KR101991169B1 - 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 호수, 하천, 댐, 저수지 등의 수면을 이동하면서, 수질을 측정하고, 측정된 수질을 등급으로 나누어, 수질 등급에 따라 마이크로버블을 차등적으로 투입하여 수질을 개선할 수 있는 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇에 관한 것으로, 수질 감시 영역을 이동하면서 상기 GPS수신모듈의 신호를 수신하고 상기 초음파 거리계에 의하여 수변을 확인하면서 수질 감시 영역 전체에 대한 위치좌표를 일정 간격으로 얻어 수질 감시 영역 전체에 대한 위치좌표 메트릭스를 구하는 단계와, 일정한 주기로 수질 감시 영역 전체의 위치좌표 메트릭스를 이동하면서 위치좌표별 용존산소를 포함한 수질 데이터를 획득하는 단계와, 수질 감시 영역 전체의 위치좌표별 수질 데이터를 이용하여 위치좌표별 용존산소 등급을 결정하는 단계와, 용존산소 등급이 나쁜 위치좌표 순으로 위치좌표 메트릭스 전체를 순차적으로 이동하면서 마이크로버블발생기를 작동시켜 마이크로버블발생기의 가동 시간을 용존산소 등급이 좋을수록 점차 차등 있게 줄이면서 미세기포를 투입하는 수질개선 단계를 수행한다.

Description

실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇{ROBOT FOR REAL TIME WATER QUALITY OBSERVATION AND RAPID WATER IMPROVEMENT}
본 발명은 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇에 관한 것으로, 더 상세하게는 호수, 하천, 댐, 저수지 등의 수면을 이동하면서, 수질을 측정하고, 측정된 수질을 등급으로 나누어, 수질 등급에 따라 마이크로버블을 차등적으로 투입하여 수질을 개선할 수 있는 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇에 관한 것이다.
용존산소(DO:Dissolved Oxygen)는 수중에 녹아 있는 산소량으로, 일반적으로 공기 속의 산소에 의해 공급된다. 용존산소의 양은 기압이나 온도에 의해 좌우되며, 오염되지 않은 물을 기준으로 대기압하에서 20℃의 순수 DO는 약 9ppm이고 온도가 내려갈수록 상승하여 4℃에서 약 13ppm이 된다. 유기물(오수 폐수 등에 포함된 아질산염, 질산염, 암모니아, 인산염, 규산염 등의 유기물 염류)의 산화나 생물의 호흡 등으로 산소가 소모된 물의 DO는 이보다 감소한다.
용존산소와 유입되는 유기물의 양이 적당할 때는 유기물이 산소에 의해 분해되므로 청정한 물로 정화될 수 있지만, 용존산소의 양에 비하여 유기물 유입량이 많아 지면, 용존산소의 부족으로 수생식물이나 동물이 서식할 수 없게 되고, 유기물(오수 폐수 등에 포함된 아질산염, 질산염, 암모니아, 인산염, 규산염 등의 유기물 염류) 등이 산화되지 않고 잔류하여 유기물에 의한 물의 오탁을 가져오게 된다.
용존산소 양이 지나치게 높은 물은 과산화수소와 같은 살균작용도 하여 물속에서 세균의 발생을 억제할 수 있으나, 유기물 분해량을 급속히 늘려 영양물질(인,질소)의 농도를 높게 하고, 영양물질로 인해 식물플랑크톤의 성장과 번식은 매우 신속하게 진행되므로 며칠 안으로 갑작스럽게 대량의 식물플랑크톤이 나타나는 녹조현상을 초래한다. 식물플랑크톤 등의 조류가 번식할 경우 광합성 작용으로 DO가 증가하여 과포화를 나타내기도 한다. 녹조생물이 갑자기 대량으로 죽으면 유독세균이 번식하거나, 산화분해로 인해 수중의 산소가 일시 결핍되어 어패류가 폐사하기도 한다.
따라서, 따라서 용존산소는 수질전체를 파악할 수 있는 지표로 사용할 수 있고, 호수, 하천, 댐, 저수지 등에 있어서, 용존산소는 어느 한 지점에서 지나치게 많거나 적지 않고 각 지점에서 적정한 수준으로 유지하는 것이 필요하다.
호수, 하천, 댐, 저수지 등에는 공장폐수, 생활하수나 비료를 많이 사용한 농지로부터 흘러드는 비료 성분 때문에 부영양화의 진행이 점점 빨라지고 있다. 호수, 하천, 댐, 저수지 등에는 이와 같이 많은 오수, 폐수 및 하수가 유입되고 있으며, 이러한 오염물질의 유입은 물의 부영양화로 인한 조류의 이상 번식, 황화수소나 메탄 등의 발생으로 인한 악취의 발생, 바닥으로의 오염물 퇴적 등을 초래함과 동시에 자정능력을 상실하게 하는 원인이 되고 있다.
마이크로버블은 직경 10㎛ - 50㎛ 이하의 미세 기포로 종래 탁수나 배수의 정화 처리, 생활 용수의 살균, 세탁기 내에서 의류 세척 등에 널리 이용되고 왔으나, 근래에는 호수와 늪이나 양식지 등의 폐쇄 수역에서 수중(水中)으로의 산소의 용해를 촉진하는 수단으로 사용하는 예가 늘고 있다.
그 일 예로, 특허등록 제10-1606398호 발명은 내수면 호소 등에서 외부와 연결되지 않고 에너지를 공급받지 않은 상태에서 독립적으로 수질 개선 작업이 가능하며, 마이크로버블을 이용하여 녹조를 파괴 또는 온도차에 의한 괴멸을 유도하는 마이크로버블을 이용한 수질 개선장 치를 개시하고 있다. 특허등록 제10-1606398호 발명은 부력에 의하여 수면에 부상되는 상태로 설치되는 수면 부상부와, 상기 수면 부상부에서 하측으로 기립되어 설치되며 심층수를 끌어올리는 심층수 상승부와, 상기 수면 부상부에 설치되며 마이크로버블(micro bubble)을 발생시켜 상기 심층수 상승부에 의하여 상승된 심층부에 분사하는 마이크로버블 분사부와, 상기 심층수 상승부 상단과 연결되어 구비되며 마이크로버블이 분사된 심층수를 하측 방향 수중으로 분사하는 버블 혼합수 분사부와, 상기 수면 부상부의 부상 위치를 한정하는 위치한정부를 포함하는 마이크로버블을 이용한 수질 개선장치를 개시한다.
특허등록 제10-1606398호 발명은 심층수를 끌어올려 마이크로버블을 분사하는 장점은 있지만, 호소(湖沼) 등의 한 지점에 고정되어 한 지점에만 집중적으로 마이크로버블을 투입하기 때문에 장치가 설치된 부근에서는 용존산소량이 과다하게 증가하지만 다른 지점은 용존산소량이 개선되기 어려운 단점이 있다. 수중에 분사된 마이크로버블은 미세한 기포로, 시간이 지나도 측방향으로는 확산되지 않고 분사 후 점점 상방으로 상승하면서 그 크기가 줄어들다가 소멸하기 때문이다.
한편, 공개특허번호 제10-2016-0044895호 발명은 수심이 4m이상인 하천 또는 호수 등의 처리 대상수에 마이크로버블 오존을 발생시키는 수질정화장치가 랜덤하게 이동하며 수질을 정화하는 마이크로버블 오존을 사용한 수질정화장치에 관한 것으로, 지상에 설치되는 오존발생장치와, 모터에 의해 작동되는 프로펠러와 자동조타장치에 의해 회전되는 러더(rudder) 및 상기 모터와 자동조타장치의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 선체와, 상기 선체의 선수에 구비되어, 바닥면을 향해 경사지게 센싱이 이루어지며 거리를 측정하는 거리측정센서부와, 상기 선체의 하부에 고정수단에 의해 연결되고 오존주입호스를 통해 상기 오존발생장치로부터 오존을 공급받아 마이크로버블을 발생시키는 마이크로버블 발생장치를 포함하며, 처리 대상수가 존재하는 영역을 랜덤하게 이동하며 마이크로버블을 공급하는 마이크로버블 오존을 사용한 수질정화장치를 개시하고 있다.
공개특허번호 제10-2016-0044895호와 같이, 지상에 설치되는 오존발생장치로부터 호스를 통해 오존을 공급 받으면서 처리 대상수가 존재하는 영역을 랜덤하게 이동하여 마이크로버블 오존을 공급하는 경우, 넓은 하천 또는 호수에서 이동 영역에 한계가 있고, 오염 상태가 서로 다른 지역을 램덤하게 이동하면서 지속적으로 많은 양의 마이크로버블 오존을 지속적으로 공급하여야 하기 때문에 많은 전력이 소모되어 지상으로부터 전력 공급 없이 이동이나 오존 분사가 불가능하고, 오존이 분사되는 지점의 오염 정도를 고려하지 않고 램덤하게 분사되기 때문에 하천이나 호수의 위치에 따라 용존 산소의 과소 또는 과다가 발생하는 단점이 있다. 뿐만 아니라 공개특허번호 제10-2016-0044895호와 같이 마이크로버블발생장치를 선체의 하부에 설치하고 마이크로버블을 대량 방출할 경우 선체가 전복될 수 있는 문제점도 있다.
등록특허공보 제10-1244272호는 수면을 이용하면서 자가 발전구조를 통해 생성된 전류를 이용하여 무인 원격으로 수상을 운항하면서 수중에 초음파를 발산하여 조류를 제거하도록 구성된 수질 정화용 무인로봇을 개시하고 있다. 등록특허공보 제10-1244272호는 수면에 부양되는 함체를 포함하여 구성되며, 함체에는 함체의 운항에 따른 추력을 생성하는 추력부와, 태양광을 통해 전류를 생성하는 태양 전지판과 이 태양 전지판에서 생성된 전류를 축전하는 배터리를 포함하여 구성된 자가 발전부와, 자가 발전부에서 생성된 전류를 인가받아 수중에 초음파를 발산하는 하나 이상의 초음파 진동자와, 무선 송수신모듈을 통해 외부에서 무선 송출되는 제어신호를 인가받아 추력부와 초음파 진동자의 구동을 제어하는 제어부가 각각 배치되어, 함체는 자가 발전부를 통해 생성된 전류와 무선 수신되는 제어신호에 의해 추력부로 이송하면서, 수중에 초음파를 발산하여 조류를 제거한다.
등록특허공보 제10-1244272호에서와 같이, 함체를 추력부(모터)에 의하여 이동시키고, 조류를 절단하고 확산시키기 위한 절단팬과 확산팬을 공압제어모듈 (에어 컴퓨레서를 이용한 모터)에 의하여 구동하고, 조류를 제거할 정도의 초음파를 발생시키고, 외부로부터 제어신호를 인가받아 제어하기 위해서는 많은 양의 전력이 필요하다. 태양광 셀에 의하여 공급되는 전력에 의하여 초음파와 조류 절단팬 및 확산팬을 가동하여 조류를 제거할 경우, 좁은 영역에서 소량의 조류 밖에 제거할 수 없다. 그러나, 등록특허공보 제10-1244272호에는 이런 문제에 대한 인식이나 해결 방법을 제시하지 않고 있다. 뿐만아니라, 등록특허공보 제10-1244272호에서와 같이, 함체의 하부에 조류 절단팬 및 확산팬을 설치하고 구동시킬 경우 함체가 쉽게 전복되는 문제점이 있다..
위와 같은 수질 정화 기능은 없지만, 등록특허공보 제10-1145761호 발명은, 하천, 바다 또는 호수의 소정의 경로를 따라 이동하고, 이동 중 수질 및 환경 상태를 측정하여 사용자에게 제공하는 수질 모니터링 로봇을 제공하고 있다. 등록특허공보 제10-1145761호 발명은 하천, 바다 또는 호수의 수면 또는 수면아래에서 이동하는 이동유닛과, 상기 이동유닛에 장착되며, 상기 이동유닛을 이동시키는 구동력을 제공하는 구동부와, 상기 이동유닛에 장착되고, 상기 하천, 바다 또는 호수의 상태를 측정하는 센서부와, 상기 센서부에서 측정된 측정결과를 외부로 송신하는 통신부와, GPS신호를 수신하여 현재 위치를 결정하는 위치결정부와; 상기 위치결정부에서 결정된 현재 위치와 기 설정된 측정경로를 비교한 후 그 차이에 따라 상기 구동부를 제어하여 상기 이동유닛을 기 설정된 측정경로로 이동시키는 제어부를 포함하는 수질 모니터링 로봇을 개시하고 있다.
등록특허공보 제10-1145761호 발명은 사용자가 미리 이동유닛의 측정경로를 설정하고, GPS신호를 이용하여 이동유닛이 미리 설정된 측정경로를 벗어날 경우, 제어부가 구동부를 제어하여 이동유닛을 기 설정된 측정경로로 이동시키면서 하천, 바다 또는 호수의 수질 상태를 측정하므로, 사용자가 미리 측정경로를 설정하지 않은 지점의 수질 상태는 측정하지 못하는 단점이 있다. 또한, 하천이나 호수에 유입된 오염물질은 수중에서 이동하기 때문에 각 지점의 수질측정 결과만으로는 어느 지점에서 오염원이 발생했거나 오염원이 유입되고 있는지 특정할 수 없다. 따라서, 등록특허공보 제10-1145761호 발명에서와 같이 기 설정된 측정경로의 수질 측정결과를 외부에 송신하여도 오염원 발생지점이나 오염물질 유입지점을 탐지하기 어려운 문제점이 있다. 등록특허공보 제10-1145761호 발명은 기 설정된 측정경로상에서의 측정된 수질 측정결과를 외부로 송신하지만, 수질 상태를 외부에서 육안으로 즉시 파악할 수 있는 수단을 제공하지 않고 있다. 이로 인해 하천, 호수, 댐 등의 관리자의 오염물질 유입에 대한 신속한 대응이 어렵다. 또한, 등록특허공보 제10-1145761호 발명에 의할 경우, 수질 상태의 측정 결과가 안 좋은 경우에도 즉시 이에 대처하여 수질 개선 작업을 할 수 없는 단점도 있다.
한국공개특허공보 제10-2016-0044895호(공개일 : 2016년04월26일) 한국등록특허공보 제10-1606398호(등록일자 : 2016년03월21일) 한국등록특허공보 제10-1244272호(등록일자 : 2013년03월11일) 한국등록특허공보 제10-1145761호(등록일자 : 2012년05월07일)
본 발명은 상술한 종래 수질 모니터링 로봇이나 수질 정화용 로봇의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는, 수질 감시 영역 전체를 자율적으로 이동하면서 수질 감시 영역을 구획하고 각 구획에서의 용존산소 등의 수질을 측정한 후 이를 비교하여 현재의 수질에 따라 차등적으로 수질 개선 작업을 하여 전력사용을 효율화하고 수질 감시 영역 전체의 용존산소 양을 과다하거나 과소하지 않게 유지할 수 있는 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는, 수질을 악화시키고 있는 수질 오염원의 발생지점이나 수질 오염물질 유입지점을 정확히 탐지할 수 있는 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제3과제는, 호수, 하천, 댐 등에서 로봇이 위치해 있는 지점의 수질 등급을 외부에서 관리자 등이 육안으로 확인할 수 있는 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제4과제는, 마이크로버블을 대량으로 투입하는 경우에도 로봇 몸체가 전복할 염려가 없는 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 제1과제는, 내부에 중공부를 갖고 상부는 덮개에 의하여 밀폐된 반구형 부양체의 외주면에 방사 방향으로 물에 잠길 수 있게 연장된 방사관체를 다수 형성하고, 상기 덮개 상면에는 태양전지모듈을 설치하고, 상기 반구형 부양체 하부에는 수중에서 반구형 부양체를 추진할 수 있는 모터추진기를 마련하고, 상기 반구형 부양체내에는, 물을 순환시키는 펌프와 순환되는 물에 공기를 투입하는 에어블로어와 상기 펌프에서 공급한 물에 상기 에어블로어에서 공급한 공기를 혼합하는 믹서로 이루어진 마이크로버블발생기와, 위치 좌표를 출력할 수 있는 GPS수신모듈과, 관제센터의 서버와 데이터 통신할 수 있는 통신모듈과, 상기 모터추진기를 구동하는 모터드라이버와, 상기 모터추진기의 방향을 조정하는 모터추진기 조향장치와, 상기 마이크로버블발생기를 구동하고 상기 GPS수신모듈에서 받은 위치좌표에 따라 상기 모터드라이버 및 모터추진기 조향장치를 구동하고 상기 통신모듈을 통해 상기 관제센터에 데이터 통신할 수 있는 메인컨트롤러와, 상기 태양전지모듈에서 발전된 전력을 충전하고 각부에 전력을 공급하는 에너지스토리지시스템(ESS)을 설치하고, 상기 다수의 방사관체들에는 수질을 측정하여 상기 메인컨트롤러에 전송하는 수질센서와, 수심과 수변의 거리를 측정할 수 있는 초음파 거리계와, 상기 마이크로버블발생기에 물을 유입시킬 수 있는 물유입관과, 마이크로버블발생기에 외부공기를 유입시킬 수 있는 공기유입관과, 상기 마이크로버블발생기에서 발생한 마이크로버블을 물 속에 투입할 수 있는 마이크로버블투입관을 설치하여, 상기 모터추진기로 수질 감시 영역을 이동하면서 수질 측정과 마이크로버블 투입을 실시간으로 할 수 있게 하되, 상기 메인컨트롤러는, 수질 감시 영역을 이동하면서 상기 GPS수신모듈의 신호를 수신하고 상기 초음파 거리계에 의하여 수변을 확인하면서 수질 감시 영역 전체에 대한 위치좌표를 일정 간격으로 얻어 수질 감시 영역 전체에 대한 위치좌표 메트릭스를 구하는 단계와, 일정한 주기로 수질 감시 영역 전체의 위치좌표 메트릭스를 이동하면서 위치좌표별 용존산소를 포함한 수질 데이터를 획득하는 단계와, 수질 감시 영역 전체의 위치좌표별 수질 데이터를 이용하여 위치좌표별 용존산소 등급을 결정하는 단계와, 용존산소 등급이 나쁜 위치좌표 순으로 위치좌표 메트릭스 전체를 순차적으로 이동하면서 마이크로버블발생기를 작동시켜 마이크로버블발생기의 가동 시간을 용존산소 등급이 좋을수록 점차 차등 있게 줄이면서 미세기포를 투입하는 수질개선 단계를 수행함으로써 해결할 수 있다.
상술한 본 발명의 제2과제는, 메인컨트롤러가, 상기 수질개선 단계 이후, 다음 주기에 수질 감시 영역 전체의 위치좌표 메트릭스를 이동하면서 위치좌표별 용존산소를 포함한 수질 데이터를 획득하는 단계와, 수질 감시 영역 전체의 위치좌표별 수질 데이터를 이용하여 위치좌표별 용존산소 등급을 결정하는 단계와, 이전 주기의 위치좌표별 용존산소 등급을 당해 주기의 용존산소 등급과 비교하는 주기별 용존산소등급 비교 단계와, 이전 주기보다 용존산소등급이 낮아진 지점을 결정하고, 용존산소등급이 낮아진 지점을 수질 오염원 발생 지점으로 결정하는 수질 오염원 탐지 단계와, 탐지된 수질 오염원 발생 지점을 관제센터에 제공하는 수질 오염원 통지 단계를 더 수행함으로써 해결할 수 있다.
상술한 본 발명의 제3과제는, 상기 덮개에 LED어레이를 더 설치하고, 상기 메인컨트롤러는 현재 위치좌표의 수질 등급에 따라 상기 LED어레이의 발광 빛을 다르게 하여 외부에서 수질 상태를 육안으로 확인할 수 있게 함으로써 해결할 수 있다.
상술한 본 발명의 제4과제는, 상기 마이크로버블투입관을 적어도 2개 이상 설치하고, 각 마이크로버블투입관은 서로 대칭 방향에 배치된 방사관체에 설치함으로써 해결할 수 있다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 수질 감시 영역을 이동하면서 상기 GPS수신모듈의 신호를 수신하고 상기 초음파 거리계에 의하여 수변을 확인하면서 수질 감시 영역 전체에 대한 위치좌표를 일정 간격으로 얻기 때문에 미리 경로를 설정할 필요가 없고, 미리 설정한 경로 뿐만 아니라 수질 감시 영역 전체에 대한 위치좌표를 메트릭스 구조로 얻어 각 메트리스 단위로 수질 검사 및 수질 개선 작업을 진행할 수 있고, 일정한 주기로 수질 감시 영역 전체의 위치좌표 메트릭스를 이동하면서 위치좌표별 수질 데이터를 획득하기 때문에 새로운 오염원이나 오염물질 유입지역을 발견하여 이에 대응한 수질 개선작업을 즉시 시행할 수 있고, 수질 감시 영역 전체의 위치좌표별 수질 데이터를 이용하여 위치좌표별 용존산소 등급을 결정하고 이 등급을 이용하여 수질 개선 작업 및 오염원 탐지 작업을 하기 때문에 수질 개선 작업 및 오염원 탐지 작업을 효과적으로 진행할 수 있고, 용존산소 등급이 나쁜 위치좌표 순으로 위치좌표 메트릭스 전체를 순차적으로 이동하면서 마이크로버블발생기를 작동시켜 마이크로버블발생기의 가동 시간을 용존산소 등급이 좋을수록 점차 차등 있게 줄이면서 미세기포를 투입하기 때문에 태양전자에서 얻은 전력을 효율적으로 사용하여 태양전자의 전력만으로 운용이 가능하고, 용존산소 등급에 따라 용존산소의 투입시간에 차등을 두기 때문에 용존산소의 과다지점과 과소지점이 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서와 같이 수질 등급을 이용하면, 수질개선 작업을 한 후에 특정 구역에서 수질 개선이 이루어 지지 않을 경우 이 지점을 오염원 발생 구역 또는 오염물질 유입 구역을 판단할 수 있다. 즉, 메인컨트롤러가, 상기 수질개선 단계 이후, 다음 주기에 수질 감시 영역 전체의 위치좌표 메트릭스를 이동하면서 위치좌표별 용존산소를 포함한 수질 데이터를 획득하여 위치좌표별 용존산소 등급을 결정하고, 이전 주기의 위치좌표별 용존산소 등급을 당해 주기의 용존산소 등급과 비교한 결과, 이전 주기보다 용존산소등급이 낮아진 지점을 찾으면, 이 지점은 수질 오염원 발생 지점으로 판단할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 의하면, 덮개에 LED어레이를 더 설치하고, 상기 메인컨트롤러는 현재 위치좌표의 수질 등급에 따라 상기 LED어레이의 발광 빛을 다르게 하여 외부에서 수질 상태를 육안으로 확인할 수 있게 함으로써 호수, 하천, 댐 등에서 로봇이 위치해 있는 지점의 수질 등급을 외부에서 관리자 등이 육안으로 확인하고, 즉시 오염원 확인 및 필요한 수질 개선 조치를 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 내부에 중공부를 갖고 상부는 덮개에 의하여 밀폐된 반구형 부양체의 외주면에 방사 방향으로 물에 잠길 수 있게 연장된 방사관체를 다수 형성하고, 이들 방사관체에 상기 마이크로버블투입관을 적어도 2개 이상 설치하면서, 각 마이크로버블투입관은 서로 대칭 방향에 배치된 방사관체에 설치하기 때문에, 마이크로버블을 대량으로 투입하는 경우에도 로봇 몸체가 전복할 염려가 없다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇의 내부 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇이 마이크로버블을 분사하는 방법을 보여주는 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇의 사용상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇과 관제센터로 이루어지는 수질 감시 시스템에 대한 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇(1)은, 반구형 부양체(9)와 반구형 부양체(9)의 외주면에 방사 방향으로 물에 잠길 수 있게 연장된 방사관체(11a~11f)로 이루어진 구조체를 갖는다. 상기 반구형 부양체(9)는 내부에 중공부를 가지며 상부는 덮개(3)에 의하여 밀폐된다. 상기 방사관체(11a~11f)는 6개 또는 8개 등의 짝을 이룬 복수의 개수로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 방사관체(11a~11f)는 상기 반구형 부양체(9)의 균형을 잡아 줄 뿐만 아니라, 수질측정을 용이하게 해주고, 마이크로버블의 분사시 반구형 부양체(9)가 균형을 잃는 것을 방지해 준다. 반구형 부양체(9)는 원형형태(UFO형태)를 가지며 덮개 상부 표면에 태양전지모듈(5)을 설치하여, 수질감시에 필요한 에너지원을 자가 생산하여 운행한다. 상기 덮개(3) 상면에는 태양전지모듈(5)을 가능한 광범위하게 설치하여 자가발전에 의한 전력만으로 모든 구성부분의 소요 전력을 공급할 수 있게 한다.
상기 덮개(3)의 태양전지모듈(5) 둘레에는 원형의 LED어레이(7)를 설치한다. 상기 LED어레이(7)는 여러가지 색을 가변하여 발광할 수 있는 색 가변형 LED어레이(7)이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반구형 부양체(9)내에는 상기 태양전지모듈(5)에서 발전된 전력을 충전하고 각부에 전력을 공급하는 에너지스토리지시스템(ESS)(33)을 설치한다. 상기 에너지스토리지시스템(ESS)(33)은 리튬이온 이차전지셀과 충방전 회로를 포함하고, 주간에 상기 태양전지모듈(5)에서 발전한 전력을 충전하고, 충전된 전력을 각부에 공급한다. 상기 반구형 부양체(9)의 지름을 2300mm로, 높이를 600~800mm로 제작할 경우, 상기 덮개(3)에 설치되는 태양전지모듈(5)은 시간당 최대 생산량 280WH(12V)의 전력을 생산할 수 있다. 에너지스토리지시스템(ESS)(33)에 충전된 전력을 통해 밤뿐 아니라 흐린 날씨와 비가 오는 날씨에도 로봇(1)을 가동할 수 있다. 메인컨트롤러(27)는 발전량과 전력잔량에 대한 데이터를 획득하여 발전량과 전력 잔량에 따른 로봇(1) 각부의 운영을 조절한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반구형 부양체(9) 하부에는 수중에서 반구형 부양체(9)를 추진할 수 있는 모터추진기(39)를 마련한다. 도면에는 표시하지 않았지만, 상기 에너지스토리지시스템(33)은 질량이 상대적으로 크기 때문에 반구형 부양체(9) 하부 중심부에 설치하여 무게 중심 기능을 수행하게 할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반구형 부양체(9)의 내부는 상하 공간을 구분하여, 상부 공간에는 상기 에너지스토리지시스템(ESS)에 의하여 전력을 공급 받아 가동되는 마이크로버블발생기(15)와, GPS수신모듈(29)과, 통신모듈(31)과, 모터드라이버(35)와, 모터추진기 조향장치(37)와, 메인컨트롤러(27)를 구비한다.
상기 마이크로버블발생기(15)는 물흡입관(24)을 통해 물을 흡입하여 순환시키는 펌프(17)와, 공기투입구(12)에 연결된 공기유입관(23)를 통해 공기를 흡입하여 순환되는 물에 공기를 투입하는 에어블로어(19)와 상기 펌프(17)에서 공급한 물에 상기 에어블로어(19)에서 공급한 공기를 혼합하여 마이크로버블을 생성하는 믹서(21)와 믹서(21)에 연결되어 마이크로버블이 포함된 물을 토출하는 마이크로버블투입관(25)으로 이루어진다. 물흡입관(24)과 마이크로버블투입관(25)의 말단 노즐은 항상 물속에 잠겨있다.
상기 GPS수신모듈(29)은 위치 좌표를 생성하여 상기 메인컨트롤러(27)에 출력한다. 통신모듈(31)은 관제센터의 서버와 데이터 통신할 수 있는 CDMA단말기 또는 Wifi단말기이다.
모터드라이버(35)는 상기 에너지스토리지시스템(ESS)에서 공급되는 직류 전원을 교류 펄스 전원으로 인버팅하여 상기 모터추진기에 투입하는 인버터이다.
모터추진기 조향장치(37)는 상기 메인컨트롤러(27)의 제어에 따라 상기 모터추진기(39)의 방향을 조정한다.
상기 메인컨트롤러(27)는 상기 마이크로버블발생기(15)를 구동하고 상기 GPS수신모듈(29)에서 받은 위치좌표에 따라 상기 모터드라이버(35) 및 모터추진기 조향장치(37)를 구동하고 상기 통신모듈(31)을 통해 상기 관제센터에 데이터 통신한다.
상기 다수의 방사관체(11a~11f)들에는 수심과 수변의 거리를 측정할 수 있는 초음파 거리계(13a~13f)를 구비한다. 전체 수질 감시 영역의 최외곽 한계 좌표만 주어지면 사용자가 미리 전체 수질 감시 영역 내의 측정 경로나 이동 경로를 특정하지 않아도 본 발명에 따른 로봇(1)은 상기 초음파 거리계(13a~13f)와 GPS수신모듈(29)을 이용하여 호수나 댐 등의 경계나 시설물을 스스로 확인하면서 위치좌표 메트릭스(수질 감시 영역을 위도축 및 경도축 방향의 일정한 간격으로 분할한 위치좌표들-도 5 참조)을 획득하여, 이 위치좌표 메트릭스를 자율 이동하면서 전체 수질 감시 영역의 수질을 측정하게 된다.
상기 다수의 방사관체(11a~11f)들에는 수질을 측정하여 상기 메인컨트롤러(27)에 전송하는 수질센서(41a,41b)를 구비한다. 상기 수질센서는 용존산소량센서를 필수적으로 포함하고, 온도센서, 염도센서, PH농도센서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 수질센서는 탁도센서, BOD(생물화학적 산소요구량)센서, COD(화학적 산소요구량)센서, TOC(총유기탄소량)센서 또는 T-P(총인)센서 가운데 선택된 1종 내지 2종 이상의 수질센서를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 방사관체(11a~11f)들 중 일부에는, 상기 마이크로버블발생기(15)에 물을 유입시킬 수 있는 물유입관(21)과, 마이크로버블발생기(15)에 외부공기를 유입시킬 수 있는 공기유입관(23)을 마련한다. 공기유입관(23)은 방사관체(11f)에 형성된 공기투입구(12)에 연결된다. 또한, 상기 다수의 방사관체(11a~11f)들 중 일부에는 상기 마이크로버블발생기(15)에서 발생한 마이크로버블을 물 속에 투입할 수 있는 마이크로버블투입관(25)을 설치한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로버블투입관(25)은 적어도 2개 이상 설치하고, 각 마이크로버블투입관(25)은 서로 대칭 방향에 배치된 방사관체(11b,11e)에 설치하면, 마이크로버블을 대량으로 투입하여 그 반발력이 반구형 부양체(9)에 작용하는 경우에도 반구형 부양체(9)가 전복되지 않는다. 그러나, 방사관체의 어느 하나에만 마이크로버블투입관(25)을 설치하거나, 비대칭으로 마이크로버블투입관(25)을 다수 설치할 경우, 마이크로버블 투입시 반구형 부양체(9)가 전복될 수 있다.
본 발명에 따른 로봇(1)은, 상기 모터추진기(39)로 자율적으로 수질 감시 영역을 이동하면서 수질 측정을 한 후 수질 등급을 나누고, 수질 등급에 따라 차등하여 마이크로버블을 실시간으로 투입한다.
상기 마이크로버블발생기(15)에 의하여 수질개선를 위하여 투입되는 마이크로버블(기포직경이 10㎛ ~ 50㎛인 기포)는, 수질정화를 위한 활성 미세기포를 발생시켜 물에 분산시키고 저압에서 많은 양의 공기를 용존시켜 정화처리 하는데 사용된다.
마이크로버블발생장치에서 만들어진 마이크로버블은 일반기포에 비해 비표면적과 수중 체류시간이 증가하여 용존산소를 증가시키므로 녹조제거 및 방지, 호기성미생물의 활동성 촉진 등 수질개선효과가 크다. 또한, 마이크로버블은 바닥 오염물과 침전된 퇴적층을 감소시키고 물의 흐름을 도와 정체되어 썩는 것을 막는다. 일반기포는 수중에서 급속으로 상승하지만, 마이크로버블은 부력이 적어 1분에 수mm정도씩 상승하여 3~7분 동안 수중에 체류하고 점차 축소되어 나노버블화(10㎛미만의 기포)된 후 압괴 소멸될 때 완전 용해가 된다. 따라서, 강, 호수, 댐 등의 특정 지점에 마이크로버블발생기를 설치하여 마이크로버블을 공급하는 것은 효과가 제한적이다. 본 발명은 마이크로버블을 생성하여 전체 수질 감시 영역을 이동하면서 수질 등급에 따라 전복의 위험 없이 마이크로버블을 투입한다.
수중에서 마이크로버블이 나노사이즈의 나노버블 형태로 축소 전환되고 소멸하면서 프리라디칼을 발생한다. 프리라디칼은 살균력 및 화학물질의 분해 능력이 뛰어나고, 녹조류 발생 억제와 제거에도 매우 효과적이다. 프리라디칼은 전하를 띠어 수중의 오염물질과 쉽게 부착할 수 있기 때문에 수질정화에 매우 효과적이고, 미생물의 증식에 필요한 용존산소의 전달을 극대화하여 정화효율을 높인다.
본 발명에 의하면, 마이크로버블발생기(15)의 펌프로 태양전지 전용 220V 3상 모터 를 채용한 1hp 펌프를 사용하여 1.0 ~ 1.5㎥/hr 의 마이크로버블을 생성할 수 있다. 일반펌프를 사용하고 믹서(21)에서 선회식으로 마이크로버블을 생성한다. 이러한 방식은 동력소모가 적고, 마이크로버블발생량이 많고, 이물질 막힘이 없는 방식이다.
도 5를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 최초로 호수 댐 등의 수질 감시 영역에 투입되면, 상기 메인컨트롤러(27)는, 로봇(1)이 수질 감시 영역을 이동할 때, 상기 GPS수신모듈(29)의 신호를 수신하고 상기 초음파 거리계(13a~13f)에 의하여 수변을 확인하면서 수질 감시 영역 전체에 대한 위치좌표를 일정 간격으로 얻어 수질 감시 영역 전체에 대한 위치좌표 메트릭스를 구한다. 이를 통해 수질 감시 영역의 경계와 위치좌표를 GPS 기반으로 정확히 위치를 파악할수 있게 된다. 위치좌표 메트릭스는 수질 감시 영역을 위도축 및 경도축 방향의 일정한 간격으로 분할한 위치좌표들이고, 수질측정 지점은 각 메트릭스 라인의 교차점 또는 메트릭스 라인에 의하여 분할 되는 구역의 중간지점으로 할 수 있다.
상기 메인컨트롤러(27)는, 로봇(1)을 일정한 주기로 수질 감시 영역 전체의 위치좌표 메트릭스를 이동하시키면서, 위치좌표별 용존산소를 포함한 수질 데이터를 획득하는 단계와, 수질 감시 영역 전체의 위치좌표별 수질 데이터를 이용하여 위치좌표별 용존산소 등급을 결정하는 단계를 수행한다.
예를 들면 용존 산소 등급을 다음과 같이 7단계로 나눌 수 있다.

등급

1

2

3

4

5

6

7

DO(m/L)

7.5이상

6.0이상

5.0이상

4.0이상

3.0이상

2.0이상

2.0미만
1등급은, 용존 산소가 풍부하고 오염물질이 없는 청정상태의 생태계로 여과, 살균 등 간단한 정수처리 후 생활 용수로 사용할 수 있는 수질 상태이다.
2등급은, 용존산소가 많은 편이고 오염물질이 거의 없는 청정상태에 근접한 생태계로 여과, 침전, 살균 등 일반적인 정수처리 후 생활용수로 사용할 수 있는 수질 상태이다.
3등급은, 약간의 오염 물질은 있으나 용존 산소가 많은 상태의 다소 좋은 생태계로 여과, 침전, 살균 등 일반적인 정수처리 후 생활용수 또는 수영용수로 사용할 수 있는 수질 상태이다.
4등급은, 보통의 오염물질로 인하여 용존산소가 소모되는 일반 생태계로 여과, 침전, 활성탄 투입, 살균 등 고도의 정수처리 후 생활용수로 이용하거나 일반적 정수처리 후 공업용수로 사용할 수 있는 수질 상태이다.
5등급은, 상당량의 오염물질로 인하여 용존산소가 소모되는 생태계로 농업용수로 사용하거나, 여과, 침전, 활성탄 투입, 살균 등 고도의 정수처리 후 공업용수로 사용할 수 있는 수질 상태이다.
6등급은, 다량의 오염물질로 인하여 용존산소가 소모되는 생태계로 산책 등 국민의 일상생활에 불쾌감을 유발하지 아니하며, 활성탄 투입, 역삼투압 공법 등 특수한 정수처리 후 공업용수로 사용할 수 있는 수질 상태이다.
7등급은, 용존 산소가 거의 없는 오염된 물로 물고기가 살기 어려운 수질 상태이다.
용존산소 등급이 결정되면, 상기 메인컨트롤러(27)는, 용존산소 등급이 나쁜 위치좌표 순으로 위치좌표 메트릭스 전체를 순차적으로 이동하면서 마이크로버블발생기를 작동시켜 마이크로버블발생기의 가동 시간을 용존산소 등급이 좋을수록 점차 차등 있게 줄이면서 미세기포를 투입하는 수질개선 단계를 수행한다.
이때, 용존산소 등급을 2등급씩 묶어서(예를 들면, 1,2 등급, 3,4등급, 4,5등급, 6,7등급) 마이크로버블 투입시간을 차등화하거나, 용존산소 등급을 일정등급 이상과 그 미만으로 나누어서(예를 들면, 1,2,3등급과 4등급 미만) 마이크로버블 투입시간을 차등화할 수 있다.
이를 위해, 마이크로버블발생장치의 노즐에서 공급되는 마이크로버블투입시간, 마이크로버블 발생량 등과 용존산소 개선 정도에 대한 상관관계를 데이터 베이스화하고, 이를 이용하여 마이크로버블투입시간을 조정할 수 있다.
상기 메인컨트롤러(27)는, 상기 수질개선 단계 이후, 다음 주기에 수질 감시 영역 전체의 위치좌표 메트릭스를 이동하면서 위치좌표별 용존산소를 포함한 수질 데이터를 획득하는 단계와, 수질 감시 영역 전체의 위치좌표별 수질 데이터를 이용하여 위치좌표별 용존산소 등급을 결정하는 단계와, 이전 주기의 위치좌표별 용존산소 등급을 당해 주기의 용존산소 등급과 비교하는 주기별 용존산소등급 비교 단계와, 이전 주기보다 용존산소등급이 낮아진 지점을 결정하고, 용존산소등급이 낮아진 지점을 수질 오염원 발생 지점으로 결정하는 수질 오염원 탐지 단계와, 탐지된 수질 오염원 발생 지점을 관제센터에 제공하는 수질 오염원 통지 단계를 수행한다. 본 발명에서와 위치좌표별 수질 등급을 이용하면, 수질개선 작업을 한 후에 특정 구역에서 수질 개선이 이루어 지지 않을 경우 이 지점을 오염원 발생 구역 또는 오염물질 유입 구역을 판단할 수 있는 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 관제센터는 로봇(1)으로부터 수질 오염원 통지를 접수하면, 비상출동하여 수질 오염원 확인 및 제거 작업을 수행한다.
상기 메인컨트롤러(27)는 수질 오염원을 관제센터에 통지할 뿐만 아니라, 실시간으로 측정된 수질 데이터를 일정한 주기(10초~10분)로 관제센터로 전송할 수 있다. 이를 위하여 상술한 바와 같이, CDMA단말기 또는 Wifi단말기를 상기 반구형 부양체(9) 내에 마련한다. 파악된 위치좌표별 모든 수질 측정 데이터를 실시간 관제센터에서 지정한 구간이나 수질 범위의 데이터만 전송할 수도 있다. 관제센터에서는 통신모듈을 통하여 상기 메인컨트롤러(27)에 특별 수질 측정 명령을 내려 관제센터에서 자율주행을 일시 정지하고, 관제센터에서 지정한 위치좌표로 이동하여 수질측정을 한 후 관제센터에 전송하게 할 수 있다. 관제센터 서버에서는 GPS모듈의 위치좌표와, 수질정보를 이용하여, 로봇(1)의 이동정보와 위치좌표별 실시간 수질정보를 데이터베이스화 할 수 있다.
상기 관제센터의 서버에는 각 지점의 각 수질항목의 현재 측정값과 과거 측정값을 비교하는 수질항목 데이터 비교모듈과, 마이크로버블에 의한 수질개선 작업 전과 수질개선 작업 후의 각 수질항목 데이터를 비교하여 마이크로버블 투입과 각 수질항목 간의 상관관계 정보를 획득하는 마이크로버블과 수질항목간 상관관계 분석 모듈과, 마이크로버블 투입시간과 수질항목 개선 정도 간의 상관관계 정보를 획득하는 마이크로버블 투입시간과 수질개선정도간 상관관계 분석 모듈을 구비할 수 있다. 수질 측정 결과 이전 주기보다 수질항목 데이터 값이 나빠졌을 때는, 이전 주기의 해당 수질항목 측정값이 나올 수 있는 마이크로버블 투입시간을 계산하여, 다음 수질 개선 단계에서는 적어도 마이크로버블 투입시간을 이전 주기의 해당 수질항목 측정값을 얻을 수 있는 시간만큼 마이크로버블을 투입한다.
또한, 상기 메인컨트롤러(27)와 통신할 수 있는 별도의 이동단말을 마련하여 이동단말에서 로봇(1)의 위치좌표를 전송하여 로봇(1)의 위치를 이동을 조정할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 수질 측정값이 일정 범위를 벗어날 경우, 상기 상기 메인컨트롤러(27)가 상기 통신모듈(31)을 통해 관제센터 또는 이동단말에 경고 신호을 송출하게 할 수 있다.
상기 메인컨트롤러(27)는 로봇(1)이 위치하는 현재 위치좌표의 수질 등급에 따라 상기 LED어레이(7)의 발광 빛을 다르게 하여 외부에서 수질 상태를 육안으로 확인할 수 있게 할 수 있다. 상기 LED어레이(7)에는 야간 경관용으로 조명용 LED를 내장하여 호수, 하천 등에서 빛 조형물로써 역할을 수행하게 할 수 있다. 이를 위해, 상기 덮개에는 조명용 LED어레이와 조도센서를 설치하고, 상기 조도센서의 출력값이 야간일 때는 상기 조명용 LED어레이를 점등하게 할 수 있다. 상기 LED어레이(7)에 의한 수질 등급 표시 및 조명용 점등은 상기 에너지스토리지시스템(ESS)의 전력 잔량이 일정치 이상일 때만 이루어지게 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 실시간 수질측정(4~9개 항목)으로 항시 깨끗한 호수를 유지한다는 의식을 시민들에게 인식시킬수 있고, 스마트시티, 스마트호수에 걸 맞는 로봇(1)의 활동(자가 정화활동)으로 더 낳은 미래 도시 기능을 창출 할수 있으며, 실시간 측정된 수질정보를 관제센터로 전송시켜 빅테이터화함으로써 차후 타 도시의 하천,호수의 수질관리에 활용할 수 있고, GPS기반으로 한 자율운항 설정을 통해 자율적인 수질감시 및 수질 개선 기반을 마련할 수 있다.
1 : 로봇 3 : 덮개
5 : 태양전지모듈 7 : LED어레이
9 : 반구형 부양체 11a~11f : 방사관체
12 : 공기투입구 13a~13f : 초음파거리계
15 : 마이크로버블발생기 17 : 펌프
19 : 에어블로어 21 : 믹서
23 : 공기유입관 24 : 물흡입관
25 : 마이크로버블투입관 27 : 메인컨트롤러
29 : GPS수신모듈 31 : 통신모듈
33 : 에너지스토리지시스템(ESS) 35 : 모터드라이버
37 : 모터추진기 조향장치 39 : 모터추진기
41a,41b : 수질센서

Claims (4)

  1. 내부에 중공부를 갖고 상부는 덮개(3)에 의하여 밀폐된 반구형 부양체(9)의 외주면에 방사 방향으로 물에 잠길 수 있게 연장된 방사관체(11a~11f)를 다수 형성하고,
    상기 덮개(3) 상면에는 태양전지모듈(5)을 설치하고,
    상기 반구형 부양체(9) 하부에는 수중에서 반구형 부양체(9)를 추진할 수 있는 모터추진기(39)를 마련하고,
    상기 반구형 부양체(9)내에는, 물을 순환시키는 펌프(17)와 순환되는 물에 공기를 투입하는 에어블로어(19)와 상기 펌프(17)에서 공급한 물에 상기 에어블로어(19)에서 공급한 공기를 혼합하는 믹서(21)로 이루어진 마이크로버블발생기(15)와, 위치 좌표를 출력할 수 있는 GPS수신모듈(29)과, 관제센터의 서버와 데이터 통신할 수 있는 통신모듈(31)과, 상기 모터추진기(39)를 구동하는 모터드라이버(35)와, 상기 모터추진기(39)의 방향을 조정하는 모터추진기 조향장치(37)와, 상기 마이크로버블발생기(15)를 구동하고 상기 GPS수신모듈(29)에서 받은 위치좌표에 따라 상기 모터드라이버(35) 및 모터추진기 조향장치(37)를 구동하고 상기 통신모듈(31)을 통해 상기 관제센터에 데이터 통신할 수 있는 메인컨트롤러(27)와, 상기 태양전지모듈(5)에서 발전된 전력을 충전하고 각부에 전력을 공급하는 에너지스토리지시스템(ESS)(33)을 설치하고,
    상기 다수의 방사관체(11a~11f)들에는 수질을 측정하여 상기 메인컨트롤러(27)에 전송하는 수질센서(41a,41b)와, 수심과 수변의 거리를 측정할 수 있는 초음파 거리계(13a~13f)와, 상기 마이크로버블발생기(15)에 물을 유입시킬 수 있는 물유입관(21)과, 마이크로버블발생기(15)에 외부공기를 유입시킬 수 있는 공기유입관(23)과, 상기 마이크로버블발생기(15)에서 발생한 마이크로버블을 물 속에 투입할 수 있는 마이크로버블투입관(25)을 설치하여,
    상기 모터추진기(39)로 수질 감시 영역을 이동하면서 수질 측정과 마이크로버블 투입을 실시간으로 할 수 있게 하고,
    상기 메인컨트롤러(27)는, 수질 감시 영역을 이동하면서 상기 GPS수신모듈(29)의 신호를 수신하고 상기 초음파 거리계(13a~13f)에 의하여 수변을 확인하면서 수질 감시 영역 전체에 대한 위치좌표를 일정 간격으로 얻어 수질 감시 영역 전체에 대한 위치좌표 메트릭스를 구하는 단계와, 일정한 주기로 수질 감시 영역 전체의 위치좌표 메트릭스를 이동하면서 위치좌표별 용존산소를 포함한 수질 데이터를 획득하는 단계와, 수질 감시 영역 전체의 위치좌표별 수질 데이터를 이용하여 위치좌표별 용존산소 등급을 결정하는 단계와, 용존산소 등급이 나쁜 위치좌표 순으로 위치좌표 메트릭스 전체를 순차적으로 이동하면서 마이크로버블발생기를 작동시켜 마이크로버블발생기의 가동 시간을 용존산소 등급이 좋을수록 점차 차등 있게 줄이면서 미세기포를 투입하는 수질개선 단계를 수행하되,
    상기 마이크로버블투입관(25)은 적어도 2개 이상 설치하고, 각 마이크로버블투입관(25)은 서로 대칭 방향에 배치된 방사관체(11b,11e)에 설치하여, 마이크로버블의대량 투입으로 그 반발력이 반구형 부양체(9)에 작용하는 경우에도 반구형 부양체(9)가 전복되지 않게 한 것을 특징으로 하는 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인컨트롤러(27)는, 상기 수질개선 단계 이후, 다음 주기에 수질 감시 영역 전체의 위치좌표 메트릭스를 이동하면서 위치좌표별 용존산소를 포함한 수질 데이터를 획득하는 단계와, 수질 감시 영역 전체의 위치좌표별 수질 데이터를 이용하여 위치좌표별 용존산소 등급을 결정하는 단계와, 이전 주기의 위치좌표별 용존산소 등급을 당해 주기의 용존산소 등급과 비교하는 주기별 용존산소등급 비교 단계와, 이전 주기보다 용존산소등급이 낮아진 지점을 결정하고, 용존산소등급이 낮아진 지점을 수질 오염원 발생 지점으로 결정하는 수질 오염원 탐지 단계와, 탐지된 수질 오염원 발생 지점을 관제센터에 제공하는 수질 오염원 통지 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 덮개(3)에는 LED어레이(7)를 더 설치하고, 상기 메인컨트롤러(27)는 현재 위치좌표의 수질 등급에 따라 상기 LED어레이(7)의 발광 빛을 다르게 하여 외부에서 수질 상태를 육안으로 확인할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 실시간 수질 감시 및 수질 개선 로봇.
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