KR101911937B1 - 누수 경로 탐지 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차수 구조의 누수 경로에 전류를 인가하여 발생시킨 자기장의 유한한 확장 속도에 근거하여 누수 경로를 탐지하는 누수 경로 탐지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 지하의 누수 경로(2)에 전류를 흘려주어 자기장을 발생시키는 전류 인가 수단(10); 전류 인가 수단(10)과 시각 동기화하여 자기장의 유한한 전파 속도에 의해 발생하는 지상에서의 자기장 검출 지연시간을 복수 위치에서 획득하기 마련된 자기장 검출기(20); 위치별 자기장 검출 지연시간의 차이에 근거하여 누수 경로(2)의 지하 공간 좌표를 획득하는 연산수단(30); 을 포함하여 구성된다.

Description

누수 경로 탐지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING WATER LEAK ROUTE}
본 발명은 차수 구조의 누수 경로에 전류를 인가하여 발생시킨 자기장의 유한한 확장 속도에 근거하여 누수 경로를 탐지하는 누수 경로 탐지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
댐이나 둑방을 예로 들 수 있는 차수 구조는 다양한 목적에 의해 건설되는 것으로서, 기본적으로는 인위적으로 방류하지 아니하는 한 한쪽의 물을 다른 한쪽으로 흐르지 아니하게 차단하는 기능을 갖는다.
이러한 차수 구조에 누수 경로가 발생기면 누수 경로가 점차 확장되어 구조의 강도를 저하시키며, 심지어 차수 구조의 파단 또는 붕괴에 이를 수 있으므로, 누수 초기에 누수 경로를 탐지하여 대책을 수립하여야 한다.
차수 구조의 누수를 탐지하기 위한 종래 방법으로서, 등록특허 제10-1432453호는 침투수 검출을 위한 전극이 소정 간격으로 배치된 기판을 차수 구조에 매설하는 방법을 개시하였으나, 시공하기 어렵고, 기판이 손상되거나 또는 부식되면 성능이 저하되고 재사용하기 어렵게 되는 문제가 발생한다.
또한, 종래 방법으로서 진동을 가한 후 전해져 오는 탄성파를 해독하여 차수 구조를 분석하는 지반 분석 방법을 적용할 수 있으나, 진동 수단을 이용하여야 함에 따라 현장 반입 및 설치 사용이 어렵고, 차수 구조를 이루는 내부 성분의 영향을 받아 누수 경로를 정확하게 특정하기도 어렵다.
KR 10-1432453 B1 2014.08.13.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 설치 사용이 간편하고, 차수 구조의 각 부위에 대해 자리 이동하며 누수 경로를 탐지할 수 있으며, 차수 구조의 내부 성분에 의한 영향 없이 누수 경로를 정확하게 탐지하는 누수 경로 탐지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 누수 경로 탐지 시스템에 있어서, 지하의 누수 경로(2)에 전류를 흘려주어 자기장을 발생시키는 전류 인가 수단(10); 전류 인가 수단(10)과 시각 동기화하여 자기장의 유한한 전파 속도에 의해 발생하는 지상에서의 자기장 검출 지연시간을 복수 위치에서 획득하기 마련된 자기장 검출기(20); 위치별 자기장 검출 지연시간의 차이에 근거하여 누수 경로(2)의 지하 공간 좌표를 획득하는 연산수단(30); 를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 전류 인가 수단(10)은 물의 유출을 방지하는 차수 구조(1)의 양측 사이에 전류를 인가하여 차수 구조(1) 또는 차수 구조(1) 아래의 지반에 생긴 누수 경로(2)에 전류를 흘려주며, 상기 연산수단(30)은 누수 탐지 장소별 복수 위치의 자기장 검출 지연시간을 자기장 검출기(20)로부터 수집하여, 누수 탐지 장소별로 누수 경로(2)의 미소 구간에 대한 지하 공간 좌표를 획득한 후 누수 탐지 장소별 지하 공간 좌표를 상호 연결하여 전체 누수 경로(2)에 대한 좌표를 획득함을 특징으로 한다.
상기 차수 구조(1)는 댐 또는 제방이고, 상기 연산수단(30)은 자기장 검출기(20)와 통신망으로 연결되는 서버로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 누수 경로 탐지 방법에 있어서, 누수 경로(2)에 전류를 흘려주기 위한 전류 인가 수단(10)과 자기장을 검출하기 위한 자기장 검출기(20) 사이의 시각을 동기화하는 시각 동기화 단계(S10); 전류 인가 수단(10)으로 누수 경로(2)에 전류를 흘려주어 누수 경로(2)에 흐르는 전류에 의한 자기장을 발생시킨 후 자기장의 유한한 전파 속도에 의한 지상에서의 자기장 검출 지연시간을 자기장 검출기(20)로 획득하되, 상호 인접한 복수 위치에서의 자기장 검출 지연시간을 획득하는 지연시간 획득단계(S20); 위치별 자기장 검출 지연시간을 연산수단(30)에서 수집하여 위치별 자기장 검출 지연시간의 차이에 근거하여 누수 경로(2)의 지하 공간 좌표를 연산하는 누수 경로 획득단계(S30); 를 포함함을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 전류 인가 수단 및 자기장 검출기를 사용하므로, 현장에 반입하거나 설치 사용하기에 수월하며, 전류에 의한 자기장이 유한한 빛의 속도로 확장됨에 따라 거리 차이에 비례하여 자기장 검출 시점이 차이 남을 이용하므로, 차수 구조의 내부 구성에 의한 영향 없이 누수 경로를 정확하게 탐지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 누수 경로 탐지 시스템의 측정 개념도.
도 2는 자기장 검출기(20)로 자기장을 검출하는 과정의 상태도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 누수 경로 탐지 시스템의 블록구성도 및 설치 위치를 차수구조(1)의 단면도 상에 표시한 도면.
도 4는 서로 다른 위치에서 검출한 자기장의 검출 시간차를 보여주는 그래프.
도 5는 도 1의 구성을 이용한 누수 경로 탐지 방법의 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
본 발명에 따른 누수 경로 탐지 시스템은 지하의 누수 경로를 지상에서 탐지하기 위한 시스템으로서, 지하의 누수 경로로 유출되는 물을 통해 전류를 흐르게 하여, 누수 경로를 주회하는 자기장을 발생시키고, 이때 발생한 자기장을 지상에서 검출할 시에 자기장의 유한한 전파 속도에 의해 자기장 검출 위치에 따라 상이하게 나타나는 복수 위치의 자기장 검출 지연시간을 획득하며, 위치별 자기장 검출 지연시간의 차이에 근거하여 누수 경로를 지하 공간 좌표의 값으로 획득한다.
이하, 댐 또는 제방처럼 한쪽의 물이 다른 한쪽으로 유출되지 못하게 방지하는 시설 또는 구조물인 차수 구조(1)에 적용한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 누수 경로 탐지 시스템을 이용한 누수 경로 탐지의 개념을 보여주는 도면이고, 도 2는 위치 이동하며 사용하는 자기장 검출기(20)로 자기장을 검출하고 있는 어느 한 탐지 장소(S)를 확대 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에서는 차수 구조(1)를 공간 좌표(3) 상에 도식적으로 도시하되, 자기장을 검출하는 위치인 차수 구조(1)의 표면만 도시하고, 차수 구조(1)가 시설된 곳에서 발생하는 누수 경로(2)도 예시적으로 표시하여서, 차수 구조(1)의 표면에서 자기장을 검출함으로써 누수 경로(2)를 공간 좌표(3) 상의 좌표 값으로 탐지하는 본 발명의 실시예를 보다 쉽게 이해할 수 있게 하였다.
여기서, 누수 경로(2)는 상류측(S1)의 입수구(2a)를 통해 저수지의 물이 유입된 후 하류측(S2)의 출수구(2b)를 통해 배출되는 통로로서, 차수 구조(1)의 저면측 지반을 관통하는 경로 또는 차수 구조(1)를 직접 관통하는 경로로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 누수 경로(2)는 차수 구조(1)의 주변 지하에 형성될 수 있고, 하류측 출수구(2b)가 차수 구조(1)에 형성되지 아니하고 차수 구조(1)의 하류측 지반 지하에 형성될 수도 있다.
이에, 자기장 검출기(20)로 자기장 검출 지연시간을 획득하는 위치는 차수 구조(1)의 표면에 한정하지 아니하고, 차수 구조(1)의 주변으로 확장하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시 예에 대한 설명에서는 이해의 편의를 위해 차수 구조(1)의 위에 자기장 검출기(20)를 올려놓고 자기장 검출 지연시간을 획득하는 것으로 한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 누수 경로 탐지 시스템은 차수 구조(1)에 의해 구분된 상류측과 하류측 사이에 전기 신호를 인가하여 누수 경로(2)로 유출되는 물을 통해 전류를 흐르게 하는 전류 인가 수단(10), 누수 경로(2)로 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장이 유한한 속도로 전파되어 차수 구조(1)의 표면까지 도달하는 데 소요되는 시간인 자기장 검출 지연시간을 차수 구조(1)의 위에서 위치를 바꿔가며 검출하기 위해 마련한 자기장 검출기(20), 및 위치별 자기장 검출 지연시간의 차이에 근거하여 누수 경로(2)에 대한 지하 공간 좌표를 획득하는 연산수단(30)을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 자기장 검출 지연시간을 정확하게 얻기 위해서 전류 인가 수단(10)과 자기장 검출기(20) 사이에 시각 동기화하고, 위치별 자기장 검출 지연시간의 수집 편의 및 종합 관리를 위해서 연산수단(30)을 서버(40)에 구현되게 구성하여 자기장 검출기(20)와 통신망으로 연결되게 하였다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 설치 사용되는 본 발명의 구성요소를 블록구성도로 도시한 도면으로서, 이를 참조하며 보다 상세하게 설명한다.
상기 전류 인가 수단(10)은 차수 구조(1)의 상류측(S1)에 설치되는 제1 전극(11), 차수 구조(2)의 하류측(S2)에 설치되는 제2 전극(12), 및 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 전기 신호를 인가하여 양 전극 사이에 전류를 흐르게 하는 전원부(13)를 포함하여 구성된다. 여기서, 제1 전극(11)은 상류측(S1)에 저수된 물에 담가두면 되고, 제2 전극(12)은 누수에 의해 하류측(S2)에 모인 침출수에 담가두거나 아니면 누수에 의해 젖어 있는 흙에 매립하면 된다.
차수 구조(1)에 의해 저수되는 물에는 흙에서 유입된 이온 등이 존재하여 전기 전도도가 순수한 물에 비해 상대적으로 크므로, 차수 구조(1)를 직접 관통하거나 또는 차수 구조(1)의 하부나 주변 지반을 관통하는 누수 경로(2)를 통해 상류측(S1)에서 하류측(S2)으로 유출되는 물은 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이의 전기 신호에 의한 전류를 흐르게 하는 전기 전도체 역할을 한다. 이에, 누수 경로(2)를 주회하는 방향을 가지며 전류변화와 매칭되는 자기장을 발생시킨다. 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 인가하는 전기 신호는 저수지 물의 전기 전도도를 감안하여 교류 전기 신호 또는 자기장 검출기(20)와 사전 약속된 패턴의 전기 신호를 사용할 수 있다.
한편, 상기 전류 인가 수단(10)은 자기장 검출기(20)와 시각 동기화되어 전기 신호의 인가 시점을 자기장 검출기(20)에서 정확하게 인지할 수 있게 한다.
여기서, 시각 동기화는 전류 인가 수단(10)의 전원부(13)와 자기장 검출기(20)에 각각 내장 시계를 구비하게 구성하고 내장 시계의 시각을 상호 정확하게 일치시키는 것으로서, 각각 GPS 신호를 받아 GPS 신호에 있는 시각에 맞추는 방식을 채용하거나, 또는 상호 통신하여 시각을 맞추는 방식도 가능하다.
그리고, 전기 신호의 인가 시점을 자기장 검출기(20)에서 인지하게 하는 방식으로는, 사전에 약속한 시점에 맞춰 전기 신호를 인가하는 방식, 시간 간격을 두고 인가하는 전기 신호의 패턴을 사전에 약속하여 패턴에 따라 전기 신호의 인가시점을 자기장 검출기(20)에서 인지할 수 있게 하는 방식, 또는 상호 통신하여 전기 신호의 인가 시점을 알게 하는 방식을 사용할 수 있다.
상기 자기장 검출기(20)은 전류 인가 수단(10)에 의한 전기 신호 인가 이후 차수 구조(1)의 위에서 검출되는 자기장의 검출 시점을 획득함으로써, 전기 신호 인가 시점 이후 자기장 검출 시점까지의 시간 차이인 지연시간을 획득하는 구성요소로서, 차수 구조(1)의 위에서 탐지 장소를 변경하며 각각의 탐지 장소 내에서 위치를 바꿔가며 위치별 지연시간을 획득하는 데 사용된다.
이를 위해, 상기 자기장 검출기(20)는 상술한 바와 같이 전류 인가 수단(10)과 시각 동기화하여 전기 신호 인가 시점을 정확하게 인지하는 시각 동기화부(21), 홀효과 또는 자기저항효과 등을 이용하여 자기장을 검출하게 구성된 자기장 센서(22), 자기장이 검출되는 시점을 시각 동기화에 의해 정확하게 검출하여 전기 신호 인가 시점 이후 자기장 검출 시점까지의 지연시간을 획득하는 지연시간 검출부(23), 지연시간을 획득할 시의 위치(즉, 자기장 검출기의 위치)를 GPS 신호로 획득하는 GPS 수신기(24), 및 획득한 지연시간과 위치로 이루어지는 위치별 지연시간을 연산수단(30)이 구비된 서버(40)에 전송하는 통신부(25)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 누수 경로 탐지 시스템은 전류에 의해 발생하는 자기장이 점차 주변으로 확장되어 전파될 시에 유한한 속도로 확장되는 점을 이용한다.
즉, 누수 경로(2)를 통해 흘려주는 전류에 의해 발생하는 자기장은 물리학적으로 알려진 바와 같이 유한한 속도인 빛의 속도로 전파되어 점차 확장되므로, 누수 경로(2)를 통해 흘려주는 전류의 패턴 변화에 따른 자기장의 변화는 순간적으로 전 영역에 나타나는 것이 아니고, 누수 경로(2)로부터 먼 거리에 있는 곳일수록 늦게 나타난다.
이에, 도 2에 도시한 바와 같이 차수 구조(1) 위에서 탐지 장소(S)를 정한 후 그 탐지 장소(S) 내에 있는 서로 다른 위치(P1, P2, P3, P4)에서 각각 상기한 지연시간을 획득하게 되면, 검출되는 지연시간이 누수 경로(2)와의 거리차이에 따라 서로 다른 값으로 획득된다.
물론, 상기 자기장 검출기(20)에 구비되는 자기장 센서(21)는 검출되는 자기장 신호를 샘플링하여 얻는 경우에, 빛의 속도인 대략 3x108 m/s로 전파되는 자기장의 검출 시점을 누수 경로(2)와의 거리차이에 따라 구분되게 얻기 위해서, 샘플링 레이트(sampling rate) 또는 샘플링 주파수가 큰 제품을 사용하여야 할 것이다.
이와 같이 어느 한 탐지 장소(S)의 복수 위치(P1, P2, P3, P4)에서 얻는 지연시간은 지연시간을 얻는 위치가 누수 경로(2)로부터 얼마큼 멀리 있느냐에 따라 발생하는 것이며, 이에, 위치별 자기장 검출 지연시간 사이의 시간 차이에 근거하여 누수 경로(2)를 탐지할 수 있다. 그리고, 이러한 차이는 누수 경로(2)의 전 구간 중에 어느 한 미소 구간의 지하 공간 좌표를 얻는 데 사용된다.
따라서, 상기 자기장 검출기(20)는 탐지 장소(S)를 변경하고 각 탐지 장소(S)에서 위치 이동하며 지연시간을 얻는 방식으로 사용한다.
이에, 탐지 장소별로 구분하여 복수 위치의 지연시간을 위치 정보와 함께 연산수단(30)이 구비된 서버(40)에 전송한다.
서버(40)에 구비된 연산수단(30)는 통신망을 통해 전송되는 위치별 지연시간(지연시간 및 위치 정보)을 탐지 장소별로 구분하여 수집하는 수집부(31), 수집된 탐지 장소별 복수 위치의 지연시간에 근거하여 누수 경로(2)의 미소 구간에 대한 지하 공간 좌표를 탐지 장소별로 획득하는 경로 연산부(32), 및 탐지 장조별로 획득한 미소 구간을 상호 연결하여 전체 누수 경로(2)를 완성하는 경로 생성부(33)를 포함하여 구성된다.
어느 한 탐지 장소(S)에서 4개소의 지연시간을 얻어 누수 구간의 미소 구간 공간 좌표를 얻는 경우를 예로 들어 도 2 및 도 4를 참조하며 설명하면 다음과 같다.
전기 신호 패턴의 한 종류로서 교류 전기를 전류 인가 수단(10)으로 상류측과 하류측 사이에 인가하면, 누수 경로(2)를 통해 흐르는 전류는 도 4(a)에 도시한 바와 같이 교류 파형으로 흐르고, 이러한 교류 파형에 대응되는 자기장이 누수 경로(2)의 주변에 발생하여 지상으로 전파된다.
이에, 서로 다른 위치(P1, P2, P3, P4)에서 각각 전기 신호를 인가하며 자기장을 검출하면, 자기장의 유한한 전파 속도(빛의 속도)에 의해서 자기장 검출기(20)와 누수 경로(2) 사이의 거리(R1, R2, R3, R4)에 대응되는 시간(d1, d2, d3, d4)만큼 지연되어 검출된다.
따라서, 각각의 위치에서 얻은 지연시간 사이의 차이에 빛의 속도를 곱셈하여 각각의 위치에서 누수 경로(2)까지의 거리를 얻을 수 있고, 거리 및 위치 정보에 근거하여 누수 경로의 공간 좌표상 좌표값도 얻을 수 있다. 이때, 얻는 좌표값은 누수 경로(2) 전체 구간 중에 어느 미소 구간의 좌표값이 되며, 각 탐지 장소별로 지연시간을 얻는 개소를 많게 하면 할수록 좌표값을 더욱 정확하게 얻을 수 잇다.
예를 들어, 빛의 속도를
Figure 112016503151657-pat00001
, 누수 경로(2)의 미소 구간 좌표를 V(x,y,z), 각각의 검출 위치의 좌표를 P1(x1,y1,z1), P2(x2,y2,z2), P3(x3,y3,z3), P4(x4,y4,z4) 라고 하면, 각각의 검출 위치에서 누수 경로(2)의 미소 구간까지의 거리 R1,R2,R3,R4는 지연시간 d1,d2,d3,d4 를 적용하여 다음의 수학식 1로 계산할 수 있다.
Figure 112016503151657-pat00002
그리고, 아래의 수학식2로 표현한 방정식에 대입하여 방정식을 풀면, 누수경로(2)의 미소 구간 좌표를 V(x,y,z)를 얻을 수 있다.
Figure 112016503151657-pat00003
다른 방식으로서, 4개소에서 얻은 지연시간 사이의 차이는 위치별 자기장 검출 지연시간 사이의 차이이므로, 거리 차이를 거리 차이를 R1-R2, R2-R3, R3-R4, R4-R1 등으로 계산하고, 두 점간 거리 차이가 일정한 지점의 자취를 좌표계 상에 도시하면 평면(또는 곡면)이 되므로, 계산된 거리 차이에 따라 얻는 복수의 평면(또는 곡면) 사이에 상호 교차하는 한 지점을 누수 경로(2)의 미소 구간 좌표 V(x,y,z)로 할 수 있다.
한편, 이와 같이 얻는 누수 경로(2)의 미소 구간 좌표는 측정 오차에 따라 실제 좌표와는 차이가 있을 수 있으므로, 상기 경로 생성부(33)는 탐지 장소별로 얻는 미소 구간 좌표를 상호 연결하여 전체 누수 경로(2)를 완성할 시에 미소 구간의 연결로 얻는 누수 경로(2)의 진행 패턴을 파악하여 그 진행 패턴에서 크게 벗어나는 미소 구간의 좌표를 그 진행 패턴에 맞게 보정하는 것도 좋다.
이하, 상기한 누수 경로 탐지 시스템으로 이루어지는 누수 경로 탐지 방법에 대해서 도 5의 순서도를 참조하며 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 누수 경로 탐지 방법은 전류 인가 수단(10) 및 자기장 검출기(20)를 이용하여 누수 경로(2)를 탐지하기에 앞서서, 우선적으로 전류 인가 수단(10)과 자기장 검출기(20) 사이의 시각을 동기화하는 시각 동기화 단계(S10)를 수행한다.
이와 같이 시각 동기화되면, 이후, 탐지 장소별로 복수 위치에서 누수 경로와의 거리 차이에 따른 자기장 검출 지연시간을 획득하는 지연시간 획득단계(S20)를 다음과 같은 순서로 진행한다.
먼저, 차수 구조(1)의 위에서 어느 한 탐지 장소(S)를 선정하고 그 탐지 장소(S) 내의 어느 한 위치를 선택하여 자기장 검출기(20)를 그 위치에 놓는다(S21).
이후, 전류 인가 수단(10)을 이용하여 누수 경로(2)에 전류를 흘려주어 누수 경로(2)에서 자기장이 발생되게 하며, 동시에 자기장 검출기(20)로 자기장이 검출되는 시점을 얻는다(S22).
상술한 바와 같이 물의 유출을 방지하는 차수 구조(1)의 양측 사이에 전류를 인가함으로써 차수 구조(1) 또는 차수 구조(1) 아래의 지반에 생긴 누수 경로(2)를 통해 유출되는 물이 전기 전도체로서 전류를 흐르게 하고, 누수 경로(2)의 전류에 의한 자기장이 발생하여 전파되어 자기력이 미치는 영역이 점차 확장된다.
이에, 자기장 검출기(20)에서 자기장이 검출되어 자기장 검출 시점이 얻어지면, 자기장 검출 시점 및 시각 동기화에 근거하여 자기장 검출 지연시간을 검출하고(S24), 아울러, GPS 수신 신호를 이용하여 위치 정보를 얻는다(S24).
이와 같이 전류를 인가하며 자기장 검출 시점을 얻은 후 지연시간을 검출하고 위치 정보를 얻는 과정(S22, S23, S24)은 탐지 장소(S) 내에서 미리 정한 회수(N)만큼 서로 다른 위치로 이동하며 각 위치별로 반복한다(S25, S26).
이에, 어느 한 탐지 장소(S) 내에서 상호 인접한 복수 위치에서의 자기장 검출 지연시간을 획득하게 된다.
또한, 탐지 장소에 대해 복수 위치의 자기장 검출 지연시간을 획득하는 과정은 탐지 장소를 변경하며 반복한다(S27, S28).
이와 같이 탐지 장소별로 획득한 복수 위치의 자기장 검출 지연시간은 각 위치 정보와 함께 자기장 검출기(20)에 임시 저장한 후 취합하여 서버(40)에 전송함으로써, 서버(40)에 구비되는 연산수단(30)은 누수 경로 획득단계(S30)를 수행할 수 있게 된다.
연산수단(30)은 전송받은 위치별 자기장 검출 지연시간을 탐지 장소별로 구분되게 수집하고(S31), 탐지 장소별로 연산처리하여 위치별 자기장 검출 지연시간의 차이에 근거한 누수 경로(2)의 미소 구간 좌표를 얻는다(S32).
마지막으로, 탐지 장소별로 얻은 미소 구간 좌표를 상호 연관지어 미소 구간끼리 이어진 누수 경로(2)의 전 구간에 대한 좌표를 얻는다(S33).
그런데, 탐지 장소별로 누수 경로(2)의 미소 구간을 정확하게 얻으려면, 지연시간을 얻을 시의 자기장 검출기(20)의 위치를 공간 좌표 상의 좌표값으로 정확하게 얻어야 한다.
따라서, 상기 자기장 검출기(20)에 장착할 GPS 수신기(24)는 x,y,z 좌표로 이루어지는 공간 좌표 상의 위치를 GPS 신호로부터 정확하게 얻을 수 있는 것으로 하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 그러한 GPS 수신기는 매우 고가이다.
이에, 오차는 좀 있지만 통상 사용되는 저가의 GPS 수신기를 사용하고, 자기장 검출기(20)를 올려놓고 자기장을 검출할 검출 위치를 미리 지정하여 둠으로써, 지정한 검출 위치 및 GPS 신호로 얻는 위치를 상호 대조하여 위치를 정확하게 얻는 방식을 대안으로 사용할 수도 있다.
즉, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 자기장을 검출할 검출 위치(P)를 차수 구조(1) 상에 간격을 두고 미리 표시하여 둔다. 이때, 표시한 검출 위치(P)는 공간 좌표계의 좌표값으로 연산수단(30)에 저장하여 둔다.
그리고, 상기 지연시간 획득단계(S20)에서 탐지 장소 변경 및 탐지 장소 내의 위치 이동하며 자기장을 검출하여 지연시간을 검출할 시에는 표시된 검출 위치(P)에 자기장 검출기(20)을 놓는다. 이에, 자기장 검출기(20)의 GPS 수신기(24)는 적어도 검출 위치(P)의 좌표값에 근사화된 위치를 GPS 신호로 얻을 수 있다.
그리고, 연산수단(30)은 자기장 검출기(20)로부터 전송받는 위치 정보를 공간 좌표계의 좌표값으로 저장된 검출 위치(P1,P2,P3,P4)의 좌표값에 근거하여 위치 정보에 가장 근접한 검출 위치의 좌표값을 선택하고 누수 경로의 미소 구간 좌표를 얻는데 사용한다.
다른 방식으로서, GPS 수신기(24)를 갖추지 아니하고, 대신에, 차수 구조(1)에 표시한 복수의 검출 위치(P)에 각각 순번을 표시하고, 자기장 검출기(20)에 순번을 입력하여 위치를 특정하게 하는 방식도 사용 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예 설명에서는 상기 연산수단(30)이 자기장 검출기(20)와 통신망으로 연결할 수 있는 서버(40)에 구비되는 것으로 하였으나, 자기장 검출기(20)와 연결하여 사용하는 컴퓨터에 프로그램적으로 설치하는 것도 가능하다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
S1 : 상류측 S2 : 하류측
P,P1,P2,P3,P4 : 검출 위치
1 : 차수 구조
2 : 누수 경로 2a : 입수점 2b : 출수점
3 : 공간 좌표계
10 : 전류 인가 수단
11 : 제1 전극 12 : 제2 전극 13 : 전원부
20 : 자기장 검출기
21 : 시각 동기화부 22 : 자기장 센서 23 : 지연시간 검출부
24 : GPS 수신기 25 : 통신부
30 : 연산수단
31 : 수집부 32 : 경로 연산부 33 : 경로 생성부

Claims (8)

  1. 시계를 내장하고, 상류측에서 지하의 누수 경로(2)를 통해 하류측으로 유출되는 물이 전기 전도체 역할을 하도록 상류측과 하류측 사이에 전기 신호를 인가하여, 누수 경로(2)를 주회하는 방향의 자기장을 발생시키기 위한 전류 인가 수단(10);
    상기 전류 인가 수단(10)과 통신하여 내장 시계의 시각을 상기 전류 인가 수단(10)에 내장된 시계의 시각과 일치시키고, 전기 신호의 인가 시점을 얻고, 자기장이 검출되는 시점을 획득하며, 누수 경로(2)에서 발생한 자기장이 유한한 전파 속도에 의해서 지상까지 도달하는 데 소요되는 시간인 자기장 검출 지연시간을 전기 신호의 인가 시점부터 자기장 검출 시점까지의 시간 차이로 획득하되, 지상에서 위치를 바꿔가며 획득하게 마련된 자기장 검출기(20);
    자기장 검출 지연시간을 획득한 각각의 위치 및 위치별로 획득한 자기장 검출 지연시간을 상기 자기장 검출기(20)와의 통신에 의해 수집한 후, 자기장 검출 지연시간을 획득한 각각의 위치로부터 누수 경로(2)까지의 거리를 자기장 검출 지연시간과 자기장 전파 속도에 근거하여 획득하고, 자기장 검출 지연시간을 획득한 각각의 위치와 누수 경로(2)까지의 거리에 근거하여 누수 경로(2)의 지하 공간 좌표를 획득하는 연산수단(30);
    을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 누수 경로 탐지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전류 인가 수단(10)은 물의 유출을 방지하는 차수 구조(1)의 양측 사이에 전류를 인가하여 차수 구조(1) 또는 차수 구조(1) 아래의 지반에 생긴 누수 경로(2)에 전류를 흘려주며,
    상기 연산수단(30)은 누수 탐지 장소별 복수 위치의 자기장 검출 지연시간을 자기장 검출기(20)로부터 수집하여, 누수 탐지 장소별로 누수 경로(2)의 미소 구간에 대한 지하 공간 좌표를 획득한 후 누수 탐지 장소별 지하 공간 좌표를 상호 연결하여 전체 누수 경로(2)에 대한 좌표를 획득함을 특징으로 하는 누수 경로 탐지 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 차수 구조(1)는 댐 또는 제방이고,
    상기 연산수단(30)은 자기장 검출기(20)와 통신망으로 연결되는 서버로 구성됨을 특징으로 하는 누수 경로 탐지 시스템.
  4. 상류측에서 지하의 누수 경로(2)를 통해 하류측으로 유출되는 물이 전기 전도체 역할을 하도록 상류측과 하류측 사이에 전기 신호를 인가하기 위한 전류 인가 수단(10)과 자기장을 검출하기 위한 자기장 검출기(20)에 각각 내장한 시계의 시각을 상호 통신에 의해 일치시켜, 자기장 검출기(20)에서 전기 신호 인가 시점을 알게 하는 시각 동기화 단계(S10);
    전류 인가 수단(10)으로 누수 경로(2)에 전기 신호를 인가하여 누수 경로(2)를 주회하는 방향의 자기장을 발생시킨 후 자기장 검출기(20)에서 자기장이 검출되는 시점을 획득하여, 누수 경로(2)에서 발생한 자기장이 유한한 전파 속도에 의해서 지상까지 도달하는 데 소요되는 시간인 자기장 검출 지연시간을 전기 신호의 인가 시점부터 자기장 검출 시점까지의 시간 차이로 획득하되, 지상에서 위치를 바꿔가며 획득하는 지연시간 획득단계(S20);
    자기장 검출 지연시간을 획득한 각각의 위치 및 위치별로 획득한 자기장 검출 지연시간을 연산수단(30)에서 수집하여, 자기장 검출 지연시간을 획득한 각각의 위치로부터 누수 경로(2)까지의 거리를 자기장 검출 지연시간과 자기장 전파속도에 근거하여 획득하고, 자기장 검출 지연시간을 획득한 각각의 위치와 누수 경로(2)까지의 거리에 근거하여 누수 경로(2)의 지하 공간 좌표를 획득하는 누수 경로 획득단계(S30);
    를 포함함을 특징으로 하는 누수 경로 탐지 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 지연시간 획득단계(S20)는 탐지 장소를 변경하며 각 탐지 장소별로 복수 위치의 자기장 검출 지연시간을 획득하고,
    상기 누수 경로 획득단계(S30)는 탐지 장소별로 획득한 누수 경로(2)의 미소 구간에 대한 지하 공간 좌표를 상호 연결하여 전체 누수 경로(2)를 획득함을 특징으로 하는 누수 경로 탐지 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 지연시간 획득단계(S20)는 물의 유출을 방지하는 차수 구조(1)의 양측 사이에 전류를 인가하여 차수 구조(1) 또는 차수 구조(1) 아래의 지반에 생긴 누수 경로(2)의 물을 통해 전류를 흐르게 하며, 차수 구조(1)의 위에서 자기장 검출기(20)로 자기장을 검출하여 자기장 검출 지연시간을 획득하는 것임을 특징으로 하는 누수 경로 탐지 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 차수 구조(1)는 댐 또는 제방이고,
    상기 지연시간 획득단계(S20)는 획득한 자기장 검출 지연시간을 통신망을 통해 서버에 전송하며,
    상기 누수 경로 획득단계(S30)는 서버에서 이루어짐을 특징으로 하는 누수 경로 탐지 방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 지연시간 획득단계(S20)는 GPS 수신기를 구비한 자기장 검출기(20)에 의해 자기장 검출 지연시간을 획득한 위치의 좌표를 얻음을 특징으로 하는 누수 경로 탐지 방법.
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