KR102038687B1 - 하수관거 슬러지 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맨홀이나 관거에 퇴적된 슬러지의 양을 실시간으로 모니터링하여 관리자에게 제공하는 슬러지 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은: 하수관거와 맨홀의 경계부에 설치되는 전극봉 감지센서(2); 상기 전극봉 감지센서(2)로부터 감지된 감지 정보를 송신하는 통신 장비(91); 및 상기 통신 장비(91)로부터 수신된 감지 정보를 축적하고, 상기 감지 정보를 기초로 슬러지의 퇴적량을 산출하며, 산출된 슬러지 정보를 관리자의 단말(93)에 전송하는 서버(92);를 포함한다.

Description

하수관거 슬러지 모니터링 시스템{Sewage Sludge Monitoring System}

본 발명은 하수관거의 슬러지를 관리하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 맨홀이나 관거에 퇴적된 슬러지의 양을 실시간으로 모니터링하여 관리자에게 제공하는 슬러지 모니터링 시스템에 관한 것이다.

우수나 오수 등의 하수에는 물 뿐만 아니라 각종 불순물이 포함되어 있다. 이들 불순물은 자중에 의해 침전되기 때문에 하수관거를 흐르는 과정에서 하수관거나 맨홀에 퇴적되기 마련이다. 하수관거는 대체로 자연유하 방식으로 이루어져 있다. 하수관거 유속은, 유량 변동이 있더라도, 오물이 침전되지 않을 정도의 유속을 갖도록 해야 한다. 반면 유속이 너무 빠르면 관거의 침식이 일어나 오히려 바람직하지 않다.

적정한 유속을 만족시키지 못하는 구간에는 여지 없이 슬러지의 퇴적이 일어나기 마련이다. 그리고 슬러지의 퇴적이 일어나는 속도는 구역 별로 차이가 있고, 수년에 걸쳐 하수관거를 관리하여 축적된 데이터에 기초하면, 슬러지의 퇴적이 잘 이루어지는 구간에 대한 정보를 확보할 수 있다.

슬러지 퇴적을 지속적으로 감시해야 할 필요성이 있는 구간에는 슬러지의 퇴적량을 측정하기 위한 측정 장치를 설치하고, 이를 원격으로 관리하는 시스템들이 적용되고 있다.

광학 센서 방식은, 센서의 오염을 방지하기 위한 수단들이 요구되므로, 유지관리가 매우 어렵다(특허문헌 1 내지 3). 또한 부표 등을 이동시키거나 스틱을 회전시키는 장치는 침전물이나 슬러지 퇴적이 이루어지는 환경에 적합하지 않고 작동 불량을 예방하기 위한 추가적인 수단이 요구된다(특허문헌 4 및 5).

등록실용신안공보 제410293호 등록특허공보 제935094호 등록특허공보 제1272274호 등록특허공보 제1819496호 등록특허공보 제1923851호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 간단한 원리로 하수관거에 퇴적된 슬러지의 양을 측정할 수 있는 하수관거의 슬러지 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 침전조나 수조가 아닌, 유수 환경에서도 그 작동과 성능이 보장되는 하수관거의 슬러지 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 간단하게 하수 수위와 슬러지 퇴적 높이를 구분하여 모니터링할 수 있는 하수관거의 슬러지 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 맨홀(7)과 하수관거(8)를 포함하는 하수 시설에 설치되어 하수관거에 퇴적된 슬러지를 모니터링하는 시스템을 제공한다.

상기 하수관거 슬러지 모니터링 시스템은: 하수관거와 맨홀의 경계부에 설치되는 전극봉 감지센서(2); 상기 전극봉 감지센서(2)로부터 감지된 감지 정보를 송신하는 통신 장비(91); 및 상기 통신 장비(91)로부터 수신된 감지 정보를 축적하고, 상기 감지 정보를 기초로 슬러지의 퇴적량을 산출하며, 산출된 슬러지 정보를 관리자의 단말(93)에 전송하는 서버(92);를 포함한다.

상기 전극봉 감지센서(2)는: 소켓(20); 및 상기 소켓(20)에 연결되는 복수 개의 전극봉(30);을 포함한다.

상기 복수 개의 전극봉(30)은 상호간에 접촉하지 아니하되, 서로 다른 길이를 가지고 상기 소켓(20)으로부터 하향 연장된다.

상기 전극봉 감지센서(2)는: 상기 소켓(20)에 고정되고 상기 전극봉(30)의 적어도 일부를 수용하는 관 형상의 보호관(40);을 더 포함할 수 있다.

상기 보호관(40)은: 상단부에 소켓연결부(41)를 구비하고 상기 소켓(20)으로부터 하향 연장되는 관부재(42); 상기 관부재(42)의 일부가 길이방향을 따라 분할된 형태의 분할관부재(43); 및 상기 분할관부재(43)가 상기 관부재(42)에 대해 개폐 회동하도록, 상기 분할관부재(43)의 상단부와 상기 관부재(42)를 연결하는 힌지부재(44);를 포함할 수 있다.

상기 분할관부재(43)의 상단부에는 아래로 오목한 곡면 형상의 슬릿라인(45)이 마련될 수 있다.

상기 복수 개의 전극봉(30)은: 상기 하수관거의 바닥레벨까지 하향 연장되는 제1전극봉(31); 상기 하수관거의 제1레벨까지 하향 연장되는 제2전극봉(32); 상기 하수관거의 제2레벨까지 하향 연장되는 제3전극봉(33); 및 상기 하수관거의 상단레벨까지 하향 연장되는 제4전극봉(34);을 포함하고, 상기 제1레벨과 제2레벨은 상기 바닥레벨과 상기 상단레벨 사이에 있고, 상기 제1레벨보다 상기 제2레벨이 더 높을 수 있다.

상기 제1레벨은 상기 하수관거의 전체높이의 1/4 내지 1/8 범위에 있고, 상기 제2레벨은 상기 하수관거의 전체높이의 1/3 내지 2/3 범위에 있을 수 있다.

상기 제1레벨은 상기 하수관거의 전체높이의 1/6 정도일 수 있다.

상기 제2레벨은 상기 하수관거의 전체높이의 1/2 정도일 수 있다.

상기 전극봉 감지센서(2)의 감지 정보는 유선 및/또는 무선으로 통신 장비(91)에 전달될 수 있다.

상기 통신 장비(91)는 유선 및/또는 무선으로 감지 정보를 서버(92)에 전달할 수 있다.

상기 서버(92)는 상기 관리자의 단말(93)과 일체로 구현되거나 별도로 구현될 수 있다.

상기 서버(92)는, 전극봉 감지센서가 설치된 지역의 강우량이 소정량 이하이고, 상기 제2전극봉(32)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생하였고, 상기 제3전극봉(33)에서 감지 정보가 기준시간 이하 발생한 경우, 관리자 단말(93)에 제1경보를 전달할 수 있다.

상기 서버(92)는, 전극봉 감지센서가 설치된 지역의 강우량이 소정량 이하이고, 상기 제2전극봉(32)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생하였고, 상기 제3전극봉(33)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생하였고, 상기 제4전극봉(34)에서 감지 정보가 기준시간 이하 발생한 경우, 관리자 단말(93)에 제2경보를 전달할 수 있다.

상기 서버(92)는, 전극봉 감지센서가 설치된 지역의 강우량이 소정량 이하이고, 상기 제2전극봉(32)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생하였고, 상기 제3전극봉(33)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생하였고, 상기 제4전극봉(34)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생한 경우, 관리자 단말(93)에 제3경보를 전달할 수 있다.

상기 강우량은 시간 당 강우량일 수 있다.

상기 기준시간은 24시간을 기준으로 12시간일 수 있다.

상기 제1경보는, 1차 위험수위로서, 슬러지가 위험 수위까지 퇴적되었음을 알리는 신호일 수 있다.

상기 제2경보는, 2차 위험수위로서, 하수가 역류할 수 있는 위험 구간임을 알리는 신호일 수 있다.

상기 제3경보는, 3차 위험수위로서, 하수가 배수 불가한 위험구간임을 알리는 신호일 수 있다.

상기 맨홀에는 적외선 CCTV(5)가 설치되어 맨홀 내부를 포함하는 하수 시설을 시각적으로 실시간 감시하는 것이 가능하다.

본 발명의 하수관거 슬러지 모니터링 시스템에 따르면, 간단한 원리로 하수관거에 퇴적된 슬러지의 양을 측정할 수 있다.

본 발명의 하수관거 슬러지 모니터링 시스템에 따르면, 침전조나 수조가 아닌, 유수 환경에서도 그 작동과 성능이 보장될 수 있어 신뢰성이 높다.

본 발명의 하수관거 슬러지 모니터링 시스템에 따르면, 간단하게 하수 수위와 슬러지 퇴적 높이를 구분하여 모니터링할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 하수관거 슬러지 모니터링 시스템의 개요도이다.
도 2는 도 1의 하수관거 슬러지 모니터링 시스템의 전극봉 감지센서의 분해도이다.
도 3은 도 2의 전극봉 감지센서의 조립도이다.
도 4는 도 3의 전극봉 감지센서의 분할관부재가 전극봉 유지 보수를 위해 개방된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 전극봉 감지센서의 복수개의 전극봉의 길이와 하수관거의 수위의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 서버에서 이루어지는 전극봉 감지센서의 감지 정보에 대한 처리 과정을 나타낸 플로우차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변경을 가할 수 있고 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는. 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에 있다"거나 "하부에 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

[모니터링 시스템]

본 발명의 하수관거 슬러지 모니터링 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수 개의 맨홀(7)과, 상기 맨홀(7)들 사이에 연결된 하수관거(8)를 포함하는 하수 시설에 적용될 수 있다. 맨홀(7)의 하단부에는 슬러지가 침전 퇴적될 수 있는 침전공간(73)이 마련되고, 상기 맨홀(7)에 연결되는 하수관거(8)는 상기 침전공간(73)보다 상부에서 상기 맨홀(7)의 측면에 연결될 수 있다. 상기 하수관거(8)는 자연유하식으로서, 소정의 구배를 가지도록 시공될 수 있다.

상기 하수는 오수와 우수를 포함할 수 있으며, 합류식이나 분류식에 모두 적용될 수 있다.

하수처리과정에서 발생되는 슬러지는 가정, 사업소, 공장 등에서 세척, 생산공정 과정과 합류식하수도에서 초기우수에 의해 지표면으로부터 유입된 유기물 및 점토질 같은 무기물들을 분리한 물질로서, 그 자체가 오염물질이므로 안전한 방법에 의해 자연으로 환원시키거나 순환이용 되어야 할 물질이라 할 수 있다.

종래에 이용했던 위생매립이나 해양투기 같은 방법으로는 슬러지를 대량으로 처분할 수 있으나 단순히 오염물질을 격리/분산시키는 기능만을 갖고 있는데다 2차오염의 문제가 있고, 슬러지가 갖고 있는 자원적인 특성을 활용하지 못했다. 최근에 들어 다양한 재활용 방안이 시도되고 있고 모색중이다.

그동안 하수관거정비에 따른 유입수질의 상승, 하수처리율 향상, 일반적인 처리시설에 부가된 고도하수처리시설에 따라 하수슬러지양이 증가하고 있으며, 향후에도 증가 될 것으로 전망되므로 하수도 계획시에 장기적인 발생량과 성상의 전망, 비용과 환경영향 등을 고려하여 지역특성에 적합한 유효이용계획과 안정성 있는 처리/처분계획을 수립할 필요가 있다.

본 발명은 하수도 계획 시 장기적인 발생량을 실제적인 데이터로 축적하고, 하수 슬러지 처리를 적절한 타이밍에 할 수 있어 유지보수 비용을 최소화하며, 하수 시설의 원활한 운용이 가능하게 해주는 하수관거 슬러지 모니터링 시스템을 제공한다.

상기 하수관거 슬러지 모니터링 시스템은, 일 예로서, 자연유하식 하수 시설에 적용될 수 있다. 상기 하수관거 슬러지 모니터링 시스템은, 전극봉 감지센서(2), 통신 장비(91), 서버(92), 관리자 단말(93)을 포함할 수 있다.

전극봉 감지센서(2)는 하수 시설 내부에 설치되어 슬러지의 퇴적양을 모니터링하는 장치이다. 전극봉 감지센서(2)는 복수 개의 맨홀(7)과 하수관거(8)의 소정의 위치에 복수 개 설치될 수 있다. 상기 전극봉 감지센서(2)는 상기 맨홀(7)의 내벽에 고정될 수 있고, 상기 맨홀(7)에서 상기 하수관거(8)에 연결되는 통로 상부에 배치될 수 있다.

복수 개의 전극봉 감지센서(2)의 정보는 통신 장비(91)에 수집될 수 있다. 전극봉 감지센서(2)에서 측정된 감지 정보는 통신 장비(91)에 전송된다. 상기 전극봉 감지센서(2)의 감지 정보는 유선 및/또는 무선으로 상기 통신 장비(91)에 전송될 수 있다. 상기 감지 정보는 연속적이거나 주기적으로 상기 통신 장비(91)에 제공될 수 있다. 상기 주기는 약 1시간 단위일 수 있다.

상기 유선 방식을 구현하기 위한 케이블은 상기 전극봉 감지센서(2)에 연결될 수 있다. 상기 케이블은 복수 개의 전극봉 감지센서(2)에 직렬 형태로 연결되고(되거나) 병렬 형태로 연결되어, 상기 통신 장비(91)와 연결될 수 있다. 상기 케이블은 하수관거(8)의 내주면 상단부에 매립 되거나 노출된 형태로 설치될 수 있다. 하수관거(8)를 통해 연결되는 이웃 맨홀들(7-1, 7-2)에 각각 설치된 전극봉 감지센서(2)는 상기 케이블에 의해 연결될 수 있다.

상기 무선 방식은 가령, 지그비, 블루투스, 와이파이, 비콘 등 사용 가능한 근거리 무선통신이 모두 적용 가능하다. 아울러 3G, LTE, 5G 등의 원거리 무선통신이 적용될 수 있음은 물론이다.

상기 유선 방식 및/또는 무선 방식에 의해 복수 개의 전극봉 감지센서(2)가 통신 장비(91)와 연결되는 형태는, 다양한 토폴로지 형태로 구현 가능하다. 가령, 망형(메쉬형), 트리형, 링형(고리형), 별형(성형), 선형(버스형) 및 이들 중 2 이상이 조합된 형태가 적용될 수 있다.

하나의 통신 장비(91)는 복수 개의 전극봉 감지센서(2)의 감지 정보를 수집할 수 있다. 감지 정보에는 해당 전극봉 감지센서(2)에 관한 정보도 포함될 수 있다.

통신 장비(91)는 유선 및/또는 무선 방식으로 상기 감지 정보들을 서버(92)에 송신할 수 있다. 그리고 서버(92)는 수집된 감지 정보들을 축적하고 분석하여, 그 결과(가령, 슬러지의 퇴적량 등)를 관리자의 단말(93)에 제공할 수 있다. 관리자의 단말(93)은 PC 등의 컴퓨터(931), 스마트폰과 같은 이동형 단말(932)을 포함할 수 있다. 상기 서버(92)와 단말(93)은 별도로 구성될 수 있으나, 서버(92) 자체가 단말(93)의 기능을 가질 수도 있다. 즉 서버(92)에 단말(93)이 통합된 형태일 수도 있다.

상기 맨홀(7) 내부에는, 추가적으로 CCTV(5)가 설치될 수 있다. CCTV(5)는 적외선 방식일 수 있다. CCTV에서 촬영된 감지 정보는 해당 CCTV의 ID를 포함할 수 있다. CCTV에서 촬영된 감지 정보는 통신 장비(91)를 통해 서버(92)로 전송될 수 있으며, 그 전송 과정은 앞서 설명한 바와 같을 수 있다. CCTV(5)의 감지 정보는 맨홀(7)의 내부 상황의 시각적 데이터일 수 있다. 상기 CCTV(5)의 감지 정보는 맨홀(7)의 침전공간(73)을 포함할 수 있다.

[전극봉 감지센서]

도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 전극봉 감지센서(2)는 맨홀(7)과 하수관거(8)의 경계부에 설치될 수 있다. 상기 전극봉 감지센서(2)는 소켓(20)으로부터 하향 연장되는 복수 개의 전극봉(30)을 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 전극봉(30)은, 그 하단부까지의 길이가 서로 다를 수 있다.

전극봉 감지센서(2)는 하수나 슬러지가 전극봉과 접촉한 상태에서 전극봉에 누전(쇼트)가 일어나는 현상을 이용하여, 하수나 슬러지의 수위가 적어도 해당 전극봉의 하단부까지 차올랐음을 확인할 수 있는 원리를 이용한 것이다. 하나의 전극봉은 온/오프 의 정보를 제공하므로, 복수 개의 전극봉의 하단부 높이를 서로 다르게 설정하고, 각 전극봉들의 온/오프 정보를 통하여 수위가 어디까지 올라왔는지 확인할 수 있다.

전극봉 감지센서(2)의 각 전극봉의 어느 한 순간의 온/오프 정보로는, 추정되는 수위까지 올라온 것이 하수인지 슬러지인지 구분하기 어렵다. 그러나 시간의 흐름에 따라 축적되는 전극봉들의 감지 정보와, 하수 시설 고유의 환경을 감안하면 해당 정보가 슬러지의 퇴적 수위를 나타내는 것인지 하수의 수위를 나타내는 것인지 추정하는 것이 가능하다.

전극봉 감지센서(2)는 소켓(20), 전극봉(30) 및 보호관(40)을 포함한다. 소켓(20)은 본체(21)와 뚜껑(22)을 포함한다. 소켓(20)의 내부는 비어 있으며, 이 공간은 센싱을 한 전장품들이 수용되는 수용 공간이 된다. 상기 뚜껑(22)을 개방하면 본체(21)의 내부 공간에 접근 가능하다. 상기 소켓(20)은 플라스틱 사출물일 수 있다.

상기 본체(21)의 측방에는 결선부(23)가 마련된다. 상기 결선부(23)는 소켓(20)의 내부 공간으로 연통하는 통로 형태일 수 있고, 상기 통로를 통해 케이블이 관통할 수 있다.

이와 달리 상기 결선부(23)는 접속 단자가 매립된 콘센트나 플러그 형태일 수 있으며, 접속 단자는 본체(21)의 사출 시 인서트 될 수 있다. 케이블의 단부에는 커넥터(미도시)가 설치되고, 상기 커넥터가 상기 결선부(23)에 체결될 수 있다.

상기 결선부(23)를 통해 연결되는 케이블은 상기 전극봉 감지센서(2)에 전원을 공급하는 경로가 될 수 있다. 또한 상기 결선부(23)를 통해 연결되는 케이블은 상기 전극봉 감지센서(2)에서 측정된 감지 정보를 전송하는 경로가 될 수 있다.

상기 소켓(20)의 하부에는 관체결부(24)가 형성될 수 있다. 관체결부(24)에는 보호관(40)이 체결될 수 있다. 상기 관체결부(24)는 외주면에 나사산이 형성된 수나사산 형태일 수 있다.

상기 소켓(20)의 하부에는 복수 개의 고정볼트(25)가 마련될 수 있다. 복수 개의 고정볼트(25)는 상기 관체결부(24)보다 내측에 배치될 수 있다. 상기 고정볼트(25)는 소켓(20)이 사출성형된 후 고정되거나, 소켓(20)의 사출성형 시 인서트될 수 있다. 고정볼트(25)의 외주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 상기 고정볼트(25)는 복수 개 구비될 수 있으며, 실시예에서는 4개의 고정볼트(251, 252, 253, 254)가 설치된 형태가 예시된다.

상기 복수 개의 고정볼트(25)에는 각각 전극봉(30)이 연결된다. 전극봉(30)은 약 4mm의 직경을 가지는 금속 봉일 수 있다. 전극봉에는 상기 고정볼트(25)가 삽입되어 고정되는 고정너트부(미도시)가 마련될 수 있다. 상기 고정너트부의 내주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 상기 전극봉(30)은 속이 찬 기둥 형상이거나 속이 빈 관 형상일 수 있다.

상기 복수 개의 전극봉(30)은 4개 구비될 수 있다. 제1고정볼트(251)에 고정되는 제1전극봉(31), 제2고정볼트(252)에 고정되는 제2전극봉(32), 제3고정볼트(253)에 고정되는 제3전극봉(33) 및 제4고정볼트(254)에 고정되는 제4전극봉(34)의 길이는 서로 다를 수 있다. 제1전극봉(31)이 가장 길고, 제4전극봉(34)이 가장 짧으며, 제2전극봉(32)은 제3전극봉(33)보다 더 짧을 수 있다.

소켓(20)이 맨홀(7)의 내벽에 고정된 상태에서, 제1전극봉(31)의 길이는, 제1전극봉(31)의 하단부가 하수관거(8)의 바닥에 대응하는 높이까지 다다를 수 있는 정도일 수 있다.

소켓(20)이 맨홀(7)의 내벽에 고정된 상태에서, 제4전극봉(34)의 길이는, 제4전극봉(34)의 하단부가 하수관거(8)의 상단부에 대응하는 높이까지 다다를 수 있는 정도일 수 있다.

상기 제2전극봉(32)은 상기 하수관거(8)의 전체높이(H)의 1/4 내지 1/8 범위에 해당하는 높이(h1)까지 연장되는 길이일 수 있다. 바람직하게 상기 제2전극봉(32)은 상기 하수관거(8)의 전체높이의 1/6 정도에 해당하는 높이(h1)까지 연장될 수 있다.

상기 제3전극봉(33)은 상기 하수관거(8)의 전체높이의 1/3 내지 2/3 범위에 해당하는 높이(h2)까지 연장되는 길이일 수 있다. 바람직하게 상기 제2전극봉(32)은 상기 하수관거(8)의 전체높이의 1/2 정도에 해당하는 높이(h2)까지 연장될 수 있다.

복수 개의 상기 전극봉(30)은 상호간에 접촉되지 않도록, 서로 평행하게 배치될 수 있다. 상기 복수 개의 전극봉(30)은 가늘고 긴 부재이기에, 유수에 의해 휨 변형될 수 있다. 또한 하수에 섞여 있는 이물질로부터 큰 충격을 받아 휘거나 부러지는 상황을 배제할 수 없다. 이에 본 발명의 전극봉 감지센서(2)는 상기 전극봉(30)을 보호하는 보호관(40)을 더 구비할 수 있다.

상기 보호관(40)은, 상기 소켓(20)의 하부에 마련된 관체결부(24)와 연결되는 소켓연결부(41)를 구비할 수 있다. 상기 소켓연결부(41)는 상기 관체결부의 수나사산과 체결되는 암나사산 형태를 구비할 수 있다.

상기 관부재(42)는 속이 빈 관 형상으로서, 원형의 단면을 가지는 관 형태일 수 있다. 그러나 단면의 형태가 반드시 원형에 한정되어야 하는 것은 아니다. 상기 관부재(42)는 부도체 재질의 합성수지로 제작될 수 있다.

상기 관부재(42)는 길이방향을 따라 긴 형상으로 2분할된 형태일 수 있다. 즉 상기 관부재(42)는 분할관부재(43)를 구비할 수 있다. 분할관부재(43)는 상기 관부재(42)에 대해 회전 개폐가 가능하도록 설치될 수 있다. 상기 분할관부재(43)의 상단부는 상기 관부재(42)에 힌지부재(44)를 통해 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 분할관부재(43)는 들어올려지는 형태로 개폐될 수 있고, 자중에 의해 닫힌 상태를 유지할 수 있다. 상기 분할관부재(43)의 상단부에는 아래로 볼록한 형태의 슬릿라인(45)이 마련될 수 있다. 이에 따라 상기 분할관부재(43)를 상방으로 개방할 때 상기 분할관부재의 상단부가 상기 관부재(42)에 간섭되는 현상을 방지할 수 있다.

상기 소켓(20)에 상기 보호관(40)이 설치된 상태에서, 유수는 보호관(40)의 외주면을 타고 흐르게 된다. 따라서 유수의 운동에너지가 직접적으로 전극봉(30)에 전달되는 것이 방지된다. 그러나 유수의 수위는 보호관(40)의 내부나 외부 간 차이가 없으므로, 전극봉(30)의 탐침 작용에는 아무런 영향을 미치지 않는다. 이러한 보호관(40)의 기능은 비단 하수에 대해서뿐만 아니라 슬러지에 대해서도 마찬가지이다.

보호관(40)은 하수에 부유하는 이물질이 전극봉(30)과 직접적으로 접하는 것을 차단하여 전극봉(30)을 보호한다.

[감지 정보의 처리]

이하 도 6을 참조하여, 전극봉 감지센서(2)에서 감지된 정보가 서버(92)에서 처리되는 방식의 예를 살펴본다.

복수 개의 전극봉 감지센서(2)에서 각각 감지된 감지 정보는 통신 장비(91)를 통해 서버(92)에 모이게 된다. 서버(92)는 각 전극봉 감지센서(2)의 감지 정보를 시간대별로 축적할 수 있다. 축적된 감지 정보는 날씨 정보와 연계될 수 있다. 가령, 시간대별로 시간 당 강수량이 수집되고, 이것이 전극봉 감지센서(2)의 감지 정보와 연계될 수 있다.

제1전극봉(31)은 하수관거(8)의 하단부, 즉 바닥레벨까지 연장되어 있다. 자연유하식 하수관로의 바닥에는 약간의 하수가 흐르는 상태를 유지하고, 제1전극봉(31)은 이를 감지하여 온 신호를 생성하게 된다. 온 신호에 해당하는 정보는 지속적으로 축적될 수 있다. 제1전극봉(31)의 온 신호는 현재 전극봉 감지센서(2)가 유효하게 작동중임을 확인하는 근거가 될 수 있다. 침전공간(73)에 슬러지가 퇴적된 정도가 허용범위 내라 하더라도 제1전극봉(31)은 하수와 접하여 온 신호를 발생시킬 수 있다. 물론 제1전극봉(31)은 슬러지의 레벨이 높아져 슬러지와 접하더라도 온 신호를 발생시킨다.

제2전극봉(32)의 하단부는 하수관거(8)의 전체 높이의 약 1/8 ~ 1/4의 범위, 바람직하게는 1/6에 해당하는 제1레벨(h1)까지 연장된다. 슬러지의 퇴적량이 허용량을 초과하지 않은 상태에서, 비가 오지 않는 날씨라면 상기 제2전극봉은 하수와 접하지 않는다. 따라서 제2전극봉(32)의 오프 신호는, 슬러지의 퇴적량이 허용량 이내임을 확인하여 주는 감지 정보가 될 수 있다.

슬러지의 퇴적량이 허용량을 넘어서면, 슬러지가 제1레벨(h1)까지 차오르지 않더라도, 슬러지 위를 흐르는 하수의 수위가 제1레벨(h1)에 도달하여 제2전극봉(32)이 온 신호를 발생시킬 수 있다. 제2전극봉(32)이 온 신호인 감지 정보는, 적어도 하수 또는 슬러지가 제1레벨까지 차올랐다는 사실의 추정이 가능하게 한다.

연계된 날씨 정보에 의거, 해당 전극봉 감지센서가 설치된 하수관거에 하수가 급격히 차오르는 현상이 없었음이 확인되는 경우, 해당 하수관거와 맨홀의 슬러지가 허용범위를 넘었다고 판단할 수 있다. 가령 비가 오지 않은 상황이나 소정량 이하의 강수량이 있는 상황에서 하루 24시간을 기준으로 12시간(기준시간) 이상 제2전극봉(32)의 감지 정보가 온 신호인 경우, 슬러지가 허용범위를 넘었다고 판단할 수 있다.

상기 소정의 강수량은 축적된 감지 정보를 기준으로 결정할 수 있다. 구체적으로, 해당 맨홀과 하수관거의 슬러지를 청소한 이후, 해당 지역의 강수량과 제2전극봉(32)의 감지 정보(온 신호)를 연계시키면, 슬러지가 허용량 이내로 퇴적된 상태에서 어느 정도의 강수량이 발생하면 제2전극봉에 온 신호가 발생하는지 확인할 수 있고, 이때 해당 강수량이 소정의 강수량이 될 수 있다. 예를 들면 시간당 5mm 이상의 강수량을 보였을 때 제2전극봉에 온 신호가 발생하기 시작한다면, 소정의 강수량은 시간당 5mm로 정해질 수 있다.

상기 기준시간 역시 축적된 감지 정보를 기준으로 결정할 수 있다. 구체적으로, 해당 맨홀과 하수관거의 슬러지를 청소한 이후, 해당 지역의 강수량과 제2전극봉(32)의 감지 정보(온 신호)를 연계시키면, 슬러지가 허용량 이내로 퇴적된 상태에서 소정량 이상의 강수량이 발생하였을 때 제2전극봉에 온 신호가 얼마의 기간 동안 발생하는지 확인할 수 있고, 이에 따라 상기 기준시간이 결정될 수 있다. 예를 들면 시간당 5mm 이상의 비가 온 뒤, 제2전극봉의 온 신호가 12시간 정도 유지된 후 오프 신호로 바뀌었다면, 기준시간은 상기 12시간을 참조로 결정될 수 있다.

슬러지의 퇴적량이 허용량을 넘어섰음에도 이를 방치하여 퇴적량이 더 증가하면, 제2전극봉(32)과 함께 제3전극봉(33)이 온 신호를 발생시킬 정도까지 퇴적량이 증가할 수 있다.

제3전극봉(33)의 하단부는 하수관거(8)의 전체 높이의 약 1/3 ~ 2/3의 범위, 바람직하게는 1/2에 해당하는 제2레벨(h2)까지 연장될 수 있다. 슬러지가 제2레벨(h2)까지 차오르지 않더라도, 슬러지 위를 흐르는 하수의 수위가 제2레벨(h2)에 도달하여 제3전극봉(33)이 온 신호를 발생시킬 수 있다. 제3전극봉(33)이 온 신호인 감지 정보는, 적어도 하수 또는 슬러지가 제2레벨까지 차올랐다는 사실의 추정이 가능하게 한다.

연계된 날씨 정보에 의거, 해당 전극봉 감지센서가 설치된 하수관거에 하수가 급격히 차오르는 현상이 없었음이 확인되는 경우, 해당 하수관거와 맨홀의 슬러지의 퇴적이 상당히 진행되어, 하수가 역류할 수 있을 정도의 높이까지 슬러지가 퇴적되었다고 판단할 수 있다. 가령 비가 오지 않은 상황이나 소정량 이하의 강수량이 있는 상황에서 하루 24시간을 기준으로 12시간 이상 제3전극봉(33)의 감지 정보가 온 신호인 경우, 슬러지가 하수 역류 위험 레벨을 넘어 퇴적되었다고 판단할 수 있다.

슬러지의 퇴적량이 역류 위험 수위를 넘어섰음에도 이를 방치하여 퇴적량이 더 증가하면, 제2전극봉(32) 및 제3전극봉(33)과 함께, 제4전극봉(34)이 온 신호를 발생시킬 정도까지 퇴적량이 증가할 수 있다.

제4전극봉(34)의 하단부는 하수관거(8)의 상단 레벨까지 연장될 수 있다. 슬러지가 상단레벨까지 차오르지 않더라도, 슬러지 위를 흐르는 하수의 수위가 상단 레벨에 도달하여 제4전극봉(34)이 온 신호를 발생시킬 수 있다. 제4전극봉(34)이 온 신호인 감지 정보는, 적어도 하수 또는 슬러지가 하수관거의 상단 레벨까지 차올랐다는 사실의 추정이 가능하게 한다.

연계된 날씨 정보에 의거, 해당 전극봉 감지센서가 설치된 하수관거에 하수가 급격히 차오르는 현상이 없었음이 확인되는 경우, 해당 하수관거와 맨홀의 슬러지의 퇴적이 심하게 진행되어, 하수관거를 통해 배수가 불가능할 정도의 높이까지 슬러지가 퇴적되었다고 판단할 수 있다. 가령 비가 오지 않은 상황이나 소정량 이하의 강수량이 있는 상황에서 하루 24시간을 기준으로 12시간 이상 제4전극봉(34)의 감지 정보가 온 신호인 경우, 슬러지가 배수 불가 레벨까지 퇴적되었다고 판단할 수 있다.

상기 서버(92)는, 전극봉 감지센서가 설치된 지역과 연계된 날씨정보의 강우량이 소정량 이하이고, 상기 제2전극봉(32)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생한 경우, 슬러지가 적어도 허용량을 넘은 1차 위험 수위까지 퇴적되었다고 판단할 수 있다. 만약 이에 더하여 상기 제3전극봉(33)에서도 감지 정보가 기준시간 이상 발생한 경우, 슬러지가 적어도 하수 역류 위험 수위까지 퇴적되었다고 판단할 수 있다. 이에 더하여 상기 제4전극봉(34)까지 감지 정보가 기준시간 이상 발생한 경우, 슬러지가 적어도 배수 불가 수위까지 퇴적되었다고 판단할 수 있다.

이러한 상황에서 상기 서버(92)는, 강우량이 소정량 이하이고, 제1전극봉(31)과 제2전극봉(32)이 온 신호이고 제3전극봉(33)과 제4전극봉(34)이 오프 신호인 상태로 기준시간 이상 유지하는 경우, 1차 위험수위를 알리는 제1경보를 관리자 단말(93)에 전송한다.

또한 상기 서버(92)는, 강우량이 소정량 이하이고, 제1전극봉(31)과 제2전극봉(32)과 제3전극봉(33)이 온 신호이고 제4전극봉(34)이 오프 신호인 상태로 기준시간 이상 유지하는 경우, 2차 위험수위를 알리는 제2경보를 관리자 단말(93)에 전송한다.

또한 상기 서버(92)는, 강우량이 소정량 이하이고, 제1전극봉(31)과 제2전극봉(32)과 제3전극봉(33)과 제4전극봉(34)이 모두 온 신호인 상태로 기준시간 이상 유지하는 경우, 3차 위험수위를 알리는 제3경보를 관리자 단말(93)에 전송한다.

한편, 상기 서버(92)는, 더 높은 레벨의 전극봉이 온 신호를 발생시킴에도 불구하고 그보다 낮은 레벨의 전극봉이 오프 신호를 발생시키는 경우, 전극봉 감지센서에 대한 점검의 필요성을 알리는 알람을 발생시킬 수 있다.

상술한 슬러지 모니터링 시스템(1)은, 안정성 측면에서, 정상 작동을 지속적으로 확인할 수 있는 제1전극봉(31)이 설치되고, 낮은 레벨의 전극봉이 오프 신호임에도 높은 레벨의 전극봉이 온 신호를 발생시키는 경우 등을 확인할 수 있기 때문에, Fail Safe의 개념을 도입한 설계라 할 수 있으며, 시스템 자기 진단 기능으로 운전자의 신속한 정비가 가능토록 설계되었다고 할 수 있다.

아울러 서버(92)에 자동 백업 시스템을 구축하고, 통신네트워크 서비스 가능지역을 검토하여 데이터의 안전성을 확보할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 의하면, 모니터 및 CCTV에 의한 감시로, 감시성을 확보할 수 있다. 그리고 슬러지 모니터링 시스템의 감지 정보를 서버(92)에 집중시키고 모든 관리를 집중화함으로, 운전의 효율화 및 업무 경감을 할 수 있고, 주요 인자를 온라인으로 실시간 제시하므로 유지관리성을 높일 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 슬러지 모니터링 시스템
2: 전극봉 감지센서
20: 소켓
21: 본체
22: 뚜껑
23: 결선부
24: 관체결부(수나사산)
25: 고정볼트
251: 제1고정볼트
252: 제2고정볼트
253: 제3고정볼트
254: 제4고정볼트
30: 전극봉
31: 제1전극봉
32: 제2전극봉
33: 제3전극봉
34: 제4전극봉
40: 보호관
41: 소켓연결부(암나사산)
42: 관부재
43: 분할관부재
44: 힌지부재
45: 슬릿라인
5: CCTV(적외선)
7: 맨홀
7-1: 제1맨홀
7-2: 제2맨홀
73: 침전공간
8: 하수관거
91: 통신 장비
92: 서버
93: 단말
931: 컴퓨터
932: 이동형 단말

Claims (5)

1. 맨홀(7)과 하수관거(8)를 포함하는 하수 시설에 설치되어 하수관거에 퇴적된 슬러지를 모니터링하는 시스템으로서, 상기 시스템은:
   하수관거와 맨홀의 경계부에 설치되는 전극봉 감지센서(2);
   상기 전극봉 감지센서(2)로부터 감지된 감지 정보를 송신하는 통신 장비(91); 및
   상기 통신 장비(91)로부터 수신된 감지 정보를 축적하고, 상기 감지 정보를 기초로 슬러지의 퇴적량을 산출하며, 산출된 슬러지 정보를 관리자의 단말(93)에 전송하는 서버(92);를 포함하고,
   상기 전극봉 감지센서(2)는:
   소켓(20);
   상기 소켓(20)에 연결되는 복수 개의 전극봉(30); 및
   상기 소켓(20)에 고정되고 상기 전극봉(30)의 적어도 일부를 수용하는 관 형상의 보호관(40);을 포함하고,
   상기 복수 개의 전극봉(30)은 상호간에 접촉하지 아니하되, 서로 다른 길이를 가지고 상기 소켓(20)으로부터 하향 연장되며,
   상기 보호관(40)은:
   상단부에 소켓연결부(41)를 구비하고 상기 소켓(20)으로부터 하향 연장되는 관부재(42);
   상기 관부재(42)의 일부가 길이방향을 따라 분할된 형태의 분할관부재(43); 및
   상기 분할관부재(43)가 상기 관부재(42)에 대해 개폐 회동하도록, 상기 분할관부재(43)의 상단부와 상기 관부재(42)를 연결하는 힌지부재(44);를 포함하는,
   슬러지 모니터링 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수 개의 전극봉(30)의 길이는 서로 다른,
   슬러지 모니터링 시스템.
   
3. 맨홀(7)과 하수관거(8)를 포함하는 하수 시설에 설치되어 하수관거에 퇴적된 슬러지를 모니터링하는 시스템으로서, 상기 시스템은:
   하수관거와 맨홀의 경계부에 설치되는 전극봉 감지센서(2);
   상기 전극봉 감지센서(2)로부터 감지된 감지 정보를 송신하는 통신 장비(91); 및
   상기 통신 장비(91)로부터 수신된 감지 정보를 축적하고, 상기 감지 정보를 기초로 슬러지의 퇴적량을 산출하며, 산출된 슬러지 정보를 관리자의 단말(93)에 전송하는 서버(92);를 포함하고,
   상기 전극봉 감지센서(2)는:
   소켓(20); 및
   상기 소켓(20)에 연결되는 복수 개의 전극봉(30);을 포함하고,
   상기 복수 개의 전극봉(30)은 상호간에 접촉하지 아니하되, 서로 다른 길이를 가지고 상기 소켓(20)으로부터 하향 연장되며,
   상기 복수 개의 전극봉(30)은:
   상기 하수관거의 바닥레벨까지 하향 연장되는 제1전극봉(31);
   상기 하수관거의 제1레벨까지 하향 연장되는 제2전극봉(32);
   상기 하수관거의 제2레벨까지 하향 연장되는 제3전극봉(33); 및
   상기 하수관거의 상단레벨까지 하향 연장되는 제4전극봉(34);을 포함하고,
   상기 제1레벨과 제2레벨은 상기 바닥레벨과 상기 상단레벨 사이에 있고, 상기 제1레벨보다 상기 제2레벨이 더 높으며,
   상기 서버(92)는,
   전극봉 감지센서가 설치된 지역의 강우량이 소정량 이하이고, 상기 제2전극봉(32)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생하였고, 상기 제3전극봉(33)에서 감지 정보가 기준시간 이하 발생한 경우, 관리자 단말(93)에 제1경보를 전달하고,
   전극봉 감지센서가 설치된 지역의 강우량이 소정량 이하이고, 상기 제2전극봉(32)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생하였고, 상기 제3전극봉(33)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생하였고, 상기 제4전극봉(34)에서 감지 정보가 기준시간 이하 발생한 경우, 관리자 단말(93)에 제2경보를 전달하고,
   전극봉 감지센서가 설치된 지역의 강우량이 소정량 이하이고, 상기 제2전극봉(32)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생하였고, 상기 제3전극봉(33)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생하였고, 상기 제4전극봉(34)에서 감지 정보가 기준시간 이상 발생한 경우, 관리자 단말(93)에 제3경보를 전달하는,
   슬러지 모니터링 시스템.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1레벨은 상기 하수관거의 전체높이의 1/4 내지 1/8 범위에 있고,
   상기 제2레벨은 상기 하수관거의 전체높이의 1/3 내지 2/3 범위에 있는,
   슬러지 모니터링 시스템.
   
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 전극봉 감지센서(2)는:
   상기 소켓(20)에 고정되고 상기 전극봉(30)의 적어도 일부를 수용하는 관 형상의 보호관(40);을 더 포함하는,
   슬러지 모니터링 시스템.
   

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