)는 S80 단계를 통해 우량 및 수위정보를 상기 관리서버(200)로 전송할 때, 주변의 통합 측정 장치에서 측정한 우량 및 수위정보를 모아 상기 관리서버(200)로 전송하거나, 마스터 기능을 수행하는 특정 통합 측정 장치로 현재 측정한 우량 및 수위정보를 전달하여 상기 관리서버(200)로 전송하도록 할 수 있다.When the integrated
또한 상기 통합 측정 장치(100)는 상기 관리서버(200)로부터 최적화된 구동을 위한 시스템 정보를 주기적으로 제공받을 수 있다.Also, the
이처럼, 본 발명은 K 밴드 레이더를 사용하여 관측대상지역의 우량 및 수위를 통합하여 측정하기 때문에 종래에서와 같이 우량 측정과 수위 측정을 위하여 개별 장비를 사용할 필요가 없어 장비의 효율성과 경제성이 높아지며, 유지보수 및 관리를 용이하게 수행할 수 있다.As described above, since the K-band radar is used to measure the rainfall and the water level of the observation target area in an integrated manner, it is unnecessary to use individual equipment for the rainfall measurement and the water level measurement as in the prior art, Maintenance and management can be easily performed.
또한 본 발명은 우량에 비해서 수위 상승이 감지되는 경우 K 밴드 레이더의 송출각도와 방향 조절을 통해 관측범위를 확대할 수 있으므로 상류측의 우량증가나 댐 방류, 국지적인 호우 등으로 인한 수위 상승 여부를 손쉽게 확인할 수 있으며, 국지적인 돌발호우 등의 각종 비상상황 발생에 신속하게 대비할 수 있다.Further, the present invention can increase the observation range by adjusting the dispatch angle and direction of the K-band radar when the water level rise is detected as compared with the rain quantity. Therefore, the increase of the water level due to the increase in the upstream side rainfall, the discharge of the dam, It can be checked easily and can be prepared quickly for various emergency situations such as local abrupt rainfall.
또한 본 발명은 기존의 우량계와는 달리 대략 6Km 상공의 우량을 관측할 수 있기 때문에 먼 상공의 우량 예측이 가능하고, 통합 측정 장치를 촘촘하게 설치하는 경우 소유역의 강우예측이 가능하며, 설치지점에서의 급격한 상승 및 하강기류를 감지하여 돌발호우의 예측이 가능하다.In addition, unlike conventional rain gauges, it is possible to observe the rainfall of about 6 km above the ground. Therefore, it is possible to forecast the rainfall in the far air, and when the integrated measurement device is closely installed, the rainfall prediction of the subwatershed can be predicted. It is possible to predict the sudden rainstorm by detecting sudden rising and falling air currents.
이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is understandable. Accordingly, the technical scope of the present invention should be determined by the following claims.
100 : 통합 측정 장치 110 : 우량 측정부
120 : 수위 측정부 130 : 측정정보 분석부
140 : 통신부 150 : 저장부
160 : 제어부 200 : 관리서버
210 : 통신부 220 : 측정정보 관리부
230 : 통합 측정 장치 관리부 240 : 제어부
300 : 데이터베이스 400 : 관리자 단말100: integrated measuring device 110:
120: water level measuring unit 130: measurement information analyzing unit
140: communication unit 150:
160: control unit 200: management server
210: communication unit 220: measurement information management unit
230: integrated measuring device management unit 240:
300: Database 400: Administrator terminal
Claims (12)
수위측정용 전파를 생성하여 안테나를 통해 송출하고, 상기 안테나로 수신한 수면에 부딪혀 반사되는 신호를 토대로 수위정보를 산출하는 수위 측정부;를 포함하고,
상기 우량 측정부와 상기 수위 측정부에서 각각 송출되는 전파는 K 밴드 주파수 대역이며, 상기 우량정보와 상기 수위정보는 동시에 측정되는 것을 특징으로 하는 통합 측정 장치.A rainfall measuring unit for generating a radio wave for measuring rainfall, sending the rainwater through an antenna, calculating rainfall information based on a signal reflected by a target hit by the antenna, And
And a water level measuring unit for generating a radio wave for water level measurement and transmitting the radio wave through the antenna and calculating water level information based on a signal reflected by the water level received by the antenna,
Wherein the radio wave transmitted from the rain gauging section and the gauging section is a K-band frequency band, and the rain information and the water level information are simultaneously measured.
상기 통합 측정 장치는,
사전에 저장하고 있는 우량과 수위의 관계정보를 토대로 상기 우량 측정부에서 산출한 우량과 상기 수위 측정부에서 산출한 수위를 비교하고, 비교결과 상기 수위 측정부에서 산출한 우량 대비 수위의 상승 추세가 기 설정된 임계값을 초과하면 안테나 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나의 위치변경을 위한 구동제어신호를 생성하여 상기 우량 측정부로 출력하는 측정정보 분석부;를 더 포함하며,
상기 측정정보 분석부는, 상기 안테나의 위치 변경 이후 상기 우량 측정부에서 측정한 우량정보를 토대로 우량 측정범위 확대에 대한 이벤트 발생요인을 확인하는 것을 특징으로 하는 통합 측정 장치.The method according to claim 1,
The integrated measuring apparatus includes:
A comparison is made between the rainfall calculated by the rainfall measuring section and the water level calculated by the water level measuring section on the basis of the relationship between the rainfall and the water level stored in advance and an ascending trend of the rainfall water level calculated by the water level measuring section And a measurement information analyzing unit for generating a driving control signal for changing the position of the antenna including an antenna sending angle, a direction or a combination thereof when the predetermined threshold value is exceeded,
Wherein the measurement information analyzing unit identifies an event occurrence factor for enlarging the measurement range of the rainfall based on the rainfall information measured by the rainfall measuring unit after the position of the antenna is changed.
상기 통합 측정 장치는,
상기 우량 측정부에서 상기 측정정보 분석부로부터 입력받은 상기 안테나 구동제어신호를 토대로 안테나의 위치를 변경시킨 다음, 변경된 안테나를 통해 해당 관측대상지역으로 우량측정용 전파를 송출하고, 상기 안테나로 수신한 반사신호를 토대로 우량정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 통합 측정 장치.The method of claim 2,
The integrated measuring apparatus includes:
Wherein the rainfall measuring unit changes the position of the antenna on the basis of the antenna drive control signal received from the measurement information analyzing unit and sends radio waves for rainfall measurement to the observation target region through the antenna that has been changed, And calculates the goodness information based on the reflected signal.
상기 측정정보 분석부는,
인접한 지역에 설치된 적어도 하나 이상의 다른 통합 측정 장치로부터 제공받은 각각의 관측대상지역의 우량정보와 수위정보를 참조하여 상기 우량 측정부의 안테나 위치 변경을 위한 특정 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나 구동제어신호를 생성하고, 상기 생성한 안테나 구동제어신호를 상기 우량 측정부로 출력하는 것을 특징으로 하는 통합 측정 장치.The method of claim 2,
Wherein the measurement information analyzer comprises:
An antenna drive including a specific feed angle, a direction, or a combination thereof for changing the position of the antenna of the good measuring unit with reference to the good information and the water level information of each observation target area provided from at least one other integrated measuring apparatus installed in the adjacent area And outputs the generated antenna drive control signal to the high-quality measurement unit.
상기 우량 측정부는,
우량측정용 전파를 발생시키기 위한 펄스를 생성하는 제1 신호발생부;
상기 생성한 펄스를 변조하여 우량측정용 전파를 발생시켜 출력하는 제1 전파송신부;
상기 우량측정용 전파를 관측대상지역으로 송출하는 제1 안테나;
상기 제1 안테나를 통해 수신된 반사신호의 잡음 제거 및 중간 주파수 변환을 처리하는 제1 반사신호 수신부;
상기 제1 반사신호 수신부로부터 입력받은 신호를 토대로 반사도, 스펙트럼 폭, 교차상관계수, 차등반사도, 차등위상차 또는 이들의 조합을 포함한 변수를 추출하는 제1 신호처리부;
상기 추출한 변수를 토대로 관측대상지역의 우량정보를 산출하는 우량정보 산출부; 및
우량 측정범위 확대를 위한 이벤트 발생을 확인하는 측정정보 분석부로부터 입력되는 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나 구동제어신호를 토대로 상기 제1 안테나의 위치를 변경시키는 안테나 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 측정 장치.The method according to claim 1,
The high-
A first signal generator for generating a pulse for generating radio waves for measuring rainfall;
A first radio wave transmitting unit for modulating the generated pulse to generate a radio wave for measuring a good quality and outputting it;
A first antenna for transmitting the radio wave for measuring rainfall to a region to be observed;
A first reflection signal receiver for processing noise removal and intermediate frequency conversion of a reflection signal received through the first antenna;
A first signal processor for extracting a variable including a reflectivity, a spectrum width, a cross correlation coefficient, a differential reflectivity, a differential phase difference, or a combination thereof based on a signal received from the first reflection signal receiver;
An excellent information calculation unit for calculating rainfall information of an observation target area based on the extracted variables; And
And an antenna driving unit for changing a position of the first antenna based on an antenna driving control signal including a sending angle, a direction, or a combination thereof input from a measuring information analyzing unit for confirming occurrence of an event for widening a measuring range of goodness The integrated measuring device features.
상기 수위 측정부는,
수위측정용 전파를 발생시키기 위한 펄스를 생성하는 제2 신호발생부;
상기 생성한 펄스를 변조하여 수위측정용 전파를 발생시켜 출력하는 제2 전파송신부;
상기 수위측정용 전파를 관측대상지역으로 송출하는 제2 안테나;
상기 제2 안테나를 통해 수신된 반사신호의 잡음 제거 및 중간 주파수 변환을 처리하는 제2 반사신호 수신부;
상기 제2 반사신호 수신부로부터 입력받은 신호를 토대로 수신신호 강도, 반사도, 수면까지의 거리 또는 이들의 조합을 포함한 변수를 추출하는 제2 신호처리부; 및
상기 추출한 변수를 토대로 관측대상지역의 수위정보를 산출하는 수위정보 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 측정 장치.The method according to claim 1,
The level-
A second signal generator for generating a pulse for generating a radio wave for level measurement;
A second radio wave transmitting unit for modulating the generated pulse to generate and output a radio wave for level measurement;
A second antenna for transmitting the radio wave for level measurement to an observation target area;
A second reflection signal receiving unit for processing noise removal and intermediate frequency conversion of a reflection signal received through the second antenna;
A second signal processing unit for extracting a parameter including a received signal strength, a reflectivity, a distance to a water surface, or a combination thereof based on a signal received from the second reflected signal receiver; And
And a water level information calculation unit for calculating water level information of an observation target area based on the extracted variables.
상기 통합 측정 장치에서, 수위 측정부를 통해 수위측정용 전파를 생성하여 안테나를 통해 송출하고, 상기 안테나로 수신한 수면에 부딪혀 반사되는 신호를 토대로 수위정보를 산출하는 수위 측정 단계;를 포함하고,
상기 우량 측정 단계와 상기 수위 측정 단계에서 각각 송출되는 전파는 K 밴드 주파수 대역이며, 상기 우량정보와 상기 수위정보는 동시에 측정되는 것을 특징으로 하는 통합 측정 방법.In the integrated measuring apparatus, a rainfall measuring step of generating radio waves for rainfall measurement through a rainfall measuring unit, sending out radio waves through the antenna, and calculating rainfall information based on a signal reflected by a target received by the antenna; And
And a water level measuring step of generating a radio wave for water level measurement through the water level measuring unit in the integrated measuring apparatus, sending the radio wave through an antenna, and calculating water level information based on a signal reflected by the water level received by the antenna,
Wherein the radio waves transmitted in the rain measuring step and the water level measuring step are K-band frequency bands, and the rain information and the water level information are simultaneously measured.
상기 통합 측정 방법은,
상기 통합 측정 장치에서, 측정정보 분석부를 통해 사전에 저장하고 있는 우량과 수위의 관계정보를 토대로 상기 우량 측정 단계에서 산출한 우량과 상기 수위 측정 단계에서 산출한 수위를 비교하고, 상기 비교결과 상기 수위 측정 단계에서 산출한 우량 대비 수위의 상승 추세가 기 설정된 임계값을 초과하면 안테나 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나의 위치변경을 위한 구동제어신호를 생성하여 상기 우량 측정부로 출력하는 측정정보 분석 단계;를 더 포함하며,
상기 측정정보 분석 단계는, 상기 안테나의 위치 변경 이후 상기 우량 측정부에서 측정한 우량정보를 토대로 우량 측정범위 확대에 대한 이벤트 발생요인을 확인하는 이벤트 발생요인 확인 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 측정 방법.The method of claim 7,
The integrated measurement method includes:
The integrated measuring apparatus compares the rainfall calculated in the rainfall measuring step with the water level calculated in the water level measuring step on the basis of the relationship between the rainfall and the water level stored in advance through the measurement information analyzing unit, And generates a driving control signal for changing the position of the antenna including an antenna sending angle, a direction or a combination thereof when the rising trend of the water level relative to the rainfall calculated in the measuring step exceeds a predetermined threshold value, An analysis step,
The analyzing step may further include analyzing an event occurrence factor for identifying an event occurrence factor for enlarging the measurement range based on the quality information measured by the quality measuring unit after the position of the antenna is changed Integrated measurement method.
상기 통합 측정 방법은,
상기 우량 측정부를 통해 상기 측정정보 분석 단계에서 생성된 상기 안테나 구동제어신호를 토대로 안테나의 위치를 변경시키는 안테나 위치 변경 단계; 및
상기 안테나 위치 변경 단계를 통해 변경된 안테나를 통해 해당 관측대상지역으로 우량측정용 전파를 송출하고, 상기 안테나로 수신한 반사신호를 토대로 우량정보를 산출하는 우량 재측정 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 측정 방법.The method of claim 8,
The integrated measurement method includes:
An antenna position changing step of changing the position of the antenna based on the antenna drive control signal generated in the measurement information analysis step through the quality measurement unit; And
And a rainfall measuring step of radiating radio waves for rainfall measurement to the observation target area through the changed antenna through the antenna position changing step and calculating rainfall information based on the reflection signal received by the antenna .
상기 측정정보 분석 단계는,
상기 측정정보 분석부를 통해 인접한 지역에 설치된 적어도 하나 이상의 다른 통합 측정 장치로부터 제공받은 각각의 관측대상지역의 우량정보와 수위정보를 참조하여 상기 우량 측정부의 안테나 위치 변경을 위한 특정 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나 구동제어신호를 생성하고, 상기 생성한 안테나 구동제어신호를 상기 우량 측정부로 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 측정 방법.The method of claim 8,
The measurement information analysis step may include:
The measurement information analyzing unit refers to the rainfall information and the water level information of each observation target area provided from at least one or more other integrated measurement devices installed in an adjacent area to detect a specific delivery angle and directions for changing the antenna position of the rainfall measuring unit, Generating an antenna drive control signal including a combination of the antenna drive control signal and the antenna drive control signal, and outputting the generated antenna drive control signal to the rainfall measuring unit.
상기 우량 측정 단계는,
제1 신호발생부를 통해 우량측정용 전파를 발생시키기 위한 펄스를 생성하는 펄스 생성 단계;
상기 생성한 펄스를 제1 전파송신부를 통해 변조하여 우량측정용 전파를 발생시켜 출력하는 우량측정용 전파 발생 단계;
상기 우량측정용 전파를 제1 안테나를 통해 관측대상지역으로 송출하는 우량측정용 전파 송출 단계;
제1 반사신호 수신부를 통해 상기 제1 안테나로부터 수신한 반사신호의 잡음 제거 및 중간 주파수 변환을 처리하는 반사신호 수신 단계;
제1 신호처리부를 통해 상기 반사신호 수신 단계에서 처리된 신호로부터 반사도, 스펙트럼 폭, 교차상관계수, 차등반사도, 차등위상차 또는 이들의 조합을 포함한 변수를 추출하는 신호처리 단계; 및
상기 추출한 변수를 토대로 우량정보 산출부를 통해 관측대상지역의 우량정보를 산출하는 우량정보 산출 단계;를 포함하며,
상기 우량 측정 단계는,
안테나 구동부를 통해 우량 측정범위 확대를 위한 이벤트 발생을 확인하는 측정정보 분석부로부터 입력되는 송출각도, 방향 또는 이들의 조합을 포함한 안테나 구동제어신호를 토대로 상기 제1 안테나의 위치를 변경시키는 안테나 위치 변경 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 측정 방법.The method of claim 7,
Wherein the step of measuring the amount of rain comprises:
A pulse generating step of generating a pulse for generating a radio wave for measuring rainfall through a first signal generator;
A radio wave generating step for radio wave measurement for modulating the generated pulse through a first radio wave transmitting unit to generate and output radio wave for measuring a good quality;
A radio wave radiating step for radiating the radio wave for good measurement to the observation target area through the first antenna;
A reflection signal reception step of processing noise elimination and intermediate frequency conversion of a reflection signal received from the first antenna through a first reflection signal reception unit;
A signal processing step of extracting a parameter including a reflectivity, a spectral width, a cross correlation coefficient, a differential reflectance, a differential phase difference, or a combination thereof from the signal processed in the reception step of the reflected signal through the first signal processing unit; And
And a quality information calculation step of calculating quality information of the observation target area through the quality information calculation unit based on the extracted variables,
Wherein the step of measuring the amount of rain comprises:
An antenna position changing unit for changing the position of the first antenna based on an antenna driving control signal including a sending angle, a direction, or a combination thereof input from a measuring information analyzing unit for confirming occurrence of an event for enlarging a measurement range of a good through an antenna driving unit Further comprising the steps of:
상기 수위 측정 단계는,
제2 신호발생부를 통해 수위측정용 전파를 발생시키기 위한 펄스를 생성하는 펄스 생성 단계;
상기 생성한 펄스를 제2 전파송신부를 통해 변조하여 수위측정용 전파를 발생시켜 출력하는 수위측정용 전파 발생 단계;
상기 수위측정용 전파를 제2 안테나를 통해 관측대상지역으로 송출하는 수위측정용 전파 송출 단계;
제2 반사신호 수신부를 통해 상기 제2 안테나로부터 수신한 반사신호의 잡음 제거 및 중간 주파수 변환을 처리하는 반사신호 수신 단계;
제2 신호처리부를 통해 상기 반사신호 수신 단계에서 처리된 신호로부터 수신신호 강도, 반사도, 수면까지의 거리 또는 이들의 조합을 포함한 변수를 추출하는 신호처리 단계; 및
상기 추출한 변수를 토대로 수위정보 산출부를 통해 관측대상지역의 수위정보를 산출하는 수위정보 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 측정 방법.The method of claim 7,
Wherein the water level measuring step comprises:
A pulse generating step of generating a pulse for generating a radio wave for level measurement through a second signal generator;
Generating a radio wave for water level measurement by modulating the generated pulse through a second radio wave transmission unit to generate and output a radio wave for level measurement;
A radio wave transmitting step for radiating the radio wave for level measurement to a target area through a second antenna;
A reflection signal reception step of processing noise elimination and intermediate frequency conversion of a reflection signal received from the second antenna through a second reflection signal reception unit;
A signal processing step of extracting a variable including a received signal strength, a reflectivity, a distance to a water surface, or a combination thereof from a signal processed in the reception step of the reflected signal through a second signal processing unit; And
And a water level information calculation step of calculating water level information of the observation target area through the water level information calculation unit based on the extracted variables.
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KR1020170152699A KR101885671B1 (en) | 2017-11-16 | 2017-11-16 | A k band radar integrated measurement apparatus for rainfall and water level and method thereof |
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---|---|---|---|---|
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2017
- 2017-11-16 KR KR1020170152699A patent/KR101885671B1/en active IP Right Grant
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