KR101898395B1 - 저수조의 수위제어시스템과 수위제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저수조에 구비되는 수위센서가 고장나더라도 저수조의 수위 조절을 안정화시키고, 저수조에서의 오버플로우를 방지하며, 방출원으로의 유체 방출 중단을 방지하기 위한 저수지의 수위제어시스템과 수위제어방법에 관한 것이다.
이를 위해 저수조의 수위제어시스템은 유체가 저장되는 저수조와, 저수조에 저장된 유체의 수위를 감지하는 수위센서와, 공급원과 저수조를 연결하는 공급라인과, 저수조와 방출원을 연결하는 방출라인과, 공급라인 또는 방출라인에 구비되어 유체의 이송을 조절하는 구동유닛과, 고장 전의 수위센서가 감지한 수위를 바탕으로 시간데이터와 가상수위를 산출하고 시간데이터와 가상수위를 기준으로 구동유닛의 동작시간을 산출하여 수위센서의 고장에 따라 구동유닛의 동작을 제어하는 제어유닛을 포함한다.

Description

저수조의 수위제어시스템과 수위제어방법{LEVEL CONTROL SYSTEN AND LEVEL CONTROL METHOD OF STORAGE TANK}
본 발명은 저수조의 수위제어시스템과 수위제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 저수조에 구비되는 수위센서가 고장나더라도 저수조의 수위 조절을 안정화시키고, 저수조에서의 오버플로우를 방지하며, 방출원으로의 유체 방출 중단을 방지하기 위한 저수지의 수위제어시스템과 수위제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 저수조는 정수시설에서 공급되는 물을 임시 저장하는 곳으로, 물이 수용가 측에 공급되기 전에 거치는 곳이다. 저수조는 수용가 측에 공급되는 물의 급수량을 조절할 수 있어서 안정적으로 물을 공급할 수 있다.
이러한 저수조는 물의 정수량과 물의 공급량을 안정적으로 조절할 수 있다. 또한, 저수조는 급수 생산량과 소비량의 시간적 변동을 조절하거나, 저수조의 상류측 사고 발생에 대비할 수 있다. 또한, 저수조는 수용가 측에서의 물의 수압, 물의 유량 등을 안정적으로 유지시킬 수 있다.
통상 저수조의 수량은 1일 최대 급수량의 12시간 분량 이상을 표준으로 하되, 최소한의 소화 급수 및 여유 수량을 포함하여 최소 6시간 분량 이상의 저수량으로 설계될 수 있다.
하지만, 저수조에 구비되는 수위센서가 고장나는 경우, 저수조에 과다한 물이 공급되므로, 오버플로우가 발생되고, 저수조에 저장되는 물이 소실되어 불필요한 정수 비용을 낭비할 수 있다.
또한, 저수조에 구비되는 수위센서가 고장나는 경우, 저수조의 물이 모두 소진될 수 있으므로, 수용가에서는 단수가 발생할 수 있고, 물이 없는 저수조의 방출라인에서 녹이나 스케일의 발생이 증가할 수 있다. 그러면, 물의 재공급에 따라 수용가에서는 녹물의 배출을 위해 물의 사용량이 증가하므로, 물의 사용에 따른 추가 비용이 발생할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0709632호(발명의 명칭 : 정수시스템의 펌프 운영방법 및 그 장치, 2007. 04. 19. 공고)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정상 동작 상태에서 저수조에서의 수위 변화에 대한 데이터를 축적하였다가 수위센서의 고장시 데이터를 바탕으로 하는 시간의 함수를 이용하여 저수조에 구비되는 수위센서가 고장나더라도 저수조의 수위 조절을 안정화시키고, 저수조에서의 오버플로우를 방지하며, 방출원으로의 유체 방출 중단을 방지하기 위한 저수지의 수위제어시스템과 수위제어방법을 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 저수조의 수위제어시스템은 유체가 저장되는 저수조; 상기 저수조에 저장되는 유체의 수위를 감지하는 수위센서; 공급원과 상기 저수조를 연결하는 공급라인; 상기 저수조와 방출원을 연결하는 방출라인; 상기 공급라인 또는 상기 방출라인에 구비되어 유체의 이송을 조절하는 구동유닛; 및 고장 전의 상기 수위센서가 감지한 수위 및 감지시간을 바탕으로 시간데이터와 가상수위를 산출하고, 상기 시간데이터와 상기 가상수위를 기준으로 상기 구동유닛의 동작시간을 산출하여 상기 수위센서의 고장에 따라 상기 구동유닛의 동작을 제어하는 제어유닛;을 포함한다.
본 발명에 따른 저수조의 수위제어시스템은 유체가 저장되는 저수조에 구비된 수위센서의 고장에 따라 저수조의 수위를 조절하는 저수조의 수위제어시스템에 있어서, 상기 수위센서에서 감지하는 수위와 감지시간이 시계열 순으로 저장되는 데이터누적부; 상기 저수조의 수위에 대응하여 공급구간과 방출구간을 구분하여 각각의 구간에 대한 수위조절시간을 계산하는 데이터계산부; 상기 수위센서의 고장 여부를 감시하는 센서감시부; 상기 센서감시부에서 상기 수위센서의 고장이 감지되는 경우, 상기 데이터계산부에서 계산된 상기 수위조절시간을 바탕으로 구동유닛의 동작을 위한 가상수위를 계산하는 가상수위계산부; 상기 센서감시부에서 상기 수위센서의 고장이 감지하는 경우, 상기 저수조의 수위조절 상태를 감시하는 상태감시부; 상기 상태감시부의 감시 상태에 따라 상기 저수조에서의 수위와 상기 가상수위를 비교하는 수위비교부; 상기 수위비교부의 비교값을 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 가상시간을 계산하는 구동시간산출부; 및 상기 구동시간산출부에서 계산된 상기 가상시간을 바탕으로 상기 구동유닛의 동작시간을 제어하는 구동제어부;를 포함한다.
여기서, 상기 데이터계산부는, 상기 수위센서의 정상 동작에 따라 상기 데이터누적부에 저장된 수위와 감지시간을 바탕으로 상기 저수조의 유체 공급시간을 계산하는 공급시간계산부; 상기 수위센서의 정상 동작에 따라 상기 데이터누적부에 저장된 수위와 감지시간을 바탕으로 상기 저수조의 유체 방출시간을 계산하는 방출시간계산부; 상기 공급시간계산부에서 계산되는 상기 공급시간에 대한 평균공급시간을 계산하는 평균공급시간계산부; 상기 방출시간계산부에서 계산되는 상기 방출시간에 대한 평균방출시간을 계산하는 평균방출시간계산부; 상기 공급시간 또는 상기 방출시간에서 가장 긴 최고시간을 추출하는 최고시간추출부; 및 상기 공급시간 또는 상기 방출시간에서 가장 짧은 최저시간을 추출하는 최저시간추출부;를 포함한다.
여기서, 상기 가상수위계산부는, 상기 최고시간과 상기 평균공급시간과 상기 평균방출시간을 바탕으로 제1높이를 계산하는 제1높이계산부; 상기 최저시간과 상기 평균공급시간과 상기 평균방출시간을 바탕으로 제2높이를 계산하는 제2높이계산부; 상기 제1높이와 상기 제2높이를 비교하는 높이비교부; 및 상기 높이비교부의 비교값을 바탕으로 상기 가상수위를 산출하는 높이산출부;를 포함한다.
여기서, HH는 상기 최고수위이고, LL은 상기 최저수위이며, ST는 상기 평균공급시간이고, DT는 상기 평균방출시간이며, HDT는 상기 최고시간 중 상기 방출시간을 기준으로 하는 최고방출시간이고, LDT는 상기 최저시간 중 상기 방출시간을 기준으로 하는 최저방출시간이며, H0은 상기 저수조에서 상기 유체를 방출하기 위한 방출수위이고, L0은 상기 저수조로 상기 유체를 공급하기 위한 공급수위며, H01은 단위주기당 상승높이이고, H02는 단위주기당 하강높이이며, H0-L0은 상기 저수조의 구동수위라고 한다.
이때, 상기 제1높이(H1)는, 가상의 최고 높이이고,
Figure 112017111206283-pat00001
,
Figure 112017111206283-pat00002
인 관계식을 이용하여 계산된다.
또한, 상기 제2높이(H2)는, 가상의 최저 높이이고,
Figure 112017111206283-pat00003
,
Figure 112017111206283-pat00004
인 관계식을 이용하여 계산된다.
여기서, 상기 높이산출부는, 상기 제1높이와 상기 제2높이를 비교하여 상기 제1높이가 상기 제2높이보다 작은 경우, 상기 제2높이를 적용하여 상기 가상수위를 산출하고, 상기 제1높이가 상기 제2높이와 같거나 큰 경우, 상기 제1높이와 상기 제2높이의 평균높이를 적용하여 상기 가상수위를 산출한다.
여기서, 상기 구동시간산출부는, 상기 저수조에 유체가 공급되는 과정에서 상기 수위센서의 고장직전수위가 상기 가상수위와 상기 구동수위의 합과 같거나 큰 경우, 수위 차이를 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 제1가상시간을 산출하는 제1시간산출부; 상기 저수조에 유체가 공급되는 과정에서 상기 수위센서의 고장직전수위가 상기 가상수위와 상기 구동수위의 합보다 작은 경우, 수위 차이를 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 제2가상시간을 산출하는 제2시간산출부; 상기 저수조의 유체가 방출되는 과정에서 상기 수위센서의 고장직전수위가 상기 가상수위보다 큰 경우, 수위 차이를 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 제3가상시간을 산출하는 제3시간산출부; 및 상기 저수조의 유체가 방출되는 과정에서 상기 수위센서의 고장직전수위가 상기 가상수위와 같거나 작은 경우, 수위 차이를 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 제4가상시간을 산출하는 제4시간산출부;를 포함한다.
여기서, 상기 구동제어부는, 상기 저수조의 유체 공급을 차단하고, 상기 평균방출시간과 상기 제1가상시간을 더한 값으로 상기 저수조의 유체 방출을 실시한 다음, 상기 평균공급시간과 상기 평균방출시간이 반복되도록 상기 구동유닛의 제1동작시간을 제어하는 제1구동제어부; 상기 제2가상시간으로 상기 저수조에 유체를 더 공급한 다음, 상기 평균방출시간과 상기 평균공급시간이 반복되도록 상기 구동유닛의 제2동작시간을 제어하는 제2구동제어부; 상기 제3가상시간으로 상기 저수조의 유체를 더 방출한 다음, 상기 평균공급시간과 상기 평균방출시간이 반복되도록 상기 구동유닛의 제3동작시간을 제어하는 제3구동제어부; 및 상기 평균공급시간과 상기 제4가상시간을 더한 값으로 상기 저수조의 유체 공급을 실시한 다음, 상기 평균방출시간과 상기 평균공급시간이 반복되도록 상기 구동유닛의 제4동작시간을 제어하는 제4구동제어부;를 포함한다.
여기서, 상기 저수조가 정수시설에 설치되는 경우, 상기 구동유닛은 공급라인에 설치되는 공급유닛을 포함하고, 상기 제어유닛은 가상수위를 바탕으로 상기 공급유닛의 동작을 제어하여 상기 공급라인을 개폐하거나 상기 공급라인의 개도를 조절한다.
또한, 상기 저수조가 오수시설에 설치되는 경우, 상기 구동유닛은 방출라인에 설치되는 방출유닛을 포함하고, 상기 제어유닛은 가상수위를 바탕으로 상기 방출유닛의 동작을 제어하여 상기 방출라인을 개폐하거나 상기 방출라인의 개도를 조절한다.
본 발명에 따른 저수조의 수위제어방법은 유체가 저장되는 저수조에 구비된 수위센서의 고장에 따라 저수조의 수위를 조절하는 저수조의 수위제어방법에 있어서, 상기 수위센서에서 감지하는 수위와 감지시간이 시계열 순으로 저장되는 데이터누적단계; 상기 저수조의 수위에 대응하여 공급구간과 방출구간을 구분하여 각각의 구간에 대한 수위조절시간을 계산하는 데이터계산단계; 상기 수위센서의 고장 여부를 감시하는 센서감시단계; 상기 센서감시단계를 거쳐 상기 수위센서의 고장이 감지되는 경우, 상기 데이터계산단계를 거쳐 계산된 상기 수위조절시간을 바탕으로 구동유닛의 동작을 위한 가상수위를 계산하는 가상수위계산단계; 상기 센서감시단계를 거쳐 상기 수위센서의 고장이 감지되는 경우, 상기 저수조의 수위조절 상태를 감시하는 상태감시단계; 상기 상태감시단계의 감시 상태에 따라 상기 저수조에서의 수위와 상기 가상수위를 비교하는 수위비교단계; 상기 수위비교단계의 비교값을 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 가상시간을 계산하는 구동시간산출단계; 및 상기 구동시간산출단계를 거쳐 계산된 상기 가상시간을 바탕으로 상기 구동유닛을 동작시간을 제어하는 구동제어단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 저수조의 수위제어시스템과 수위제어방법에 따르면, 저수조에 구비되는 수위센서가 고장나더라도 저수조의 수위 조절을 안정화시키고, 저수조에서의 오버플로우를 방지하며, 방출원으로의 유체 방출 중단을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 수위센서의 고장에 대비하여 수위센서에서 측정되는 값을 시계열 순으로 저장하고, 수위조절에 필요한 데이터를 미리 계산해놓음으로써, 수위센서의 고장에 따라 데이터의 계산에 소요되는 시간을 절약할 수 있고, 수위센서의 고장에 신속하게 대처할 수 있다.
또한, 본 발명은 가상수위가 가상의 공급수위에 대응되므로, 유체가 저수조 및 방출라인에서 모두 방출되는 것을 방지하고, 방출원에서의 단수를 방지하며, 수위센서의 수리기간 동안 방출원으로 유체를 안정적으로 공급하며, 방출라인의 유체 소진에 따라 방출라인에서 녹이나 스케일이 발생되는 것을 방지하여, 오염된 물의 배출을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 가상수위가 가상의 공급수위에 대응되므로, 유체가 저수조에서 오버플로우되는 것을 방지하고, 오버플로우에 대한 청소 및 유지관리를 간편하게 하며, 공급원에서의 유체 공급을 안정화시키고, 수위센서의 수리기간 동안 공급원에서 공급되는 유체를 안정적으로 저장하여 방출원에 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템에서 저수조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템에서 저수조 중 배수지에서 시간에 따른 수위 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템에서 저수조 중 오수처리조에서 시간에 따른 수위 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템에서 제어유닛의 세부 구성을 도시한 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템에서 데이터계산부의 세부 구성을 도시한 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어방법에서 데이터계산단계를 도시한 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 저수조의 수위제어시스템과 수위제어방법의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템은 수위센서(20)가 고장나더라도 공급원(30)으로부터 공급되는 유체를 안정적으로 저장함은 물론 저장된 유체를 계속적으로 방출원(50)에 전달할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템은 유체가 저장되는 저수조(10)에 구비된 수위센서(20)의 고장이 나더라도 저수조(10)의 수위를 안정적으로 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템은 유체가 저장되는 저수조(10)와, 저수조(10)에 저장되는 유체의 수위를 감지하는 수위센서(20)와, 공급원(30)과 저수조(10)를 연결하는 공급라인(41)과, 저수조(10)와 방출원(50)을 연결하는 방출라인(61)과, 공급라인(41) 또는 방출라인(61)에 구비되어 유체의 이송을 조절하는 구동유닛과, 고장 전의 수위센서가 감지한 수위와 감지시간을 바탕으로 시간데이터와 가상수위를 산출하고 시간데이터와 가상수위를 기준으로 구동유닛의 동작시간을 산출하여 수위센서(20)에 고장이 발생한 상황에서도 구동유닛의 동작을 제어하는 제어유닛(70)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템은 저수조(10)가 정수시설에 설치되는 경우에 해당된다.
저수조(10)가 정수시설에 설치되는 경우, 공급원(30)은 정수장이 되고, 방출원(50)은 수용가가 되며, 구동유닛은 공급라인(41)에 설치되는 공급유닛(40)을 포함하고, 제어유닛(70)은 공급유닛(40)의 동작을 제어하여 공급라인(41)을 개폐하거나 공급라인(41)의 개구의 정도를 조절하는 개도를 조절할 수 있다. 또한, 구동유닛은 방출라인(61)에 설치되는 방출유닛(60)을 더 포함하고, 제어유닛(70)은 방출유닛(60)의 동작을 제어하여 방출라인(61)을 개폐하거나 방출라인(61)의 개도를 조절할 수 있다.
그러면, 도 3에 도시된 바와 같이 수위센서(20)가 방출수위(H0)를 감지하면, 공급유닛(40)의 동작 해제(VOFF)에 따라 공급라인(41)이 폐쇄되어 공급원(30)의 유체가 저수조(10)로 공급되는 것이 차단되고, 저수조(10)의 유체는 방출라인(61)을 따라 자연 방출되므로, 저수조(10)의 수위가 내려간다. 또한, 수위센서(20)가 공급수위(L0)를 감지하면, 공급유닛(40)의 동작(VON)에 따라 공급라인(41)이 개방되거나 공급라인(41)의 개도가 조절되어 공급원(30)의 유체가 저수조(10)로 공급되고, 저수조(10)의 유체는 방출라인(61)을 따라 자연 방출되면서, 저수조(10)의 수위가 올라간다. 저수조(10)의 유체 방출을 위해 방출유닛(60) 또는 방출원(50)에 구비되는 구동부(미도시)가 동작될 수 있다. 여기서, 공급시간은 STN(N=1, 2, 3, ... 과 같이 증가하는 자연수)으로 나타내고, "N"은 감지시간의 경과와 함께 순차적으로 증가한다. 또한, 방출시간은 DTN(N-1, 2, 3, ... 과 같이 증가하는 자연수)로 으로 나타내고, "N"은 감지시간의 경과와 함께 순차적으로 증가한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템에서는 공급시간과 방출시간이 교대로 반복된다.
수위센서(20)에는 저수조(10)에 저장되는 유체의 최고수위(HH)를 감지하는 최고접점과, 저수조(10)에 저장되는 유체의 방출수위(H0)를 감지하는 방출접점과, 저수조(10)에 저장되는 유체의 공급수위(L0)를 감지하는 공급접접과, 저수조(10)에 저장되는 유체의 최저수위(LL)를 감지하는 최저접점이 포함될 수 있다. 구동수위는 단위주기를 기준으로 방출수위(H0)와 공급수위(L0) 사이의 차이로써, 수위센서(20)에 의해 기설정되는 값이다.
여기서, 제어유닛(70)은 수위센서(20)에서 감지되는 수위와 감지시간이 시계열 순으로 저장되는 데이터누적부(71)와, 저수조(10)의 수위에 대응하여 공급구간과 방출구간을 구분하여 각각의 구간에 대한 수위조절시간을 계산하는 데이터계산부(73)와, 수위센서(20)의 고장 여부를 감시하는 센서감시부(72)와, 센서감시부(72)에서 수위센서(20)의 고장이 감지되는 경우 데이터계산부(73)에서 계산된 수위조절시간을 바탕으로 구동유닛의 동작을 위한 가상수위를 계산하는 가상수위계산부(741)와, 센서감시부(72)에서 수위센서(20)의 고장이 감지되는 경우 저수조(10)의 수위조절 상태를 감시하는 상태감시부(74)와, 상태감시부(74)의 감시 상태에 따라 저수조(10)에서의 수위와 가상수위를 비교하는 수위비교부(75)와, 수위비교부(75)의 비교값을 바탕으로 구동유닛의 동작에 필요한 가상시간을 계산하는 구동시간산출부(76)와, 구동시간산출부(76)에서 계산된 가상시간을 바탕으로 구동유닛의 동작시간을 제어하는 구동제어부(77)를 포함할 수 있다.
데이터누적부(71)는 수위센서(20)의 공급접점과 방출접점의 감지에 대응하여 해당 수위와 함께 감지시간이 매칭된 상태로 시계열 순으로 저장될 수 있다.
데이터계산부(73)는 데이터누적부(71)에 저장된 수위와 감지시간을 바탕으로 저수조(10)의 유체 공급시간을 계산하는 공급시간계산부(731)와, 데이터누적부(71)에 저장된 수위와 감지시간을 바탕으로 저수조(10)의 유체 방출시간을 계산하는 방출시간계산부(732)와, 공급시간계산부(731)에서 계산되는 공급시간에 대한 평균공급시간(ST)을 계산하는 평균공급시간계산부(733)와, 방출시간계산부(732)에서 계산되는 방출시간에 대한 평균방출시간(DT)을 계산하는 평균방출시간계산부(734)와, 공급시간 또는 방출시간에서 가장 긴 최고시간(HT)을 추출하는 최고시간추출부(735)와, 공급시간 또는 방출시간에서 가장 짧은 최저시간(LT)을 추출하는 최저시간추출부(736)를 포함할 수 있다.
데이터계산부(73)는 수위센서(20)의 정상 동작에 따라 동작될 수 있다. 데이터계산부(73)는 수위센서(20)의 고장 여부를 감시하기 전에 동작될 수 있다.
여기서, 최고시간추출부(735)는 공급시간에서 가장 긴 최고시간(HT)을 추출하는 최고공급시간추출부와, 방출시간에서 가장 긴 최고시간(HT)을 추출하는 최고방출시간추출부로 구분할 수 있다.
또한, 최저시간추출부(736)는 공급시간에서 가장 짧은 최저시간(LT)을 추출하는 최저공급시간추출부와, 방출시간에서 가장 짧은 최저시간(LT)을 추출하는 최저방출시간추출부로 구분할 수 있다.
가상수위계산부(741)는 최고시간(HT)과 평균공급시간(ST)과 평균방출시간(DT)을 바탕으로 제1높이(H1)를 계산하는 제1높이계산부와, 최저시간(LT)과 평균공급시간(ST)과 평균방출시간(DT)을 바탕으로 제2높이(H2)를 계산하는 제2높이계산부와, 제1높이(H1)와 제2높이(H2)를 비교하는 높이비교부와, 높이비교부의 비교값을 바탕으로 가상수위를 산출하는 높이산출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템은 저수조(10)가 정수시설에 설치되는 것이므로, 가상수위에 대하여 제1높이(H1)는 가상의 최고 높이이고, 제2높이(H2)는 가상의 최저 높이를 나타낼 수 있다.
이때, 유체가 방출되는 시간이 긴 것으로 가정할 경우, 평균적인 시간을 최고시간에 빚대면, 제1높이(H1)에 대하여,
Figure 112017111206283-pat00005
,
Figure 112017111206283-pat00006
인 관계식을 이용할 수 있다.
또한, 유체가 방출되는 시간이 짧은 것으로 가정할 경우, 평균적인 시간을 최소시간에 빚대면, 제2높이(H2)에 대하여
Figure 112017111206283-pat00007
,
Figure 112017111206283-pat00008
인 관계식을 이용할 수 있다.
여기서, HH는 최고수위이고, LL은 최저수위이며, ST는 평균공급시간이고, DT는 평균방출시간이며, HDT는 최고시간 중 방출시간을 기준으로 하는 최고방출시간이고, LDT는 최저시간 중 방출시간을 기준으로 하는 최저방출시간이며, H는 저수조에서 유체를 방출하기 위한 방출수위이고, L은 저수조로 유체를 공급하기 위한 공급수위며, H01은 단위주기당 가상의 상승높이이고, H02는 단위주기당 가상의 하강높이이며, H-L은 저수조의 구동수위를 나타낸다.
이때, 유체는 구동유닛 중 공급유닛(40)의 동작에 따라 저수조(10)에 공급되므로, 평균적인 시간을 계산할 때, 최고방출시간(HDT)과 최저방출시간(LDT)와 평균공급시간(ST)을 적용하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 가상수위는 수위센서(20)의 고장에 대응하여 저수조(10)의 공급수위를 가상으로 설정함으로써, 제어유닛(70)은 가상수위를 바탕으로 구동유닛 중 공급유닛(40)의 동작을 제어하여 공급라인(41)을 개폐하거나 또는 공급라인(41)의 개도를 조절할 수 있다.
높이산출부는 제1높이(H1)와 제2높이(H2)의 비교에 따라 가상수위를 산출한다. 좀더 자세하게, 가상수위는 가상의 공급수위와 같거나 커야 하는 전제를 바탕으로 한다. 따라서, 제1높이(H1)가 제2높이(H2)보다 작은 경우, 제2높이(H2)를 적용하여 가상수위를 산출할 수 있다. 또한, 제1높이(H1)가 제2높이(H2)와 같거나 큰 경우, 제1높이(H1)와 제2높이(H2)의 평균높이를 적용하여 가상수위를 산출할 수 있다.
상태감시부(74)는 구동유닛의 동작 여부를 통해 공급 상태인지 방출 상태인지를 감시할 수 있다.
수위비교부(75)는 공급 상태에 대응하여 수위센서(20)의 고장직전수위를 가상수위와 구동수위의 합과 비교하는 공급수위비교부(751)와, 방출 상태에 대응하여 수위센서(20)의 고장직전수위를 가상수위와 비교하는 방출수위비교부(752)로 구분할 수 있다.
공급수위비교부(751)의 비교 결과, 저수조(10)에 유체가 공급되는 과정에서 수위센서(20)의 고장직전수위가 가상수위와 구동수위의 합과 같거나 큰 경우는 저수조(10)에 공급되는 유체가 공급과잉 상태임을 나타내고, 저수조(10)에 유체가 공급되는 과정에서 수위센서(20)의 고장직전수위가 가상수위와 구동수위의 합보다 작은 경우는 저수조(10)에 공급되는 유체가 공급부족 상태임을 나타낸다.
또한, 방출수위비교부(752)의 비교 결과, 저수조(10)의 유체가 방출되는 과정에서 수위센서(20)의 고장직전수위가 가상수위보다 큰 경우는 저수조(10)에서 방출되는 유체가 방출부족 상태임을 나타내고, 저수조(10)의 유체가 방출되는 과정에서 수위센서(20)의 고장직전수위가 가상수위와 같거나 작은 경우는 방출과잉 상태임을 나타낸다.
이에 따라, 구동시간산출부(76)는 공급과잉 상태에 대응하여 수위 차이를 바탕으로 구동유닛의 동작에 필요한 제1가상시간을 산출하는 제1시간산출부(761)와, 공급부족 상태에 대응하여 수위 차이를 바탕으로 구동유닛의 동작에 필요한 제2가상시간을 산출하는 제2시간산출부(762)와, 방출부족 상태에 대응하여 수위 차이를 바탕으로 구동유닛의 동작에 필요한 제3가상시간을 산출하는 제3시간산출부(763)와, 방출과잉 상태에 대응하여 수위 차이를 바탕으로 구동유닛의 동작에 필요한 제4가상시간을 산출하는 제4시간산출부(764)를 포함할 수 있다.
제1가상시간에 대하여 평균방출시간(DT) : 구동수위 = 제1가상시간 : 공급과잉수위인 관계식을 이용한다. 여기서, 공급과잉수위는 고장직전수위에서 가상수위와 구동수위를 뺀 값으로 나타낸다.
제2가상시간에 대하여 평균공급시간(ST) : 구동수위 = 제2가상시간 : 공급부족수위인 관계식을 이용한다. 여기서, 공급부족수위는 가상수위와 구동수위의 합에서 고장직전수위를 뺀 값으로 나타낸다.
제3가상시간에 대하여 평균공급시간(ST) : 구동수위 = 제3가상시간 : 방출부족수위인 관계식을 이용한다. 여기서, 방출부족수위는 고장직전수위에서 가상수위를 뺀 값으로 나타낸다.
제4가상시간에 대하여 평균방출시간(DT) : 구동수위 = 제4가상시간 : 방출과잉수위인 관계식을 이용한다. 여기서, 방출과잉수위는 가상수위에서 고장직전수위를 뺀 값으로 나타낸다.
구동제어부(77)는 공급과잉 상태에 대응하여 구동유닛의 제1동작시간을 제어하는 제1구동제어부(771)와, 공급부족 상태에 대응하여 구동유닛의 제2동작시간을 제어하는 제2구동제어부(772)와, 방출부족 상태에 대응하여 구동유닛의 제3동작시간을 제어하는 제3구동제어부(773)와, 방출과잉 상태에 대응하여 구동유닛의 제4동작시간을 제어하는 제4구동제어부(774)를 포함할 수 있다.
제1구동제어부(771)는 저수조(10)의 유체를 더 방출하기 위해 저수조(10)의 유체 공급을 차단하고, 평균방출시간(DT)과 제1가상시간을 더한 값으로 저수조(10)의 유체 방출을 실시한 다음, 평균공급시간(ST)과 평균방출시간(DT)이 반복되도록 구동유닛의 제1동작시간을 제어할 수 있다.
제2구동제어부(772)는 추가적으로 저수조(10)에 유체를 공급하기 위해 제2가상시간으로 저수조(10)에 유체를 더 공급한 다음, 평균방출시간(DT)과 평균공급시간(ST)이 반복되도록 구동유닛의 제2동작시간을 제어할 수 있다.
제3구동제어부(773)는 추가적으로 저수조(10)의 유체를 방출하기 위해 제3가상시간으로 저수조(10)의 유체를 더 방출한 다음, 평균공급시간(ST)과 평균방출시간(DT)이 반복되도록 구동유닛의 제3동작시간을 제어할 수 있다.
제4구동제어부(774)는 저수조(10)에 유체를 더 공급하기 위해 평균공급시간(ST)과 제4가상시간을 더한 값으로 저수조(10)의 유체 공급을 실시한 다음, 평균방출시간(DT)과 평균공급시간(ST)이 반복되도록 구동유닛의 제4동작시간을 제어할 수 있다.
지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 저수지의 수위제어방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 저수지의 수위제어방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 저수지의 수위제어시스템을 이용하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 저수지의 수위제어방법의 각 단계는 본 발명의 일 실시예에 따른 저수지의 수위제어시스템의 각 구성의 동작에 따라 실시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저수지의 수위제어방법은 수위센서(20)에서 감지하는 수위와 감지시간이 시계열 순으로 저장되는 데이터누적단계(S1)와, 저수조(10)의 수위에 대응하여 공급구간과 방류구간을 구분하여 각각의 구간에 대한 수위조절시간을 계산하는 데이터계산단계(S3)와, 수위센서(20)의 고장 여부를 감시하는 센서감시단계(S2)와, 센서감시단계(S2)를 거쳐 수위센서(20)의 고장이 감지되는 경우 데이터계산단계(S3)를 거쳐 계산된 수위조절시간을 바탕으로 구동유닛의 동작을 위한 가상수위를 계산하는 가상수위계산단계(S4-1)와, 센서감시단계(S2)를 거쳐 수위센서(20)의 고장이 감지되는 경우 저수조(10)의 수위조절 상태를 감시하는 상태감시단계(S4)와, 상태감시단계(S4)의 감시 상태에 따라 저수조(10)에서의 수위와 가상수위를 비교하는 수위비교단계(S5)와, 수위비교단계(S5)의 비교값을 바탕으로 구동유닛의 동작에 필요한 가상시간을 계산하는 구동시간산출단계(S6)와, 구동시간산출단계(S6)를 거쳐 계산된 가상시간을 바탕으로 구동유닛의 동작시간을 제어하는 구동제어단계(S7)를 포함할 수 있다.
데이터누적단계(S1)는 수위센서(20)의 공급접점과 방출접점의 감지에 대응하여 해당 수위와 함께 감지시간이 매칭된 상태로 데이터누적부(71)에 시계열 순으로 저장될 수 있다.
여기서, 데이터계산단계(S3)는 데이터계산부(73)의 구성에 대응하여 공급시간계산단계(S31)와, 방류시간계산단계(S32)와, 평균공급시간계산단계(S33)와, 평균방출시간계산단계(S34)와, 최고시간추출단계(S35)와, 최저시간추출단계(S36)를 포함할 수 있다. 데이터계산단계(S3)의 실시 시점을 한정하는 것은 아니고, 수위센서(20)의 고장이 발생하기 전에 실시되면 충분하다.
다른 표현으로, 데이터계산단계(S3)는 데이터누적단계(S1)에 저장된 수위와 감지시간을 바탕으로 저수조(10)의 유체 공급시간을 계산하는 공급시간계산단계(S31)와, 데이터누적단계(S1)에 저장된 수위와 감지시간을 바탕으로 저수조(10)의 유체 방출시간을 계산하는 방류시간계산단계(S32)와, 공급시간계산단계(S31)에서 계산되는 공급시간에 대한 평균공급시간(ST)을 계산하는 평균공급시간계산단계(S33)와, 방출시간계산단계(S32)에서 계산되는 방출시간에 대한 평균방출시간(DT)을 계산하는 평균방출시간계산단계(S34)와, 공급시간 또는 방출시간에서 가장 긴 최고시간(HT)을 추출하는 최고시간추출단계(S35)와, 공급시간 또는 방출시간에서 가장 짧은 최저시간(LT)을 추출하는 최저시간추출단계(S36)를 포함할 수 있다.
데이터계산단계(S3)는 수위센서(20)의 정상 동작에 따라 동작될 수 있다. 데이터계산단계(S3)는 수위센서(20)의 고장 여부를 감시하기 전에 동작될 수 있다.
여기서, 최고시간추출단계(S35)는 공급시간에서 가장 긴 최고시간(HT)을 추출하는 최고공급시간추출부와, 방출시간에서 가장 긴 최고시간(HT)을 추출하는 최고방출시간추출부로 구분할 수 있다.
또한, 최저시간추출단계(S36)는 공급시간에서 가장 짧은 최저시간(LT)을 추출하는 최저공급시간추출부와, 방출시간에서 가장 짧은 최저시간(LT)을 추출하는 최저방출시간추출부로 구분할 수 있다.
또한, 가상수위계산단계(S4-1)는 가상수위계산부(741)의 구성에 대응하여 제1높이계산단계와, 제2높이계산단계와, 높이비교단계와, 높이산출단계를 포함할 수 있다.
가상수위계산단계(S41)는 최고시간(HT)과 평균공급시간(ST)과 평균방출시간(DT)을 바탕으로 제1높이(H1)를 계산하는 제1높이계산단계와, 최저시간(LT)과 평균공급시간(ST)과 평균방출시간(DT)을 바탕으로 제2높이(H2)를 계산하는 제2높이계산단계와, 제1높이(H1)와 제2높이(H2)를 비교하는 높이비교단계와, 높이비교단계의 비교값을 바탕으로 가상수위를 산출하는 높이산출단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템은 저수조(10)가 정수시설에 설치되는 것이므로, 가상수위에 대하여 제1높이(H1)는 가상의 최고 높이이고, 제2높이(H2)는 가상의 최저 높이를 나타낼 수 있다.
이때, 유체가 방출되는 시간이 긴 것으로 가정할 경우, 평균적인 시간을 최고시간에 빚대면, 제1높이(H1)에 대하여,
Figure 112017111206283-pat00009
,
Figure 112017111206283-pat00010
인 관계식을 이용할 수 있다.
또한, 유체가 방출되는 시간이 짧은 것으로 가정할 경우, 평균적인 시간을 최소시간에 빚대면, 제2높이(H2)에 대하여
Figure 112017111206283-pat00011
,
Figure 112017111206283-pat00012
인 관계식을 이용할 수 있다.
여기서, HH는 최고수위이고, LL은 최저수위이며, ST는 평균공급시간이고, DT는 평균방출시간이며, HDT는 최고시간 중 방출시간을 기준으로 하는 최고방출시간이고, LDT는 최저시간 중 방출시간을 기준으로 하는 최저방출시간이며, H는 저수조에서 유체를 방출하기 위한 방출수위이고, L은 저수조로 유체를 공급하기 위한 공급수위며, H01은 단위주기당 가상의 상승높이이고, H02는 단위주기당 가상의 하강높이이며, H-L은 저수조의 구동수위를 나타낸다.
상태감시단계(S4)는 구동유닛의 동작 여부를 통해 공급 상태인지 방출 상태인지를 감시할 수 있다.
또한, 수위비교단계(S5)는 수위비교부(75)의 구성에 대응하여 공급수위비교단계(S51)와, 방출수위비교단계(S52)를 포함할 수 있다.
수위비교단계(S5)는 공급 상태에 대응하여 수위센서(20)의 고장직전수위를 가상수위와 구동수위의 합과 비교하는 공급수위비교단계(S51)와, 방출 상태에 대응하여 수위센서(20)의 고장직전수위를 가상수위와 비교하는 방출수위비교단계(S52)로 구분할 수 있다.
공급수위비교단계(S51)의 비교 결과, 저수조(10)에 유체가 공급되는 과정에서 수위센서(20)의 고장직전수위가 가상수위와 구동수위의 합과 같거나 큰 경우는 저수조(10)에 공급되는 유체가 공급과잉 상태임을 나타내고, 저수조(10)에 유체가 공급되는 과정에서 수위센서(20)의 고장직전수위가 가상수위와 구동수위의 합보다 작은 경우는 저수조(10)에 공급되는 유체가 공급부족 상태임을 나타낸다.
또한, 방출수위비교단계(S52)의 비교 결과, 저수조(10)의 유체가 방출되는 과정에서 수위센서(20)의 고장직전수위가 가상수위보다 큰 경우는 저수조(10)에서 방출되는 유체가 방출부족 상태임을 나타내고, 저수조(10)의 유체가 방출되는 과정에서 수위센서(20)의 고장직전수위가 가상수위와 같거나 작은 경우는 방출과잉 상태임을 나타낸다.
또한, 구동시간산출단계(S6)는 구동시간산출부(76)의 구성에 대응하여 제1시간산출단계(S61)와, 제2시간산출단계(S62)와, 제3시간산출단계(S63)와, 제4시간산출단계(S64)를 포함할 수 있다.
다른 표현으로, 구동시간산출단계(S6)는 공급과잉 상태에 대응하여 수위 차이를 바탕으로 구동유닛의 동작에 필요한 제1가상시간을 산출하는 제1시간산출단계(S61)와, 공급부족 상태에 대응하여 수위 차이를 바탕으로 구동유닛의 동작에 필요한 제2가상시간을 산출하는 제2시간산출단계(S62)와, 방출부족 상태에 대응하여 수위 차이를 바탕으로 구동유닛의 동작에 필요한 제3가상시간을 산출하는 제3시간산출단계(S63)와, 방출과잉 상태에 대응하여 수위 차이를 바탕으로 구동유닛의 동작에 필요한 제4가상시간을 산출하는 제4시간산출단계(S64)를 포함할 수 있다.
제1가상시간에 대하여 평균방출시간(DT) : 구동수위 = 제1가상시간 : 공급과잉수위인 관계식을 이용한다. 여기서, 공급과잉수위는 고장직전수위에서 가상수위와 구동수위를 뺀 값으로 나타낸다.
제2가상시간에 대하여 평균공급시간(ST) : 구동수위 = 제2가상시간 : 공급부족수위인 관계식을 이용한다. 여기서, 공급부족수위는 가상수위와 구동수위의 합에서 고장직전수위를 뺀 값으로 나타낸다.
제3가상시간에 대하여 평균공급시간(ST) : 구동수위 = 제3가상시간 : 방출부족수위인 관계식을 이용한다. 여기서, 방출부족수위는 고장직전수위에서 가상수위를 뺀 값으로 나타낸다.
제4가상시간에 대하여 평균방출시간(DT) : 구동수위 = 제4가상시간 : 방출과잉수위인 관계식을 이용한다. 여기서, 방출과잉수위는 가상수위에서 고장직전수위를 뺀 값으로 나타낸다.
또한, 구동제어단계(S7)는 구동제어부(77)의 구성에 대응하여 제1구동제어단계(S71)와 제2구동제어단계(S72)와, 제3구동제어단계(S73)와, 제4구동제어단계(S74)를 포함할 수 있다.
다른 표현으로, 구동제어단계(S7)는 공급과잉 상태에 대응하여 구동유닛의 제1동작시간을 제어하는 제1구동제어단계(S71)와, 공급부족 상태에 대응하여 구동유닛의 제2동작시간을 제어하는 제2구동제어단계(S72)와, 방출부족 상태에 대응하여 구동유닛의 제3동작시간을 제어하는 제3구동제어단계(S73)와, 방출과잉 상태에 대응하여 구동유닛의 제4동작시간을 제어하는 제4구동제어단계(S74)를 포함할 수 있다.
제1구동제어단계(S71)는 저수조(10)의 유체를 더 방출하기 위해 저수조(10)의 유체 공급을 차단하고, 평균방출시간(DT)과 제1가상시간을 더한 값으로 저수조(10)의 유체 방출을 실시한 다음, 평균공급시간(ST)과 평균방출시간(DT)이 반복되도록 구동유닛의 제1동작시간을 제어할 수 있다.
제2구동제어단계(S72)는 추가적으로 저수조(10)에 유체를 공급하기 위해 제2가상시간으로 저수조(10)에 유체를 더 공급한 다음, 평균방출시간(DT)과 평균공급시간(ST)이 반복되도록 구동유닛의 제2동작시간을 제어할 수 있다.
제3구동제어단계(S73)는 추가적으로 저수조(10)의 유체를 방출하기 위해 제3가상시간으로 저수조(10)의 유체를 더 방출한 다음, 평균공급시간(ST)과 평균방출시간(DT)이 반복되도록 구동유닛의 제3동작시간을 제어할 수 있다.
제4구동제어단계(S74)는 저수조(10)에 유체를 더 공급하기 위해 평균공급시간(ST)과 제4가상시간을 더한 값으로 저수조(10)의 유체 공급을 실시한 다음, 평균방출시간(DT)과 평균공급시간(ST)이 반복되도록 구동유닛의 제4동작시간을 제어할 수 있다.
이에 따라, 가상수위는 수위센서(20)의 고장에 대응하여 저수조(10)의 공급수위를 가상으로 설정함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 저수조의 수위제어방법은 가상수위를 바탕으로 구동유닛 중 공급유닛(40)의 동작을 제어하여 공급라인(41)을 개폐하거나 공급라인(41)의 개도를 조절할 수 있다.
지금부터는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템과 저수조의 수위제어방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템과 저수조의 수위제어방법은 저수조(10)가 오수시설에 설치되는 경우에 해당된다.
저수조(10)가 오수시설에 설치되는 경우, 공급원(30)은 수용가가 되고, 방출원(50)은 오수장이 되며, 구동유닛은 방출라인(61)에 설치되는 방출유닛(60)을 포함하고, 제어유닛(70)은 방출유닛(60)의 동작을 제어하여 방출라인(61)을 개폐하거나 방출라인(61)의 개도를 조절할 수 있다. 또한, 구동유닛은 공급라인(41)에 설치되는 공급유닛(40)을 더 포함하고, 제어유닛(70)은 공급유닛(40)의 동작을 제어하여 공급라인(41)을 개폐하거나 공급라인(41)의 개도를 조절할 수 있다.
그러면, 도 4에 도시된 바와 같이 수위센서(20)가 공급수위(L0)를 감지하면, 공급라인(41)을 따라 공급원(30)의 유체가 저수조(10)로 자연 공급되고, 방출유닛(60)의 동작 해제(POFF)에 따라 방출라인(61)이 폐쇄되어 저수조(10)의 유체가 방출원(50)으로 방출되는 것이 차단되므로, 저수조(10)의 수위가 올라간다. 또한, 수위센서(20)가 방출수위(H0)를 감지하면, 공급라인(41)을 따라 공급원(30)의 유체가 저수조(10)로 자연 공급되고, 방출유닛(60)의 동작(PON)에 따라 방출라인(61)이 개방되거나 방출라인(61)의 개도가 조절되어 저수조(10)의 유체가 방출원(50)으로 공급되므로, 저수조(10)의 수위가 내려간다. 저수조(10)로의 유체 공급을 위해 공급유닛(40) 또는 공급원(30)에 구비되는 구동부(미도시)가 동작될 수 있다. 여기서, 공급시간은 STN(N=1, 2, 3, ... 과 같이 증가하는 자연수)으로 나타내고, "N"은 감지시간의 경과와 함께 순차적으로 증가한다. 또한, 방출시간은 DTN(N-1, 2, 3, ... 과 같이 증가하는 자연수)로 으로 나타내고, "N"은 감지시간의 경과와 함께 순차적으로 증가한다. 또한, 공급시간과 방출시간을 교대로 반복된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 저수조의 수위제어시스템과 저수조의 수위제어방법은 저수조(10)가 오수시설에 설치되는 것이므로, 가상수위에 대하여 제1높이(H1)는 가상의 최고 높이이고, 제2높이(H2)는 가상의 최저 높이를 나타낼 수 있다.
이때, 유체가 공급되는 시간이 긴 것으로 가정할 경우, 평균적인 시간을 최고시간에 빚대면, 제1높이(H1)에 대하여,
Figure 112017111206283-pat00013
,
Figure 112017111206283-pat00014
인 관계식을 이용할 수 있다.
또한, 유체가 공급되는 시간이 짧은 것으로 가정할 경우, 평균적인 시간을 최소시간에 빚대면, 제2높이(H2)에 대하여,
Figure 112017111206283-pat00015
,
Figure 112017111206283-pat00016
인 관계식을 이용할 수 있다.
여기서, HH는 최고수위이고, LL은 최저수위이며, ST는 평균공급시간이고, DT는 평균방출시간이며, HST는 최고시간 중 공급시간을 기준으로 하는 최고공급시간이고, LST는 최저시간 중 공급시간을 기준으로 하는 최저공급시간이며, H는 저수조에서 유체를 방출하기 위한 방출수위이고, L은 저수조로 유체를 공급하기 위한 공급수위며, H01은 단위주기당 가상의 상승높이이고, H02는 단위주기당 가상의 하강높이이며, H-L은 저수조의 구동수위를 나타낸다.
이때, 유체는 구동유닛 중 방출유닛(60)의 동작에 따라 저수조(10)로부터 방출원(50)으로 방출되므로, 평균적인 시간을 계산할 때, 최고공급시간(HST)과 최저공급시간(LST)와 평균방출시간(DT)을 적용하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 가상수위는 수위센서(20)의 고장에 대응하여 저수조(10)의 공급수위를 가상으로 설정함으로써, 제어유닛(70)은 가상수위를 바탕으로 구동유닛 중 방출유닛(60)의 동작을 제어하여 방출라인(61)을 개폐하거나 방출라인(61)의 개도를 조절할 수 있다.
상술한 저수조의 수위제어시스템과 수위제어방법에 따르면, 저수조(10)에 구비되는 수위센서(20)가 고장나더라도 저수조(10)의 수위 조절을 안정화시키고, 저수조(10)에서의 오버플로우를 방지하며, 방출원(50)으로의 유체 방출 중단을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 수위센서(20)의 고장에 대비하여 수위센서(20)에서 측정되는 값을 시계열 순으로 저장하고, 수위조절에 필요한 데이터를 미리 계산해놓음으로써, 수위센서(20)의 고장에 따라 데이터의 계산에 소요되는 시간을 절약할 수 있고, 수위센서(20)의 고장에 신속하게 대처할 수 있다.
또한, 본 발명은 가상수위가 가상의 공급수위(L0)에 대응되므로, 유체가 저수조(10) 및 방출라인(61)에서 모두 방출되는 것을 방지하고, 방출원(50)에서의 단수를 방지하며, 수위센서(20)의 수리기간 동안 방출원(50)으로 유체를 안정적으로 공급하며, 방출라인(61)의 유체 소진에 따라 방출라인(61)에서 녹이나 스케일이 발생되는 것을 방지하고, 방출원에서 녹이나 스케일의 배출을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 가상수위가 공급수위(L0)에 대응되므로, 유체가 저수조(10)에서 오버플로우되는 것을 방지하고, 오버플로우에 대한 청소 및 유지관리를 간편하게 하며, 공급원(30)에서의 유체 공급을 안정화시키고, 수위센서(20)의 수리기간 동안 공급원(30)에서 공급되는 유체를 안정적으로 저장하여 방출원(50)에 전달할 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 저수조 20: 수위센서 30: 공급원
40: 공급유닛 41: 공급라인 50: 방출원
60: 방출유닛 61: 방출라인 70: 제어유닛
71: 데이터누적부 72: 센서감시부 73: 데이터계산부
731: 공급시간계산부 732: 방출시간계산부
733: 평균공급시간계산부 734: 평균방출시간계산부
735: 최고시간추출부 736: 최저시간추출부
74: 상태감시부 741: 가상수위계산부 75: 수위비교부
751: 공급수위비교부 752: 방출수위비교부 76: 구동시간산출부
761: 제1시간산출부 762: 제2시간산출부 763: 제3시간산출부
764: 제4시간산출부 77: 구동제어부 771: 제1구동제어부
772: 제2구동제어부 773: 제3구동제어부 774: 제4구동제어부
S1: 데이터누적단계 S2: 센서감시단계 S3: 데이터계산단계
S31: 공급시간계산단계 S32: 방출시간계산단계
S33: 평균공급시간계산단계 S34: 평균방출시간계산부
S35: 최고시간추출단계 S36: 최저시간추출단계
S4: 상태감시단계 S4-1: 가상수위계산단계 S5: 수위비교단계
S51: 공급수위비교단계 S52: 방출수위비교단계 S6: 구동시간산출단계
S61: 제1시간산출단계 S62: 제2시간산출단계 S63: 제3시간산출단계
S64: 제4시간산출단계 S7: 구동제어단계 S71: 제1구동제어단계
S72: 제2구동제어단계 S73: 제3구동제어단계 S74: 제4구동제어단계

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 유체가 저장되는 저수조에 구비된 수위센서의 고장에 따라 저수조의 수위를 조절하는 저수조의 수위제어시스템에 있어서,
    상기 수위센서에서 감지하는 수위와 감지시간이 시계열 순으로 저장되는 데이터누적부;
    상기 저수조의 수위에 대응하여 공급구간과 방출구간을 구분하여 각각의 구간에 대한 수위조절시간을 계산하는 데이터계산부;
    상기 수위센서의 고장 여부를 감시하는 센서감시부;
    상기 센서감시부에서 상기 수위센서의 고장이 감지되는 경우, 상기 데이터계산부에서 계산된 상기 수위조절시간을 바탕으로 구동유닛의 동작을 위한 가상수위를 계산하는 가상수위계산부;
    상기 센서감시부에서 상기 수위센서의 고장이 감지하는 경우, 상기 저수조의 수위조절 상태를 감시하는 상태감시부;
    상기 상태감시부의 감시 상태에 따라 상기 저수조에서의 수위와 상기 가상수위를 비교하는 수위비교부;
    상기 수위비교부의 비교값을 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 가상시간을 계산하는 구동시간산출부; 및
    상기 구동시간산출부에서 계산된 상기 가상시간을 바탕으로 상기 구동유닛의 동작시간을 제어하는 구동제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저수조의 수위제어시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 데이터계산부는,
    상기 수위센서의 정상 동작에 따라 상기 데이터누적부에 저장된 수위와 감지시간을 바탕으로 상기 저수조의 유체 공급시간을 계산하는 공급시간계산부;
    상기 수위센서의 정상 동작에 따라 상기 데이터누적부에 저장된 수위와 감지시간을 바탕으로 상기 저수조의 유체 방출시간을 계산하는 방출시간계산부;
    상기 공급시간계산부에서 계산되는 상기 공급시간에 대한 평균공급시간을 계산하는 평균공급시간계산부;
    상기 방출시간계산부에서 계산되는 상기 방출시간에 대한 평균방출시간을 계산하는 평균방출시간계산부;
    상기 공급시간 또는 상기 방출시간에서 가장 긴 최고시간을 추출하는 최고시간추출부; 및
    상기 공급시간 또는 상기 방출시간에서 가장 짧은 최저시간을 추출하는 최저시간추출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저수조의 수위제어시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가상수위계산부는,
    상기 최고시간과 상기 평균공급시간과 상기 평균방출시간을 바탕으로 제1높이를 계산하는 제1높이계산부;
    상기 최저시간과 상기 평균공급시간과 상기 평균방출시간을 바탕으로 제2높이를 계산하는 제2높이계산부;
    상기 제1높이와 상기 제2높이를 비교하는 높이비교부; 및
    상기 높이비교부의 비교값을 바탕으로 상기 가상수위를 산출하는 높이산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저수조의 수위제어시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    HH는 상기 저수조의 최고수위이고, LL은 상기 저수조의 최저수위이며, ST는 상기 평균공급시간이고, DT는 상기 평균방출시간이며, HDT는 상기 최고시간 중 상기 방출시간을 기준으로 하는 최고방출시간이고, LDT는 상기 최저시간 중 상기 방출시간을 기준으로 하는 최저방출시간이며, H는 상기 저수조에서 상기 유체를 방출하기 위한 방출수위이고, L은 상기 저수조로 상기 유체를 공급하기 위한 공급수위며, H01은 단위주기당 상승높이이고, H02는 단위주기당 하강높이이며, H-L은 상기 저수조의 구동수위라고 하면,
    상기 제1높이(H1)는, 가상의 최고 높이이고,
    Figure 112018080131905-pat00017
    ,
    Figure 112018080131905-pat00018
    인 관계식을 이용하며,
    상기 제2높이(H2)는, 가상의 최저 높이이고,
    Figure 112018080131905-pat00019
    ,
    Figure 112018080131905-pat00020
    인 관계식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 저수조의 수위제어시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 높이산출부는,
    상기 제1높이와 상기 제2높이를 비교하여
    상기 제1높이가 상기 제2높이보다 작은 경우, 상기 제2높이를 적용하여 상기 가상수위를 산출하고,
    상기 제1높이가 상기 제2높이와 같거나 큰 경우, 상기 제1높이와 상기 제2높이의 평균높이를 적용하여 상기 가상수위를 산출하는 것을 특징으로 하는 저수조의 수위제어시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동시간산출부는,
    상기 저수조에 유체가 공급되는 과정에서 상기 수위센서의 고장직전수위가 상기 가상수위와 상기 구동수위의 합과 같거나 큰 경우, 수위 차이를 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 제1가상시간을 산출하는 제1시간산출부;
    상기 저수조에 유체가 공급되는 과정에서 상기 수위센서의 고장직전수위가 상기 가상수위와 상기 구동수위의 합보다 작은 경우, 수위 차이를 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 제2가상시간을 산출하는 제2시간산출부;
    상기 저수조의 유체가 방출되는 과정에서 상기 수위센서의 고장직전수위가 상기 가상수위보다 큰 경우, 수위 차이를 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 제3가상시간을 산출하는 제3시간산출부; 및
    상기 저수조의 유체가 방출되는 과정에서 상기 수위센서의 고장직전수위가 상기 가상수위와 같거나 작은 경우, 수위 차이를 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 제4가상시간을 산출하는 제4시간산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저수지의 수위제어시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동제어부는,
    상기 저수조의 유체 공급을 차단하고, 상기 평균방출시간과 상기 제1가상시간을 더한 값으로 상기 저수조의 유체 방출을 실시한 다음, 상기 평균공급시간과 상기 평균방출시간이 반복되도록 상기 구동유닛의 제1동작시간을 제어하는 제1구동제어부;
    상기 제2가상시간으로 상기 저수조에 유체를 더 공급한 다음, 상기 평균방출시간과 상기 평균공급시간이 반복되도록 상기 구동유닛의 제2동작시간을 제어하는 제2구동제어부;
    상기 제3가상시간으로 상기 저수조의 유체를 더 방출한 다음, 상기 평균공급시간과 상기 평균방출시간이 반복되도록 상기 구동유닛의 제3동작시간을 제어하는 제3구동제어부; 및
    상기 평균공급시간과 상기 제4가상시간을 더한 값으로 상기 저수조의 유체 공급을 실시한 다음, 상기 평균방출시간과 상기 평균공급시간이 반복되도록 상기 구동유닛의 제4동작시간을 제어하는 제4구동제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저수조의 수위제어시스템.
  9. 삭제
  10. 유체가 저장되는 저수조에 구비된 수위센서의 고장에 따라 저수조의 수위를 조절하는 저수조의 수위제어방법에 있어서,
    상기 수위센서에서 감지하는 수위와 감지시간이 시계열 순으로 저장되는 데이터누적단계;
    상기 저수조의 수위에 대응하여 공급구간과 방출구간을 구분하여 각각의 구간에 대한 수위조절시간을 계산하는 데이터계산단계;
    상기 수위센서의 고장 여부를 감시하는 센서감시단계;
    상기 센서감시단계를 거쳐 상기 수위센서의 고장이 감지되는 경우, 상기 데이터계산단계를 거쳐 계산된 상기 수위조절시간을 바탕으로 구동유닛의 동작을 위한 가상수위를 계산하는 가상수위계산단계;
    상기 센서감시단계를 거쳐 상기 수위센서의 고장이 감지되는 경우, 상기 저수조의 수위조절 상태를 감시하는 상태감시단계;
    상기 상태감시단계의 감시 상태에 따라 상기 저수조에서의 수위와 상기 가상수위를 비교하는 수위비교단계;
    상기 수위비교단계의 비교값을 바탕으로 상기 구동유닛의 동작에 필요한 가상시간을 계산하는 구동시간산출단계; 및
    상기 구동시간산출단계를 거쳐 계산된 상기 가상시간을 바탕으로 상기 구동유닛을 동작시간을 제어하는 구동제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저수조의 수위제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003303024A (ja) 2002-04-10 2003-10-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd ダム水位制御方法、ダム水位制御システム、及びダム水位制御プログラム
KR100753445B1 (ko) * 2006-09-26 2007-08-31 삼성전자주식회사 수위센서부 이상 검출 장치 및 방법
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