KR102047446B1 - 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전동모터부와, 상기 전동모터부의 구동축에 마련되는 펌프부를 포함하며, 상기 구동축의 회전에 의해 상기 펌프부의 임펠러가 회전되어 하측의 물을 상측으로 펌핑하도록 구성된 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프로서, 상기 수중모터펌프의 상태 데이터를 감지하는 센싱부; 상기 센싱부로부터 감지된 상태 데이터를 전달받아 상기 전동모터부를 제어하는 제어부; 상기 전동모터부의 상측에 배치된 챔버부에 마련되며, 상기 센싱부로부터 상기 상태 데이터를 전달받아 지상 모니터링부로 전달하고, 지상 모니터링부로부터 상기 전동모터부의 제어신호를 수신하여 상기 제어부로 전달하는 무선통신부;를 포함하며, 상기 제어부는, 통합케이블에 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하지 않을 경우에 상기 무선통신부를 작동시키는 것을 특징으로 한다.

Description

무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프{UNDERWATER MOTOR PUMP HAVING WIRELESS COMMUNICATION MODULE}
본 발명은 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프에 관한 것으로서, 상세하게는, 사용자가 다양한 환경에 대응하여 수중모터펌프를 유선 또는 무선으로 제어 및 모니터링 할 수 있도록 구성된 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프에 관한 것이다.
일명 수중전동펌프라고 일컬어지는 수중모터펌프는 주로 이물질이 함유된 액체의 이송에 적합하고 구조가 간단하여 유지보수가 용이한 전동식(電動式) 펌프를 통칭하는 것으로서, 심정용, 상수도 가압용, 배수용 등 용도에 따라 다양하게 구분되며, 주로 저수의 물을 높은 위치로 양수할 때와 같이 오수 및 오수물을 처리하거나 배수용으로 사용된다.
수중모터펌프는 전원이 공급되면 전동모터가 작동하여 구동축(샤프트)이 회전되고, 구동축의 회전에 의해 구동축의 하단부에 장착된 임펠러가 케이스의 내부에서 회전되면서 하부의 유체를 흡입하여 상측으로 송출시키게 된다.
이하, 통상적으로 사용되고 있는 수중모터펌프(1)가 도 1 및 도 2를 참조하여 간단히 설명된다.
수중모터펌프(1)는, 동일한 구동축(10)의 하측부에 펌프부(2)가 형성되어 있고, 상측부에 전동모터부(3)가 형성되어 있으며, 상기 전동모터부(3)의 상단에는 챔버부(4)가 장착되어 있다.
상기 펌프부(2)는 분리 성형된 상측케이싱(21)과 하측케이싱(22)을 결합하여 케이싱(20)을 형성하고, 상기 상측케이싱(21)의 내부에는 내측케이싱(23)이 일정한 간격으로 형성된 다수의 지지대에 의해 일체로 형성되어 있으며, 내측케이싱(23)의 하측으로 돌출되는 구동축(10)의 하단에는 임펠러몸체(26)의 외주에 다수의 임펠러날개(27)가 결합 되어 있는 임펠러(25)가 장착되어 있다.
차후에 구체적으로 설명되는 전동모터부(3)의 작동에 의해 구동축(10)과 함께 임펠러(25)가 회전하게 되면 하측케이싱(22)의 내부로 유입되는 유체(물)가 상측케이싱(21)와 내측케이싱(23)의 사이의 공간을 통과하여 상승(펌핑)하게 된다.
상기 케이싱(20)을 형성하는 상측케이싱(21)의 상단에는 중간실링금구(28)가 장착(설치)되어 있고, 중간실링금구(28)의 중앙으로 삽입되는 구동축(10)이 베어링(12)에 의해 자유롭게 회전되도록 장착되어 있으며, 상기 중간실링금구(28)의 상측에 전동모터부(3)가 설치되어 있다.
상기 전동모터부(3)는 하우징(30)의 내면에 고정자(31)가 장착(고정)되어 있고, 상기 고정자(31)의 내측에는 회전자(32)가 구동축(10)에 장착되어 있다.
상기와 같이 형성된 전동모터부(3)의 상측에는 챔버하우징(40)과 챔버커버(41)로 구성된 챔버부(4)가 설치되어 있고, 상기 구동축(10)의 상단이 베어링(11)에 의해 자유롭게 회전되도록 챔버하우징(40)의 중앙에 결합되어 있으며, 챔버커버(41)의 상면에 뚫어진 케이블설치공(42)을 통해 전기를 공급할 수 있는 전선, 즉 케이블(50)이 설치된다.
스위치(미도시)의 조작(ON)에 의해 케이블(50)을 통해서 전동모터부(3)에 전원이 공급되어 회전자(32)와 함께 구동축(10)이 회전되고, 구동축(10)의 회전에 의해 하단에 장착된 펌프부(2)의 임펠러(25)가 회전하게 되며, 임펠러(25)의 회전에 의해 케이싱(20)의 외부 및 하측에 있던 유체(물)가 하측케이싱(22)의 내부로 흡입(펌핑)되어 상측케이싱(21)과 내측케이싱(23)과의 사이로 통과하여 상승하게 되며, 이와 같이 펌프부(2)의 작동에 의해 펌핑되는 유체(물)는 배수관(미도시)을 통해 상승하여 배출될 수 있다.
이와 같이 구성된 수중모터펌프의 구동시 모터에서 많은 열이 발생되고, 수중에서 구동하는 특성 상 수중모터펌프의 내부에는 고온 다습한 공기가 형성된다.
수중모터펌프의 구동이 정지되면, 외면이 물과 접촉된 펌프 하우징이 빠른 속도록 차가워지게 되므로 수중모터펌프의 구동과정에서 형성된 고온 다습한 공기는 빠른 속도로 냉각되며, 이때 공기 중의 수분이 응축되면서 결로가 발생된다. 이와 같이 수중모터펌프의 내부에 발생된 결로에 의하여 내부 부품의 부식이 촉진되며, 특히 모터의 절연이 파괴되면서 모터가 손상되는 문제점이 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 출원인은 등록특허 제10-1185116호(출원일: 2012.03.28.)에서와 같이 수중모터펌프의 구동이 정지되었을 때 고온 다습한 공기를 건조시켜 결로 발생에 의한 부품의 손상을 방지할 수 있도록 한 결로방지 기능을 구비한 수중모터펌프를 출원한 바 있다.
또한, 수중모터펌프의 작동 정지 시에 외부로 완전히 배출되지 못하고 배수관에 잔류하고 있던 유체(물)는, 그 하중에 의해 하측으로 흘러내리려는 성질을 갖게 되고, 하측으로 이동하는 유체(물)에 의해 임펠러(25)가 역회전하게 된다. 이와 같이 임펠러(25)가 역회전하게 되면 케이싱(2)의 상측에서 배수관에 있던 유체는 역류하게 되고, 이와 같이 역류하는 유체(물)에 의해 임펠러(25)는 더욱 신속하게 회전하게 되며, 따라서 배수관이 있던 유체(물)는 더욱 신속하게 역류하게 된다.
상기와 같이 하향하는 유체(물)에 의해 임펠러(25)가 역회전하여 수중모터펌프가 역으로 작동하게 되면, 주변기기를 손상시키는 현상을 초래하게 되고, 뿐만 아니라 임펠러(25)의 역회전에 의해 구동축(10)과 모터부(3)의 회전자(32)가 역회전하게 되면 모터부(3) 자체가 손상(자속이 변화되는 현상 등)되어 모터부(3)를 효율적으로 작동시킬 수 없게 되거나 기능이 떨어지는 현상이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 출원인은 등록특허 제10-1068840호(출원일: 2011.04.21.)에서와 같이, 전원이 OFF되었을 때 수정모터펌프가 역으로 작동, 즉, 임펠러(25)가 역으로 회전되는 것을 방지하도록 개선된 역회전방지장치가 구비된 수중모터펌프를 출원한 바 있다.
이와 같이, 수중모터펌프의 제습, 누수 및 역회전 방지의 기능을 추가함에 따라, 수중펌프 고장 대부분의 원인을 차지하는 습기 및 모터 역회전에 의한 고장을 효과적으로 예방할 수 있게 되었으나, 이들 개시된 구성만으로는 모터 자체적으로 해당 기능을 수행하는 수단만을 제공할 뿐, 외부(지상의 관리자)와의 적극적인 통신을 통해 상태를 체크하고 상태에 따른 능동적인 대응을 하기 위한 통신 제어 시스템은 제공하고 있지 못한 실정이다.
이러한 통신 제어 시스템을 갖추기 위해서는 수중모터펌프로 전원케이블 뿐만 아니라 수중모터펌프를 모니터링 및 제어하기 위한 통신케이블도 필요로 한다. 하지만, 3상 전원케이블과 상용 전원케이블을 포함하는 전원케이블 외에 통신케이블이 추가됨에 따라 챔버 커버의 상면에 케이블 설치공의 추가 설치와 함께 선로의 구성이 복잡해지고, 통신케이블의 경우 전원케이블에 비해 고가임과 동시에 방수 성능도 떨어져 잦은 교체로 인한 수중모터펌프의 내구성에 악영향을 주는 문제점이 있다. 또한, 설치공이 증가될 수록 그만큼 방수부재가 추가됨에 따라 제품의 비용과 신뢰성에 악영향을 주는 문제점이 있다.
따라서, 이를 해소하기 위한 하나의 방법으로 블루투스, 지그비 등의 무선통신 방식을 통한 무선 통신 제어시스템을 고려해볼 수 있으나, 공개특허 제10-2015-0131602호 등을 보면 단순히 "수중 펌프 구동유닛 및 센서유닛과 통합관리서버 간의 신호 숭수신은 유무선 랜, 이동통신, 와이브로, 100Mbps 이상의 광대역 통신망 또는 전력선통신과 같은 지상 통신 네트워크를 통해 이루어질 수 있다"는 컨셉만이 기재되어 있을 뿐이고, 수중 통신에 최적화된 통신 방식이나 장비 구성을 제시하고 있지는 못하다.
또한, 수중모터펌프가 설치되는 장소에 따라서 전력케이블을 길에 늘어뜨려 배선하기에 부적합한 상황이 발생될 수 있다. 특히, 다수개의 수중모터펌프를 침수지와 같은 장소에서 사용하게 될 경우에는 전력케이블의 배선이 복잡하고 번거로울 뿐만 아니라 외부환경에 의해 전원을 공급하지 못하는 예기치 못한 상황(예를 들면, 단선이나 전원커넥터가 외력에 의해 분리되는 상황 등)도 발생되어 수중모터펌프가 제 기능을 수행하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 위와 같은 상황에서 수중모터펌프를 무선으로 제어하고 모니터링하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있는데, 실제로, 수중에서의 통신은 공기중에서의 통신에 비해서도 많은 통신 장애를 일으킬 뿐만 아니라, 특히, 통신 신호가 물과 공기의 경계선을 넘어 서로 다른 매질 간에 전달되는 경우 심각한 신호 감쇄화 왜곡이 발생하므로, 일반적으로 흔히 쓰이는 RF통신 방식이나 네트워크 장비 구성만으로는 원활한 통신 제어가 불가능하다.
또한, 수중모터펌프에서는 모터부(3)의 구동에 의해 심한 진동이 발생되는데, 이러한 진동 또한 통신장애를 일으키는데 원인이 되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 통합케이블에 의한 유선통신이 원활하지 못한 상황에서 사용자가 무선으로 수중모터펌프의 상태 데이터를 전송받아 수중모터펌프를 제어하고 모니터링할 수 있도록 구성된 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 수중모터펌프가 물속에 잠겨있는 정도에 따라서, 수중에서 최적화된 무선통신과 지상에서 최적화된 무선통신을 선택적으로 사용가능하도록 하여, 통신장애를 최소화한 채 수중모터펌프를 제어 및 모니터링하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 통합케이블에 의한 유선통신이 원활하지 못한 상황에서 작업자가 후속 작업과정을 신속하고 정확하게 판단하도록 하는데 목적이 있다.
본 발명은, 전동모터부와, 상기 전동모터부의 구동축에 마련되는 펌프부를 포함하며, 상기 구동축의 회전에 의해 상기 펌프부의 임펠러가 회전되어 하측의 물을 상측으로 펌핑하도록 구성된 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프로서, 상기 수중모터펌프의 상태 데이터를 감지하는 센싱부; 상기 센싱부로부터 감지된 상태 데이터를 전달받아 상기 전동모터부를 제어하는 제어부; 상기 전동모터부의 상측에 배치된 챔버부에 마련되며, 상기 센싱부로부터 상기 상태 데이터를 전달받아 지상 모니터링부로 전달하고, 지상 모니터링부로부터 상기 전동모터부의 제어신호를 수신하여 상기 제어부로 전달하는 무선통신부;를 포함하며, 상기 제어부는, 통합케이블에 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하지 않을 경우에 상기 무선통신부를 작동시킬 수 있다.
또한, 상기 통합케이블에 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하지 않을 경우에, 상기 센싱부와 상기 무선통신부 또는 상기 전동모터부로 전력을 공급하는 보조 배터리부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 보조 배터리부의 전압값 및 충전상태를 측정하는 배터리 측정부; 및 상기 배터리 측정부에서 측정된 전압값을 기 설정된 전압량과 비교하는 분석부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 센싱부는, 상기 통합케이블과 연결된 상기 챔버부가 잠겨진 물속의 수심을 측정하는 수심감지센서;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분석부는, 상기 수심감지센서에 의해 측정된 수심값과 상기 보조 배터리부의 전압량을 실시간으로 비교분석하여 상기 보조 배터리부의 작동가능시간을 산출하고, 그 산출값을 상기 지상 모니터링부로 전달할 수 있다.
또한, 상기 지상 모니터링부는, 상기 분석부에서 전달된 상기 보조 배터리부의 작동가능시간 내에 상기 챔버부가 수면 위로 노출 가능한지를 판단하고, 이 판단결과에 따라 제1작업신호 또는 제2작업신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 통합케이블은, 상기 전동모터부로 전원을 공급하는 3상 전원선 및 상기 센싱부로 전원을 공급하는 220V 전원선을 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선통신부에서 발생된 신호를 지상 모니터링부로 전달하거나, 상기 지상 모니터링부에서 발생된 신호를 상기 무선통신부로 전달하는 중계부;를 더 포함하며, 상기 중계부는, 상기 무선통신부에서 발생된 제1주파수 신호를 지상에서 수신 가능한 제2주파수 신호로 변환하거나, 상기 지상 모니터링부에서 발생된 제2주파수 신호를 수중에서 수신 가능한 제1주파수 신호로 변환할 수 있다.
또한, 상기 중계부는 수면에 부유된 채 마련되거나 지상에 마련될 수 있다.
또한, 상기 무선통신부와 상기 지상 모니터링부 간의 통신 주파수는 424MHz 또는 447MHz 대역일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프는, 통합케이블의 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하지 못한 상황에서도 센싱부에서 전송되는 상태 데이터를 지상에서 전달받아 실시간으로 전동모터부를 제어 및 모니터링 가능하도록 하므로, 펌핑작업을 지속적으로 수행가능하도록 하여 배수효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프는, 작업자가 통합케이블을 보수 또는 교체하기 위한 작업시기 또는 작업방식을 판단하도록 하여, 비상 상황을 신속하고 용이하게 대처할 수 있다.
도 1은 통상의 수중모터펌프의 구성을 보여주는 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 수중모터펌프의 결합 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프의 구성을 보여주는 블럭도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 세부구성을 보여주는 블럭도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부, 제어부, 무선통신부 및 보조 배터리부가 챔버부의 내부에 마련된 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프가 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
도 1은 통상의 수중모터펌프의 구성을 보여주는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 수중모터펌프의 결합 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 세부구성을 보여주는 블럭도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부, 제어부, 무선통신부 및 보조 배터리부가 챔버부의 내부에 마련된 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프(100)는, 통합케이블에 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하지 못한 경우에, 통합케이블에 의한 유선통신을 대신하여 수중모터펌프(100)를 구성하는 펌프부(2) 또는 전동모터부(3)의 작동상태 또는 이상유무 정보 등을 지상 모니터링부(200)로 전달하고, 아울러, 통합케이블에 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하게 이루어질 때까지 수중모터펌프(100)에 마련되는 각종 구성요소들이 원활하게 구동될 수 있도록 보조 배터리부(B)를 제어하는데 특징이 있다고 할 수 있다.
참고로, 상기 통합케이블은, 수중모터펌프(100)를 구성하는 상기 전동모터부(3)로 전원을 공급하는 3상 전원선과, 후술한 센싱부(110) 및 기타 회로에 전원을 공급하는 220V 전원선 및 통신선을 포함하여 구성될 수 있으며, 수중모터펌프(100)의 상단부에 마련된 챔버부(4)에 연결될 수 있다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프(100)는, 수중모터펌프(100)의 상태 데이터를 감지하는 센싱부(110); 상기 센싱부(110)로부터 감지된 상태 데이터를 전달받아 전동모터부(3)를 제어하는 제어부(130); 상기 전동모터부(3)의 상측에 배치된 챔버부(4)에 마련되며, 상기 센싱부(110)로부터 상기 상태 데이터를 전달받아 지상 모니터링부(200)로 전달하고, 지상 모니터링부(200)로부터 상기 전동모터부(3)의 제어신호를 수신하여 상기 제어부(130)로 전달하는 무선통신부(150);를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 센싱부(110)는, 수중모터펌프(100)를 구성하는 케이싱(20), 하우징(30) 또는 챔버부(4)의 내부 온도 및 습도를 측정하는 온도 및 습도 측정센서(111)와, 상기 전동모터부(3)의 회전수를 측정하는 엔코더(112)와, 상기 케이싱(20) 또는 하우징(30)의 균형을 감지하는 균형감지센서(113) 및 수중모터펌프(100)가 잠긴 물속의 깊이를 측정하는 수심감지센서(114)를 포함할 수 있다.
위와 같이 구성된 센싱부(110)는 공지의 다양한 센싱수단으로 구현되어 상기 기능들을 수행할 수 있으며, 상기 제어부(130)로 수중모터펌프(100)의 상태 데이터(센싱값)를 전달할 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 센싱부(110)에서 전달된 상태 데이터를 기초로 상기 전동모터부(3)를 구동시킬 수 있다. 예컨대, 상기 제어부(130)는, 상기 센싱부(110)에서 전달된 상태 데이터와 미리 설정된 기준 데이터를 상호 비교하여 전동모터(3) 또는 펌프부(2)의 이상유무를 파악할 수 있고, 문제가 있을 시에는 상기 지상 모니터링부(200)로 이상신호를 전달할 수 있다.
또한, 상기 제어부(130)는, 상기 통합케이블에 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하지 않을 경우에, 상기 무선통신부(150)를 작동시킬 수 있다.
예컨대, 수중모터펌프(100)의 챔버부(4)와 연결된 통합케이블이 단선 또는 분리되거나, 또는, 외부환경에 의해 유선 통신상태가 원활하지 않은 경우에는 상기 무선통신부(150)를 작동시켜 상기 센싱부(110)가 지속적으로 수중모터펌프(100)의 상태 데이터를 측정할 수 있도록 한다.
참고로, 상기 제어부(130)는, 상기 전동모터부(3)나 상기 센싱부(110) 또는 기타 회로에 전력이 원활하게 공급되는지를 판단할 수 있고, 더불어, 도시되지 않은 유선통신모듈에서 통신확인 신호를 전달받아 유선 통신상태를 실시간으로 확인할 수 있음은 물론이다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프(100)는, 통합케이블에 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하지 않을 경우에, 상기 센싱부(110)와 상기 무선통신부(150) 또는 상기 전동모터부(3)로 전력을 공급하는 보조 배터리부(B)를 더 포함하며, 이 보조 배터리부(B)는 상기 제어부(130)로 부터 작동신호를 전달받을 수 있다.
상기 보조 배터리부(B)는, 챔버부(4)의 내부에 마련될 수 있으며, 상기 센싱부(110) 또는 상기 무선통신부(150)에 전력을 공급하는 것을 주 목적으로 사용되지만, 필요에 따라서는, 상기 전동모터부(3)를 구동시키는 보조 목적으로도 사용될 수도 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 보조 배터리부(B)의 전압값 및 충전상태를 측정하는 배터리 측정부(131) 및 상기 배터리 측정부(131)에서 측정된 전압값을 기 설정된 전압량과 비교하는 분석부(132);를 포함할 수 있다.
여기서, 기 설정된 전압값이란 통합케이블이 보수 또는 교체되어 유선통신이 원활하게 이루어지기 까지의 시간동안 상기 센싱부(110)와 상기 무선통신부(150)가 정상적으로 작동되기 위하여 필요로 하는 전압값이라 할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(130)의 분석부(132)는, 상기 센싱부(110)의 수심감지센서(114)에서 측정된 수심값과 상기 보조 배터리부(B)의 전압량을 실시간으로 비교분석하여 상기 보조 배터리부(B)의 작동가능시간을 산출하고 그 산출값을 상기 지상 모니터링부(200)에 전달할 수 있다.
상기 보조 배터리부(B)에는, 작업자가 상기 챔버부(4)와 연결된 통합케이블을 보수 또는 교체하여 통합케이블에 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하게 이루어지기 까지의 시간동안 상기 센싱부(110)와 상기 무선통신부(150)에서 소비되는 전력량이 저장되어 있어야 하며, 이 전력량은 통합케이블과 연결된 챔버부(4)가 수면위로 완전히 노출되는 시간동안 상기 센싱부(110)와 상기 무선통신부(150)가 원활하게 작동될 수 있도록 한다.
다시 말해, 작업자가 통합케이블의 보수 또는 교체작업을 용이하게 실시하기 위해서는, 통합케이블이 연결된 상기 챔버부(4)가 수면 위로 완전히 노출되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 제어부(130)의 분석부(132)는, 상기 챔버부(4)가 수면위로 노출되는 시간동안 상기 센싱부(110)와 상기 무선통신부(150)가 상기 보조 배터리부(B)로부터 전력을 원활하게 공급받을 수 있는가를 판단하기 위하여, 상기 수심감지센서(114)에 측정된 수심값과 상기 배터리부(B)에 저장된 전압량을 실시간으로 비교분석하여 상기 보조 배터리부(B)의 작동가능시간을 산출하고, 그 산출값을 상기 지상 모니터링부(200)로 전달할 수 있다.
그러면, 상기 지상 모니터링부(200)에서는 상기 분석부(132)에서 산출된 상기 보조 배터리부(B)의 작동가능시간 내에 통합케이블이 연결된 상기 챔버부(4)가 수면 위로 노출 가능한지를 판단하고, 이 후속조치로, 펌핑작업을 유지한 채 통합케이블을 보수/교체하거나, 또는, 펌핑작업을 중단하고 수중에서 수중모터펌프(100)를 끌어올려 통합케이블을 보수/교체할 수 있다.
예를 들어, 상기 분석부(132)에서 산출된 상기 보조 배터리부(B)의 작동가능시간이 30분이고, 또한, 펌핑 작업에 의해 수심이 낮아짐에 따라서 상기 챔버부(4)가 수면 위로 노출되는 시간이 15분정도 소요된다고 가정하면, 상기 지상 모니터링부(200)에서는 펌프부(2)에 의한 펌핑작업을 유치한 채 작업자가 상기 챔버부(4)와 연결된 통합케이블의 보수 또는 교체작업을 실시할 수 있는 것으로 판단하고 제1작업신호를 작업자에게 전달할 수 있다.
그러면, 작업자는 상기 지상 모니터링부(200)에서 표시되는 제1작업신호에 의해 수중모터펌프(100)가 설치된 장소로 이동하여 수면 위로 노출된 상기 챔버부(4)를 통하여 통합케이블의 보수 또는 교체작업을 즉각적으로 수행할 수 있다.
반대로, 상기 분석부(132)에서 산출된 상기 보조 배터리부(B)의 작동가능시간이 30분이고, 또한, 펌핑작업에 의해 수심이 낮아짐에 따라서 상기 챔버부(4)가 수면 위로 노출되는 시간이 40분정도 소요된다고 가정하면, 상기 지상 모니터링부(200)에서는 작업자에 의한 통합케이블의 보수 또는 교체작업이 원활하게 이루어질 수 없는 상황으로 판단하고, 또한, 상기 챔버부(4)가 수면 위로 노출되는 시간동안 상기 보조 배터리부(B)가 상기 센싱부(110)와 상기 무선통신부(150)로 전원을 지속적으로 공급할 수 없는 것으로 판단하여 제2작업신호를 작업자에게 전달할 수 있다.
그러면, 작업자는 상기 지상 모니터링부(200)에서 표시되는 제2작업신호에 의해 수중모터펌프(100)가 설치된 장소로 이동하여 수중에 잠겨진 수중모터펌프(100) 자체를 끌어올린 뒤 통합케이블의 보수 또는 교체작업을 즉각적으로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 수심감지센서(114)는, 통합케이블과 연결된 상기 챔버부(4)가 물속에 잠겼는지 또는 잠기지 않았는지를 판단할 수 있도록, 통합케이블이 연결된 상기 챔버부(4)에 마련되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제어부(130)의 분석부(132)에는 수중모터펌프(100)의 하단에서부터 상기 챔버부(4)가 마련된 상단까지의 높이 데이터가 입력되어 있으며, 이 높이 데이터를 상기 수심감지센서(114)에서 측정되는 수심값과 비교분석하여 상기 챔버부(4)가 물속에 잠겼는지, 또는, 수면 위로 드러났는지를 판단하고 그 데이터를 상기 지상 모니터링부(200)로 전달할 수 있다.
따라서, 작업자는, 상기와 같이 구성된 제어부(130)에 의하여, 통합케이블에 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하지 못한 상황에서 제1작업신호에 의한 작업 또는 제2작업신호에 의한 작업을 상황에 따라 신속하게 수행할 수 있다.
참고로, 지상 모니터링부(200)는, 무선통신부, 통신부, 동작상태표시부 및 메인제어부를 포함하여 구성될 수 있다. 무선통신부는 수중모터펌프(100)에 마련된 무선통신부(150)와 무선 통신을 수행하며, 센싱부(110)의 상태 데이터를 수신하여 복조한다. 통신부는 상위 원격제어장치와 유선 또는 무선으로 연결되어 제어신호에 따라 수중모터펌프(100)의 상태 데이터를 주기적으로 전송한다. 동작상태표시부는 제어신호에 따라 수중모터펌프의 동작 상태와 에러 유무 등을 시각적으로 표시한다. 그리고, 메인제어부는 무선통신부를 통해 수중모터펌프의 상태데이터를 제공받아 메모리에 저장함과 아울러, 수중모터펌프의 상태 데이터가 구지거으로 원격제어장치로 전송되도록 제어할 수 있다.
또한, 메인제어부는, 센싱부(110)에서 측정된 상태 데이터와 미리 설정된 기준값을 상호 비교하여 문제가 있을 경우 동작상태표시부에 실시간으로 표시함과 아울러 원격제어장치에 실시간으로 보고하여 즉각적인 대처가 가능하도록 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프(100)는, 상기 무선통신부(150)에서 발생된 신호를 지상 모니터링부(150)로 전달하거나, 상기 지상 모니터링부에서 발생된 신호를 상기 무선통신부(150)로 전달하는 중계부(300);를 더 포함할 수 있다.
상기 중계부(300)는, 상기 무선통신부(150)에서 발생된 제1주파수 신호를 지상에서 수신 가능한 제2수파수 신호로 변환하거나, 상기 지상 모니터링부(150)에서 발생된 제2주파수 신호를 수중에서 수신 가능한 제1주파수 신호로 변환할 수 있다.
일반적으로, 수중 통신으로는 초음파 통신 및 광통신이 주로 이용되고 있고, 수상과 지상 간의 통신으로는 1GHz 이상의 무선 통신이 주로 이용되고 있으나, 물과 공기의 이종 매질의 경계선을 지나는 수중과 지상 간의 통신은 신호의 감쇄나 왜곡으로 인해 통신 품질이 현저히 떨어지므로, 현재 상용화된 RF모듈은 없는 상태이다.
따라서, 수중 통신용으로 사용되는 제1주파수 신호와 지상 통신용으로 사용되는 제2주파수 신호를 변환하여 전송하는 중계부가 수중모터펌프(100)와 지상 모니터링부(200) 사이에 마련될 수 있다.
여기서, 제1주파수 신호는 유선 통신이 불능일 경우에 상기 보조 배터리부(B)로부터 전력을 공급받아 작동되는 상기 무선통신부(150)에서 발생되는 수중 통신용 신호라 할 수 있으며, 이 신호에는 중계부(300)의 턴온(turn on) 신호가 포함되어 있다. 그러면, 중계부(300)는 자가 배터리에 의해 자체 구동되어 제1주파수 신호를 제2주파수 신호로 변환하여 지상 모니러팅부(200)로 전달할 수 있다.
참고로, 중계부(300)는, 수중모터펌프(100)가 설치되는 장소에 따라서 다양한 방식으로 마련될 수 있다. 예컨대, 수중모터펌프(100)가 설치된 장소에 중계부(300)가 장착될 만한 구조물이나 공간이 마련되지 않을 경우에는, 공지의 부유체 상에 상기 중계부(300)를 설치하여 수면에 뜨는 부유방식으로 상기 중계부(300)를 마련할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프(100)는, 424MHz 또는 447MHz 대역의 통신 주파수를 사용할 수 있다. 즉, 상기 무선통신부(150)는, 424MHz 또는 447MHz의 RF모뎀이 이용될 수 있는, 이는 시리얼 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 통신 방식을 이용하며, 데이터 전송속도는 1200bps이고, 디지털 변복조(FSK, AFSK)를 통해 지상 모니터링부(200)와 상호 통신한다. 무선통신부(150)는 협대역(Narrow Band) 변복조 기술을 적용하여 저전력 소모와 장거리 통신성능을 모두 만족시키며, 수중 및 지상 간 300m 이상의 통신거리 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 발명자는 실험을 통해, 통신 방식을 전술한 바와같이 구성하는 경우, 수중모터펌프(100)에서 발생된 신호를 1차적으로 수신하는 지상 모니터링부(200)가 지상 3m 이내, 수중모터펌프(100)가 수심 15m 이내에 설치되는 경우, 데이터의 손실이나 왜곡없이 정상적으로 정보의 송수신이 이루어지고, 지상 모니터링부(200)에서의 무선 제어신호에 따른 수중모터펌프(100)의 작동 제어도 정상적으로 이루어짐을 수 차례 확인하였다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 센싱부(110), 상기 제어부(130), 상기 무선통신부(150) 및 상기 보조 배터리부(B)는, 전동모터부(3)의 상측에 배치된 챔버부(4)의 내부공간에 마련될 수 있다.
여기서, 상기 센싱부(110)의 균형감지센서(113)는, 상기 챔버부(4)의 천정면 중앙부에 마련되는 것이 수중모터펌프(100)의 균형을 정확하게 감지하는 측면에서 바람직하다. 반면에, 상기 센싱부(110)의 수심감지센서(114)는, 수심에 따른 압력을 정확하게 감지하는 측면에서 상기 챔버부(4)의 외면에 마련되는 것이 바람직하다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 수중모터펌프 110 : 센싱부
111 : 온도 및 습도 측정센서 112 : 엔코더
113 : 균형감지센서 114 : 수심감지센서
130 : 제어부 131 : 배터리 측정부
132 : 분석부 150 : 무선통신부
200 : 지상 모니터링부 B : 보조 배터리부
2 : 펌프부 3 : 전동모터부 4 : 챔버부

Claims (10)

  1. 전동모터부와, 상기 전동모터부의 구동축에 마련되는 펌프부를 포함하며,
    상기 구동축의 회전에 의해 상기 펌프부의 임펠러가 회전되어 하측의 물을 상측으로 펌핑하도록 구성된 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프로서,
    상기 수중모터펌프의 상태 데이터를 감지하는 센싱부;
    상기 센싱부로부터 감지된 상태 데이터를 전달받아 상기 전동모터부를 제어하는 제어부;
    상기 전동모터부의 상측에 배치된 챔버부에 마련되며, 상기 센싱부로부터 상기 상태 데이터를 전달받아 지상 모니터링부로 전달하고, 지상 모니터링부로부터 상기 전동모터부의 제어신호를 수신하여 상기 제어부로 전달하는 무선통신부;를 포함하며,
    상기 제어부는, 통합케이블에 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하지 않을 경우에 상기 무선통신부를 작동시키고,
    상기 통합케이블에 의한 유선통신 또는 전력공급이 원활하지 않을 경우에, 상기 센싱부와 상기 무선통신부 또는 상기 전동모터부로 전력을 공급하는 보조 배터리부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 보조 배터리부의 전압값 및 충전상태를 측정하는 배터리 측정부; 및
    상기 배터리 측정부에서 측정된 전압값을 기 설정된 전압량과 비교하는 분석부;를 포함하고,
    상기 센싱부는,
    상기 통합케이블과 연결된 상기 챔버부가 잠겨진 물속의 수심을 측정하는 수심감지센서;를 포함하고,
    상기 분석부는,
    상기 수심감지센서에 의해 측정된 수심값과 상기 보조 배터리부의 전압량을 실시간으로 비교분석하여 상기 보조 배터리부의 작동가능시간을 산출하고, 그 산출값을 상기 지상 모니터링부로 전달하고,
    상기 지상 모니터링부는,
    상기 분석부에서 전달된 상기 보조 배터리부의 작동가능시간 내에 상기 챔버부가 수면 위로 노출 가능한지를 판단하고, 이 판단결과에 따라 제1작업신호 또는 제2작업신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합케이블은, 상기 전동모터부로 전원을 공급하는 3상 전원선 및 상기 센싱부로 전원을 공급하는 220V 전원선을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선통신부에서 발생된 신호를 지상 모니터링부로 전달하거나, 상기 지상 모니터링부에서 발생된 신호를 상기 무선통신부로 전달하는 중계부;를 더 포함하며,
    상기 중계부는,
    상기 무선통신부에서 발생된 제1주파수 신호를 지상에서 수신 가능한 제2주파수 신호로 변환하거나,
    상기 지상 모니터링부에서 발생된 제2주파수 신호를 수중에서 수신 가능한 제1주파수 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 중계부는 수면에 부유된 채 마련되거나 지상에 마련되는것을 특징으로 하는 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선통신부와 상기 지상 모니터링부 간의 통신 주파수는 424MHz 또는 447MHz 대역인 것을 특징으로 하는 무선통신모듈을 구비한 수중모터펌프.
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