KR102047719B1 - 저수지의 담수량 측정시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들은 저수지의 담수량 측정시스템의 동작 방법으로서, 레이저 발광부가 저수지의 바닥면에서 수면과 평행한 방향으로 바닥면에 있는 레이저 수광부에 제 1 레이저를 조사하는 단계, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신했는지 여부를 결정하는 단계, 레이저 수광부가 토사층에 가려 제 1 레이저를 수신하지 못한 경우, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신할 때까지, 레이저 수광부 및 레이저 발광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계, 레이저 발광부 및 레이저 수광부의 바닥면으로부터의 높이에 기초하여, 제어부가 저수지의 토사층의 양을 계산하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 저수지의 담수량 측정시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저수지에 미리 설치된 레이저 발광부와 레이저 수광부에 의하여 저수지의 기준선에 대한 수위와 수심을 측정하여 저수지의 실질적인 담수량과 침적된 토사층의 양을 측정할 수 있는 저수지의 담수량 측정시스템에 관한 것이다.
현재, 우리나라에는 계절별 강우량 편차가 심하고 갈수기에 적어지는 하천수량으로 인해 가뭄에 의한 물부족 현상을 감소시키고 농사에 필요한 농업용 물관리를 위한 약 18,000개의 저수지와 집중호우나 태풍에 의한 토사나 유목을 막아 산사태 및 수해방지를 위한 약 5,500개의 사방댐이 설치되어 있다.
이러한 저수지는 하천의 흐름을 막아 그 저수를 생활 및 공업용수, 농업용수, 환경개선용수, 발전, 홍수조절, 주운, 그 밖의 용도로 이용하기 위하여 설치한 공작물로서 안정적인 저수용량 확보나 산사태 방지 등을 위해 반드시 준설 작업이 필요하며, 정확한 준설시기와 준설규모 파악을 위해 담수량을 측정하고 있다.
종래에는 저수지의 담수량을 측정하기 위해 부표식, 초음파식 등의 수위계를 이용하여 저수지의 수위를 측정하였다. 하지만 이러한 방식은 부정확하고 관리에 어려움이 있었다.
또한, 마이크로 웨이브를 저수지의 외부에서 수면으로 조사하는 방식도 있었다. 이 방법은 마이크로 웨이브를 저수지나 댐의 수면 및 바닥면과 소정의 각도를 이루도록 조사시키는 단계와, 상기 수면에서 반사된 마이크로 웨이브의 제1반사파 도달시간을 검출하여 상기 저수지나 댐의 수위변화 값을 측정하는 단계와, 상기 바닥면에서 반사된 마이크로 웨이브의 제2반사파 도달시간을 검출하여 상기 저수지나 댐의 바닥면에 퇴적된 토사층의 퇴적 두께를 측정하는 단계와, 측정된 상기 수위변화 값과 상기 퇴적 두께를 이용하여 저수지나 댐의 담수 높이를 연산하는 단계를 포함한다.
그러나, 이러한 방법은 굴절률이 낮은 공기중에서 굴절률이 높은 물로 마이크로 웨이브를 조사하므로 수면이나 토사층으로부터 반사되는 마이크로 웨이브의 양이 적어 수량과 토사층의 양의 체적을 측정하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 마이크로 웨이브는 매질의 굴절률에 따라 속력이 변하며, 매질의 굴절률은 온도와 같은 주변환경에 따라 변한다. 따라서, 마이크로 웨이브의 반사파의 도달 시간에 기초하여 수면이나 토사층의 양을 측정하는 데에 어려움이 있었다.
이에, 저수지에 침적된 토사층의 양과 담수량을 정확하게 측정할 수 있는 시스템의 개발이 요구되고 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 동작 방법은 레이저 발광부가 저수지의 바닥면에서 수면과 평행한 방향으로 바닥면에 있는 레이저 수광부에 제 1 레이저를 조사하는 단계, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신했는지 여부를 결정하는 단계, 레이저 수광부가 토사층에 가려 제 1 레이저를 수신하지 못한 경우, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신할 때까지, 레이저 수광부 및 레이저 발광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계, 레이저 발광부 및 레이저 수광부의 바닥면으로부터의 높이에 기초하여, 제어부가 저수지의 토사층의 양을 계산하는 단계, 레이저 발광부가 조사하는 제 2 레이저와 수면이 이루는 각도가 임계각도 이하가 되도록 제 2 레이저를 조사하는 단계, 제 2 레이저와 수면이 이루는 각도에 기초하여 제어부가, 레이저 수광부가 제 2 레이저를 수신하기 위한, 제 1 위치를 계산하는 단계, 레이저 수광부가 제 1 위치로 이동하는 단계, 레이저 발광부와 레이저 수광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계, 레이저 수광부가 제 2 레이저를 수신하지 못하는 때에, 제어부가 레이저 수광부의 제 2 위치를 수면의 위치로 결정하는 단계 및 제 2 위치 및 토사층의 양에 기초하여 제어부가 담수량을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 동작 방법의 토사층의 양을 측정하는 단계는, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신하는 경우, 레이저 발광부의 바닥면으로부터의 제 3 위치를 메모리에 저장하는 단계, 레이저 발광부의 위치를 고정하고, 레이저 수광부가 수면 반대쪽으로 이동하는 단계, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신하도록, 레이저 발광부에서 제 1 레이저의 조사각을 조절하는 단계, 레이저 수광부가 토사층에 가려 제 1 레이저를 수신하지 못하는 경우, 레이저 수광부가 이동을 멈추고, 제어부가 레이저 수광부의 바닥면으로부터의 제 4 위치를 메모리에 저장하는 단계 및 제 3 위치 및 제 4 위치에 기초하여, 제어부가 토사층의 양을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 동작 방법의 토사층의 양을 측정하는 단계는, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신하는 경우, 레이저 수광부의 바닥면으로부터의 제 4 위치를 메모리에 저장하는 단계, 레이저 수광부의 위치를 고정하고, 레이저 발광부가 수면 반대쪽으로 이동하는 단계, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신하도록, 레이저 발광부에서 제 1 레이저의 조사각을 조절하는 단계, 레이저 발광부가 토사층에 가려 제 1 레이저를 수신하지 못하는 경우, 레이저 발광부가 이동을 멈추고, 제어부가 레이저 발광부의 바닥면으로부터의 제 3 위치를 메모리에 저장하는 단계 및 제 3 위치 및 제 4 위치에 기초하여, 제어부가 토사층의 양을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 동작 방법의 임계각도는 제 2 레이저가 수면에서 전반사가 일어나는 각도인 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 동작 방법의 임계각도(theta_c)는 아래의 식을 만족하고, theta_c = π/2 - arcsin( n2 / n1 ) 여기서 n1은 물의 굴절률이고 및 n2는 공기의 굴절률인 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템은 제어부 및 제어부의 제어 신호에 기초하여 수면에 수직인 방향으로 움직이는 레이저 발광부 및 레이저 수광부를 포함하고, 제어부는 프로세서 및 메모리를 포함하고, 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 레이저 발광부가 저수지의 바닥면에서 수면과 평행한 방향으로 바닥면에 있는 레이저 수광부에 제 1 레이저를 조사하는 단계, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신했는지 여부를 결정하는 단계, 레이저 수광부가 토사층에 가려 제 1 레이저를 수신하지 못한 경우, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신할 때까지, 레이저 수광부 및 레이저 발광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계, 레이저 발광부 및 레이저 수광부의 바닥면으로부터의 높이에 기초하여, 제어부가 저수지의 토사층의 양을 계산하는 단계, 레이저 발광부가 조사하는 제 2 레이저와 수면이 이루는 각도가 임계각도 이하가 되도록 제 2 레이저를 조사하는 단계, 제 2 레이저와 수면이 이루는 각도에 기초하여, 제어부가, 레이저 수광부가 제 2 레이저를 수신하기 위한, 제 1 위치를 계산하는 단계, 레이저 수광부가 제 1 위치로 이동하는 단계, 레이저 발광부와 레이저 수광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계, 레이저 수광부가 제 2 레이저를 수신하지 못하는 때에, 제어부가 레이저 수광부의 제 2 위치를 수면의 위치로 결정하는 단계, 및 제 2 위치 및 토사층의 양에 기초하여 제어부가 담수량을 측정하는 단계를 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신하는 경우, 레이저 발광부의 바닥면으로부터의 제 2 위치를 메모리에 저장하는 단계, 레이저 발광부의 위치를 고정하고, 레이저 수광부가 수면 반대쪽으로 이동하는 단계, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신하도록, 레이저 발광부에서 제 1 레이저의 조사각을 조절하는 단계, 레이저 수광부가 토사층에 가려 제 1 레이저를 수신하지 못하는 경우, 레이저 수광부가 이동을 멈추고, 제어부가 레이저 수광부의 바닥면으로부터의 제 3 위치를 메모리에 저장하는 단계 및 제 2 위치 및 제 3 위치에 기초하여, 제어부가 토사층의 양을 계산하는 단계를 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신하는 경우, 레이저 수광부의 바닥면으로부터의 제 2 위치를 메모리에 저장하는 단계, 레이저 수광부의 위치를 고정하고, 레이저 발광부가 수면 반대쪽으로 이동하는 단계, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신하도록, 레이저 발광부에서 제 1 레이저의 조사각을 조절하는 단계, 레이저 발광부가 토사층에 가려 제 1 레이저를 수신하지 못하는 경우, 레이저 발광부가 이동을 멈추고, 제어부가 레이저 발광부의 바닥면으로부터의 제 3 위치를 메모리에 저장하는 단계 및 제 2 위치 및 제 3 위치에 기초하여, 제어부가 토사층의 양을 계산하는 단계를 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 임계각도는 제 2 레이저가 수면에서 전반사가 일어나는 각도인 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 임계각도(theta_c)는 아래의 식을 만족하고, theta_c = π/2 - arcsin( n2 / n1 ) 여기서 n1은 물의 굴절률이고 및 n2는 공기의 굴절률인 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 바와 같은 담수량 측정 시스템의 동작 방법을 구현하기 위한 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.
도 1는 본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 제어부를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라 제 1 레이저를 조사하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부의 위치를 조정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 미리 결정된 토사층의 모델을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부의 위치를 조정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 미리 설치된 관의 위치를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라 제 2 레이저를 조사하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 발광부와 레이저 수광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부가 제 2 레이저를 수신하지 못하는 때를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라 제 1 레이저를 조사하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부의 위치를 조정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 미리 결정된 토사층의 모델을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부의 위치를 조정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 미리 설치된 관의 위치를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라 제 2 레이저를 조사하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 발광부와 레이저 수광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부가 제 2 레이저를 수신하지 못하는 때를 나타낸 도면이다.
개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 명세서에서 어떤 구성요소와 "관련된 정보"는 어떤 구성요소에 기초하여 계산된 정보를 의미하거나, 어떤 구성요소와 대응되는 인덱스이거나, 어떤 구성요소를 포함하는 정보를 의미하거나, 어떤 구성요소와 선형적인 관계를 가진 정보를 의미하거나, 어떤 구성요소가 포함된 정보를 의미한다. 선형적인 관계는 정비례관계 또는 역비례관계를 의미할 수 있다. 정보는 수치 또는 텍스트를 포함할 수 있다.
또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 "부"는 프로세서 및 메모리로 구현될 수 있다. 용어 "프로세서"는 범용 프로세서, 중앙 처리 장치 (CPU), 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 제어기, 마이크로제어기, 상태 머신 등을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 몇몇 환경에서는, "프로세서"는 주문형 반도체 (ASIC), 프로그램가능 로직 디바이스 (PLD), 필드 프로그램가능 게이트 어레이 (FPGA) 등을 지칭할 수도 있다. 용어 "프로세서"는, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들의 조합, DSP 코어와 결합한 하나 이상의 마이크로프로세서들의 조합, 또는 임의의 다른 그러한 구성들의 조합과 같은 처리 디바이스들의 조합을 지칭할 수도 있다.
용어 "메모리"는 전자 정보를 저장 가능한 임의의 전자 컴포넌트를 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 용어 메모리는 임의 액세스 메모리 (RAM), 판독-전용 메모리 (ROM), 비-휘발성 임의 액세스 메모리 (NVRAM), 프로그램가능 판독-전용 메모리 (PROM), 소거-프로그램가능 판독 전용 메모리 (EPROM), 전기적으로 소거가능 PROM (EEPROM), 플래쉬 메모리, 자기 또는 광학 데이터 저장장치, 레지스터들 등과 같은 프로세서-판독가능 매체의 다양한 유형들을 지칭할 수도 있다. 프로세서가 메모리로부터 정보를 판독하고/하거나 메모리에 정보를 기록할 수 있다면 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다고 불린다. 프로세서에 집적된 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
도 1는 본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 제어부를 나타낸 도면이다.
제어부(100)는 프로세서(110) 또는 메모리(120)를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있는 명령어에 기초하여 동작을 수행할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부(100)는 메모리를 포함하지 않고 프로세서(110)만 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 입력 신호에 기초하여 미리 설정된 신호를 미리 설정된 시간동안 출력 라인으로 출력하도록 설정되어 있을 수 있다. 제어부(100)의 각 부품은 신호에 따라 미리 설정된 동작을 수행할 수 있다.
제어부(100)는 레이저 발광부 또는 레이저 수광부로부터 신호를 수신할 수 있다. 또한 제어부(100)는 레이저 발광부 또는 레이저 수광부로 제어신호를 송신하여 레이저 발광부 또는 레이저 수광부의 동작을 제어할 수 있다.
이하, 제어부(100)의 동작에 대하여 보다 자세히 설명한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 담수량 측정 시스템의 동작을 나타낸 흐름도이다.
레이저 발광부 및 레이저 수광부는 담수량 측정 시스템의 제어부(100)의 제어 신호에 기초하여 수면에 수직인 방향으로 움직일 수 있다.
레이저 발광부는 저수지의 바닥면에서 수면과 평행한 방향으로 바닥면에 있는 레이저 수광부에 제 1 레이저를 조사하는 단계(210)를 수행할 수 있다. 레이저 수광부는 제 1 레이저를 수신했는지 여부를 결정하는 단계(215)를 수행할 수 있다. 레이저 수광부는 토사층에 가려 제 1 레이저를 수신하지 못한 경우, 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신할 때까지, 레이저 수광부 및 레이저 발광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계(220)를 수행할 수 있다. 레이저 발광부 및 레이저 수광부의 바닥면으로부터의 높이에 기초하여, 제어부(100)는 저수지의 토사층의 양을 계산하는 단계(225)를 수행할 수 있다. 레이저 발광부는 제 2 레이저와 수면이 이루는 각도가 임계각도 이하가 되도록 제 2 레이저를 조사하는 단계(230)를 수행할 수 있다. 각도에 기초하여 레이저 수광부가 제 2 레이저를 수신하기 위한 제 1 위치를 제어부(100)가 계산하는 단계(235)를 수행할 수 있다. 레이저 수광부는 제 1 위치로 이동하는 단계(240)를 수행할 수 있다. 레이저 발광부와 레이저 수광부는 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계(245)를 수행할 수 있다. 레이저 수광부가 제 2 레이저를 수신하지 못하는 때에, 제어부(100)가 레이저 수광부의 제 2 위치를 수면의 위치로 결정하는 단계(250)를 수행할 수 있다. 제 2 위치 및 토사층의 양에 기초하여, 제어부(100)는 담수량을 측정하는 단계(255)를 수행할 수 있다.
도 2에 나타난 각 단계에 대하여 도 3 내지 도 11과 함께 보다 자세히 설명한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라 제 1 레이저를 조사하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
레이저 발광부(321)는 제 1 미리 설치된 관(311) 안에 설치될 수 있다. 또한 레이저 수광부(322)는 제 2 미리 설치된 관(312) 안에 설치될 수 있다. 미리 설치된 관(311, 312)은 수면(350)과 수직일 수 있다. 레이저 발광부(321) 및 레이저 수광부(322)는 미리 설치된 관(311, 312) 안에서 수면(350)과 수직인 방향(355)으로 이동할 수 있다. 레이저 발광부(321) 및 레이저 수광부(322)는 이동수단을 포함하고 있을 수 있다. 예를 들어, 레이저 발광부(321) 및 레이저 수광부(322)는 전동기에 의하여 움직일 수 있다. 또는 레이저 발광부(321) 및 레이저 수광부(322)는 유압 또는 수압을 이용하여 이동할 수 있다.
미리 설치된 관(311, 312)의 내부에는 물이 들어오지 않을 수 있다. 미리 설치된 관(311, 312)은 투명 재질로써, 빛이 투과될 수 있다. 미리 설치된 관(311, 312)의 수면(350)에 평행한 단면은 원형일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 미리 설치된 관(311, 312)의 단면은 다각형일 수 있다.
미리 설치된 관(311, 312)의 외부의 적어도 일부는 도넛 모양의 청소부에 의해 둘러싸여 있을 수 있다. 청소부는 미리 설치된 관(311, 312)의 외부에 있는 이물질을 제거할 수 있다. 청소부는 상자성체일 수 있으며, 미리 설치된 관(311, 312) 내부의 자성을 가진 물체에 의해 미리 설치된 관(311, 312)을 따라 상하 이동할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 청소부는 자성을 띄고, 미리 설치된 관(311, 312) 내부의 상자성체의 움직임에 의하여 미리 설치된 관(311, 312)을 따라 상하 이동할 수 있다. 또는 청수부도 자성체이고 미리 설치된 관(311, 312) 내부의 물체도 자성체 일 수 있다.
또한, 미리 설치된 관(311, 312) 내의 레이저 발광부 및 레이저 수광부는 전자석을 가지고 있을 수 있다. 담수량 측정 시스템은 청소모드에 의하여 미리 설치된 관(311, 312)의 외면을 청소할 수 있다. 제어부(100)는 레이저 발광부 및 레이저 수광부의 전자석이 자성을 띄게 할 수 있다. 또한 제어부(100)는 레이저 발광부 및 레이저 수광부를 움직여서 청소부가 미리 설치된 관(311, 312)의 외부의 이물질을 제거하게 할 수 있다. 또한 레이저 발광부 및 레이저 수광부는 미리 설치된 관(311, 312)의 내부의 이물질을 제거할 수 있다.
설명의 편의를 위하여 도 3 등에서, 제 1 미리 설치된 관(311)에 레이저 발광부(321)가 설치되고, 제 2 미리 설치된 관(312)에 레이저 수광부(322)가 설치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 미리 설치된 관(311)에 레이저 수광부(322)가 설치되고, 제 2 미리 설치된 관(312)에 레이저 발광부(321)가 설치될 수 있다. 또한, 레이저 발광부 및 레이저 수광부 모두가 제 1 미리 설치된 관(311) 및 제 2 미리 설치된 관(312)에 설치될 수도 있다.
레이저 발광부(321)는 저수지의 바닥면(330)에서 수면(350)과 평행한 방향으로 바닥면(330)에 있는 레이저 수광부(322)에 제 1 레이저를 조사하는 단계(210)를 수행할 수 있다. 저수지의 바닥면(330) 위에는 저수지로 유입된 토사층(340)이 형성되어 있을 수 있다. 레이저 발광부(321)에서 조사된 제 1 레이저는 토사에 가로막혀 레이저 수광부(322)에 전달되지 않을 수 있다.
레이저 수광부(322)는 제 1 레이저를 수신했는지 여부를 결정하는 단계(215)를 수행할 수 있다. 레이저 수광부(322)는 토사층(340)에 가려 제 1 레이저를 수신하지 못한 경우, 제어부(100)는 레이저 수광부(322) 및 레이저 발광부(321)를 이동시킬 수 있다. 즉, 제어부(100)는 레이저 수광부(322)가 제 1 레이저를 수신할 때까지, 레이저 수광부(322) 및 레이저 발광부(321)가 동시에 동일 속력으로 수면(350)쪽으로 이동시키는 단계(220)를 수행할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부가 제 1 레이저를 수신하는 것을 나타낸 도면이다.
레이저 발광부(421) 및 레이저 수광부(422)가 모두 토사층(340)위에 있는 경우, 레이저 수광부(422)는 레이저 발광부(421)로부터 조사된 제 1 레이저(460)를 수신할 수 있다. 레이저 발광부(421) 및 레이저 수광부(422)의 바닥면(330)으로부터의 높이에 기초하여, 제어부(100)는 저수지의 토사층의 양을 계산하는 단계(225)를 수행할 수 있다.
레이저 수광부(422)가 제 1 레이저(460)를 수신하였으나, 토사층(340)의 두께가 바닥면(330)으로부터 균일하지 않으므로, 토사층(340)의 양을 정확하게 측정하기 위하여 레이저 수광부(422) 또는 레이저 발광부(421)의 높이를 조정할 필요가 있다.
예를 들어 도 4를 참조하면, 레이저 발광부(421)는 취수구 근처에 위치하여 토사층의 두께가 두꺼울 수 있다. 또한 레이저 수광부(422)는 출수구 근처에 위치하여 토사층의 두께가 얇을 수 있다. 이 경우 제어부(100)는 레이저 수광부(422)의 높이를 조정하여 토사층의 두께를 정확하게 결정할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부의 위치를 조정하는 것을 나타낸 도면이다.
토사층의 양을 측정하는 단계(225)는 이하와 같은 과정에 의하여 수행될 수 있다. 레이저 수광부(522)가 제 1 레이저를 수신하는 경우, 제어부(100)는 레이저 발광부(521)의 바닥면으로부터의 제 3 위치(530)를 메모리에 저장하는 단계를 수행할 수 있다. 제어부(100)는 레이저 발광부(521)의 위치를 고정할 수 있다. 또한 제어부(100)는 레이저 수광부(522)를 수면 반대쪽(540)으로 이동시키는 단계를 수행할 수 있다.
제어부(100)는 레이저 수광부(522)가 제 1 레이저(560)를 수신하도록, 레이저 발광부(521)에서 조사하는 제 1 레이저(560)의 조사각(550)을 조절하는 단계를 수행할 수 있다. 레이저 발광부(521)에서 조사하는 제 1 레이저(560)의 조사각(550)은 레이저 수광부(522)가 이동함에 따라 계속적으로 변화할 수 있다.
레이저 수광부(522)가 토사층(340)에 가려 제 1 레이저(560)를 수신하지 못하는 경우, 레이저 수광부(522)는 이동을 멈출 수 있다. 제어부(100)는 레이저 수광부의 바닥면으로부터의 제 4 위치(535)를 메모리에 저장하는 단계를 수행할 수 있다. 즉, 제어부(100)는 레이저 수광부(522)쪽의 토사층(340)의 높이를 제 4 위치(535)로서 획득할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 레이저 수광부(522)가 제 1 레이저(560)를 수신하지 못하는 때에, 제어부(100)는 레이저 수광부(522)를 수면(350)쪽으로 이동시킬 수 있다. 제어부(100)는 제 1 레이저(560)가 레이저 수광부(522)로 향하도록 레이저 발광부(521)를 제어할 수 있다. 레이저 수광부(522)가 제 1 레이저(560)를 수신하지 못하다가 다시 수신하는 순간, 레이저 수광부(522)는 멈출 수 있다. 이 때, 레이저 수광부(522)의 바닥면(330)으로부터의 제 4 위치(535)를 제어부(100)는 메모리에 저장할 수 있다.
제 3 위치(530) 및 제 4 위치(535)는 토사층(340)의 두께와 다소 차이가 있을 수 있으나 오차 범위 내이므로, 이를 무시할 수 있다. 또한 도 5에서는 하나의 레이저 수광부(522)와 하나의 레이저 발광부(521)를 이용하였으나, 복수의 레이저 수광부와 복수의 레이저 발광부를 이용하는 경우, 보다 세밀하게 토사층의 두께를 측정할 수 있다.
제 3 위치(530) 및 제 4 위치(535)에 기초하여, 제어부(100)는 토사층의 양을 계산하는 단계를 수행할 수 있다. 제어부(100)는 저수지 바닥면의 설계 면적을 저장하고 있을 수 있다. 또한 제어부(100)는 바닥면으로부터 토사층(340)의 높이에 관한 제 3 위치(530) 및 제 4 위치(535)를 획득하였으므로, 토사층(340)의 부피를 구할 수 있다. 또한 제어부(100)는 토사층(340)에 대한 미리 결정된 모델에 기초하여 토사층(340)의 부피를 구할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 미리 결정된 토사층의 모델을 나타낸 도면이다.
도 6의 제 1 모델(610)을 참조하면, 토사층(340)은 단순 경사면을 가질 수 있다. 토사층(340)을 바닥면(330)과 평행한 평면으로 자르는 경우 토사층은 직사각형을 가질 수 있다. 제어부(100)는 제 1 미리 설치된 관(311) 및 제 2 미리 설치된 관(312)에 포함된 레이저 수광부 또는 레이저 발광부에 기초하여 토사층의 양을 측정할 수 있다.
도 6의 제 2 모델(650)을 참조하면, 토사층(340)은 경사면을 가질 수 있다. 토사층(340)을 바닥면(330)과 평행한 평면으로 자르는 경우 토사층은 부채꼴의 일부와 같은 모양을 가질 수 있다. 제어부(100)는 제 1 미리 설치된 관(311) 및 제 2 미리 설치된 관(312)에 포함된 레이저 수광부 또는 레이저 발광부에 기초하여 토사층의 양을 측정할 수 있다.
도 6에서는 두가지 모델만을 기재하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제어부(100)는 다양한 모델에 기초하여 토사층의 양을 측정할 수 있다. 사용자는 제어부(100)에 어떤 모델을 사용할지에 대한 신호를 입력할 수 있다. 제어부는 사용자의 입력에 기초하여 사용할 모델을 결정할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부의 위치를 조정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 레이저 발광부 쪽의 토사층이 두꺼운 경우를 도시하였으나, 도 7은 레이저 수광부 쪽의 토사층이 두꺼운 경우를 도시한다. 제어부(100)는 도 5와 같이 레이저 수광부의 위치를 조정하여 본 후에 도 7과 같이 레이저 발광부의 위치를 조정하여 볼 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 제어부(100)는 도 7과 같이 레이저 발광부의 위치를 조정하여 본 후에 도 5와 같이 레이저 수광부의 위치를 조정하여 볼 수 있다.
토사층의 양을 측정하는 단계(225)는 이하와 같은 과정에 의하여 수행될 수 있다. 레이저 수광부(722)가 제 1 레이저를 수신하는 경우, 제어부(100)는 레이저 수광부(722)의 바닥면(330)으로부터의 제 4 위치(735)를 메모리에 저장하는 단계를 수행할 수 있다.
제어부(100)는 레이저 수광부(722)의 위치를 고정할 수 있다. 또한, 제어부(100)는 레이저 발광부(721)가 수면 반대쪽(740)으로 이동시키는 단계를 수행할 수 있다.
제어부(100)는 레이저 수광부(722)가 제 1 레이저(760)를 수신하도록, 레이저 발광부(721)에서 제 1 레이저(760)의 조사각(750)을 조절하는 단계를 수행할 수 있다. 레이저 발광부(721)에서 조사하는 제 1 레이저(760)의 조사각(550)은 레이저 발광부(721)가 이동함에 따라 계속적으로 변화할 수 있다.
레이저 발광부(721)가 토사층(340)에 가려 제 1 레이저(760)를 수신하지 못하는 경우, 레이저 발광부(721)는 이동을 멈출 수 있다. 제어부(100)는 레이저 발광부(721)의 바닥면(330)으로부터의 제 3 위치(730)를 메모리에 저장하는 단계를 수행할 수 있다. 즉, 제어부(100)는 레이저 발광부(721)쪽의 토사층(340)의 높이를 제 3 위치(730)로서 획득할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 레이저 수광부(722)가 제 1 레이저(760)를 수신하지 못하는 때에, 제어부(100)는 레이저 발광부(521)를 수면(350)쪽으로 이동시킬 수 있다. 제어부(100)는 제 1 레이저(760)가 레이저 수광부(722)로 향하도록 제어할 수 있다. 레이저 수광부(722)가 제 1 레이저(760)를 수신하지 못하다가 다시 수신하는 순간, 레이저 발광부(721)는 멈출 수 있다. 이 때, 레이저 발광부(721)의 바닥면(330)으로부터의 제 3 위치(730)를 제어부(100)는 메모리에 저장할 수 있다.
제 3 위치(730) 및 제 4 위치(735)는 토사층(340)의 두께와 다소 차이가 있을 수 있으나 오차 범위 내이므로, 이를 무시할 수 있다. 또한 도 7에서는 하나의 레이저 수광부(722)와 하나의 레이저 발광부(721)를 이용하였으나, 복수의 레이저 수광부와 복수의 레이저 발광부를 이용하는 경우, 보다 세밀하게 토사층의 두께를 측정할 수 있다.
제 3 위치(730) 및 제 4 위치(735)에 기초하여, 제어부(100)는 토사층(340)의 양을 계산하는 단계를 수행할 수 있다. 제어부(100)는 저수지 바닥면의 설계 면적을 저장하고 있을 수 있다. 또한 제어부(100)는 바닥면으로부터 토사층(340)의 높이에 관한 제 3 위치(730) 및 제 4 위치(735)를 획득하였으므로, 토사층(340)의 부피를 구할 수 있다. 또한 제어부(100)는 토사층(340)에 대한 미리 결정된 모델에 기초하여 토사층(340)의 부피를 구할 수 있다. 모델은 도 6과 함께 이미 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 미리 설치된 관의 위치를 나타낸 도면이다.
도 8은 저수지(800)를 위에서 바라본 평면도를 나타낸다. 저수지(800)는 직사각형일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 저수지(800)는 복수의 미리 설치된 관들(811, 812, 813, 814, 821, 823, 824)을 포함할 수 있다. 저수지(800)는 적어도 하나의 영역으로 나누어질 수 있다. 도 8은 각각의 영역을 정사각형으로 나누었으나 이에 한정되는 것은 아니다. 각각의 영역은 임의의 모양의 다각형일 수 있다.
각각의 미리 설치된 관은 레이저 발광부 및 레이저 수광부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 담수량 측정 시스템은 적어도 2개의 미리 설치된 관에 의하여 토사층의 양 또는 담수량을 측정할 수 있다. 담수량 측정 시스템은 각 영역별로 토사층의 모양에 관한 모델을 적용할 수 있다. 담수량 측정 시스템은 토사층의 모양에 관한 모델에 기초하여 영역별로 토사층의 양을 측정할 수 있다. 토사층의 모양에 관한 모델은 도 7에서 설명한바와 같다.
예를 들어 미리 설치된 관(811)에는 레이저 발광부가 미리 설치된 관(814)에는 레이저 수광부가 포함될 수 있다. 또한 미리 설치된 관(812)에는 레이저 발광부가 미리 설치된 관(813)에는 레이저 수광부가 포함될 수 있다. 제어부(100)는 레이저 수광부 및 레이저 발광부의 동작에 기초하여 제 1 영역(810)의 토사량을 측정할 수 있다.
유사하게 미리 설치된 관(821)에는 레이저 발광부가 미리 설치된 관(824)에는 레이저 수광부가 포함될 수 있다. 또한 미리 설치된 관(813)에는 레이저 발광부가 미리 설치된 관(823)에는 레이저 수광부가 포함될 수 있다. 제어부(100)는 레이저 수광부 및 레이저 발광부의 동작에 기초하여 제 1 영역(820)의 토사층의 양을 측정할 수 있다. 제어부(100)는 동일한 방식으로 저수지 내부의 모든 영역에 대하여 토사층의 양을 측정할 수 있다. 또한 제어부(100)는 각 영역의 토사층의 양을 더하여 저수지 내부의 총 토사층의 양을 획득할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라 제 2 레이저를 조사하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2와 함께 도 9를 설명하면, 레이저 발광부(921)는 제 2 레이저(960)와 수면이 이루는 각도(970)가 임계각도 이하가 되도록 제 2 레이저(960)를 조사하는 단계(230)를 수행할 수 있다.
제어부(100)는 레이저 수광부(922)에 제 2 레이저(960)가 조사되기 위한 각도를 계산할 수 있다. 제어부(100)는 각도(970)에 기초하여, 레이저 수광부(922)가 제 2 레이저를 수신하기 위한, 제 1 위치를 계산하는 단계(235)를 수행할 수 있다. 예를 들어 제 1 미리 설치된 관(311) 및 제 2 미리 설치된 관(312)의 거리는 고정된 값(L)일 수 있다. 각도(970)가 theta라고 할 때, 제어부(100)는 식 1에 의하여 제 1 위치를 결정할 수 있다.
제 1 위치 = L*tan(theta)+a (식 1)
제 1 위치는 레이저 수광부의 바닥면(330)으로부터의 높이를 의미할 수 있다. 또한, 여기서 a는 발광부(921)의 바닥면(330)으로부터의 높이를 의미할 수 있다. 제어부(100)는 제어신호에 의하여 레이저 수광부(922)를 제 1 위치로 이동시키는 단계(240)를 수행할 수 있다.
또한 임계각도(theta_c)는 제 2 레이저가 수면에서 전반사가 일어나는 각도일 수 있다. 스넬(Snell)의 법칙을 이용하면, 임계각도(theta_c)는 아래의 식 2를 만족할 수 있다.
theta_c = π/2 - arcsin( n2 / n1 ) (식 2)
여기서 n1은 물의 굴절률이고 및 n2는 공기의 굴절률이다. 임계각도(theta_c)는 수면으로부터 기울어진 각이므로 식 2에는 π/2 가 포함되었다. 스넬의 법칙은 수면에 대한 법선으로부터 기울어진 각에 대한 것이기 때문이다.
각도(970)가 임계각도(theta_c)보다 작다면 제 2 레이저(960)는 수면(350)에서 전반사될 수 있다. 이를 이용하여 담수량 측정 시스템은 수면의 높이를 측정할 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 발광부와 레이저 수광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계를 나타내는 도면이다.
제어부(100)는 레이저 발광부(1021)와 레이저 수광부(1022)를 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계(245)를 수행할 수 있다. 레이저 발광부(1021)와 레이저 수광부(1022)는 동일 속력으로 동일한 방향으로 이동하므로, 레이저 수광부(1022)는 제 2 레이저(1060)를 계속적으로 수신할 수 있다. 레이저 수광부(1022)가 레이저 발광부(1021)보다 높이 있으므로, 레이저 수광부(1022)가 수면(350)에 먼저 도달할 수 있다. 레이저 수광부(1022)가 수면(350)에 도달할 때까지 계속적으로 제 2 레이저(1060)를 수신할 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따라 레이저 수광부가 제 2 레이저를 수신하지 못하는 때를 나타낸 도면이다.
도 11은 설명의 편의를 위하여 제 2 레이저(1160)를 과장되게 도시하였다. 도 11 은 레이저 수광부(1122)가 제 2 레이저(1160)를 수신하지 못하게 되는 순간을 나타낸 것이다.
레이저 수광부(1122)가 수면(350) 위로 올라가는 경우, 제 2 레이저(1160)는 수면(350)에 의하여 전반사된다. 이미 설명한 바와 같이 레이저 발광부(1121)가 조사하는 제 2 레이저는 수면으로부터 각도(1165)만큼 기울어져 있다. 각도(1165)는 임계각도보다 작으므로 제 2 레이저는 수면에 의하여 전반사 될 수 있다.
이 때, 레이저 수광부(1122)는 더 이상 제 2 레이저(1160)를 수신할 수 없다. 레이저 수광부(1122)가 제 2 레이저(1160)를 수신하지 못하는 때에, 제어부(100)는 레이저 수광부(1122)의 제 2 위치를 수면(350)의 위치로 결정하는 단계(250)를 수행할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 제어부(100)는 레이저 수광부(1122)가 제 2 레이저(1160)를 수신하지 못하는 때에, 레이저 발광부(1121) 및 레이저 수광부(1122)를 수면(350)의 아래쪽으로 동일한 속력으로 이동시킬 수 있다. 레이저 수광부(1122)가 제 2 레이저(1160)를 수신하지 못하다가 다시 수신하는 순간, 레이저 발광부(1121) 및 레이저 수광부(1122)는 멈출 수 있다. 또한 레이저 수광부(1122)의 제 2 위치를 수면(350)의 위치로 결정할 수 있다.
제어부(100)는 제 2 위치 및 토사층(340)의 양에 기초하여 담수량을 계산할 수 있다. 제어부(100)는 저수지의 미리 설정된 모양을 더 이용하여 담수량을 계산할 수 있다. 제어부(100)는 저수지의 너비와 폭을 알 수 있다. 또한 제 2 위치는 수면의 높이를 의미하므로, 제어부(100)는 바닥면(330)으로부터의 수면까지의 부피를 결정할 수 있다. 또한 이미 설명한 바와 같이 제어부(100)는 토사층의 양을 계산할 수 있으므로, 제어부(100)는 토사층(340)부터 수면(350)까지의 담수량을 계산할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 개시는, 레이저의 속력에 의존하지 않고, 동일 매질(물)에서 레이저가 수광부에 도착하는지 여부를 이용하여 토사층의 양을 측정하므로, 정확하게 토사층의 양을 측정할 수 있는 효과가 있다. 또한, 물과 공기의 경계에서 레이저가 전반사되는 특성을 이용하여 수면의 높이를 측정하므로 정확하게 담수량을 측정할 수 있는 효과가 있다.
이제까지 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
Claims (10)
- 제어부의 제어 신호에 기초하여 수면에 수직인 방향으로 움직이는 레이저 발광부 및 레이저 수광부를 포함하는 저수지의 담수량 측정 시스템의 동작방법으로서,
상기 레이저 발광부가 저수지의 바닥면에서 수면과 평행한 방향으로 상기 바닥면에 있는 레이저 수광부에 제 1 레이저를 조사하는 단계;
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신했는지 여부를 결정하는 단계;
상기 레이저 수광부가 토사층에 가려 상기 제 1 레이저를 수신하지 못한 경우, 상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신할 때까지, 상기 레이저 수광부 및 상기 레이저 발광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계;
상기 레이저 발광부 및 상기 레이저 수광부의 상기 바닥면으로부터의 높이에 기초하여, 상기 제어부가 상기 저수지의 토사층의 양을 계산하는 단계;
상기 레이저 발광부가 조사하는 제 2 레이저와 수면이 이루는 각도가 임계각도 이하가 되도록 제 2 레이저를 조사하는 단계;
상기 제 2 레이저와 수면이 이루는 각도에 기초하여 상기 제어부가, 상기 레이저 수광부가 제 2 레이저를 수신하기 위한, 제 1 위치를 계산하는 단계;
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 위치로 이동하는 단계;
상기 레이저 발광부와 상기 레이저 수광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계;
상기 레이저 수광부가 상기 제 2 레이저를 수신하지 못하는 때에, 상기 제어부가 상기 레이저 수광부의 제 2 위치를 수면의 위치로 결정하는 단계; 및
상기 제 2 위치 및 상기 토사층의 양에 기초하여 상기 제어부가 담수량을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 담수량 측정 시스템의 동작방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 토사층의 양을 측정하는 단계는,
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신하는 경우, 상기 레이저 발광부의 상기 바닥면으로부터의 제 3 위치를 메모리에 저장하는 단계;
상기 레이저 발광부의 위치를 고정하고, 상기 레이저 수광부가 수면 반대쪽으로 이동하는 단계;
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신하도록, 상기 레이저 발광부에서 제 1 레이저의 조사각을 조절하는 단계;
상기 레이저 수광부가 토사층에 가려 상기 제 1 레이저를 수신하지 못하는 경우, 상기 레이저 수광부가 이동을 멈추고, 상기 제어부가 상기 레이저 수광부의 상기 바닥면으로부터의 제 4 위치를 메모리에 저장하는 단계; 및
상기 제 3 위치 및 상기 제 4 위치에 기초하여, 상기 제어부가 상기 토사층의 양을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 담수량 측정 시스템의 동작방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 토사층의 양을 측정하는 단계는,
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신하는 경우, 상기 레이저 수광부의 상기 바닥면으로부터의 제 4 위치를 메모리에 저장하는 단계;
상기 레이저 수광부의 위치를 고정하고, 상기 레이저 발광부가 수면 반대쪽으로 이동하는 단계;
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신하도록, 상기 레이저 발광부에서 제 1 레이저의 조사각을 조절하는 단계;
상기 레이저 발광부가 토사층에 가려 상기 제 1 레이저를 수신하지 못하는 경우, 상기 레이저 발광부가 이동을 멈추고, 상기 제어부가 상기 레이저 발광부의 상기 바닥면으로부터의 제 3 위치를 메모리에 저장하는 단계; 및
상기 제 3 위치 및 상기 제 4 위치에 기초하여, 상기 제어부가 상기 토사층의 양을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 담수량 측정 시스템의 동작방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 임계각도는 상기 제 2 레이저가 수면에서 전반사가 일어나는 각도인 것을 특징으로 하는 담수량 측정 시스템의 동작방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 임계각도(theta_c)는 아래의 식을 만족하고,
theta_c = π/2 - arcsin( n2 / n1 )
여기서 n1은 물의 굴절률이고 및 n2는 공기의 굴절률인 것을 특징으로 하는 담수량 측정 시스템의 동작방법.
- 제어부 및 상기 제어부의 제어 신호에 기초하여 수면에 수직인 방향으로 움직이는 레이저 발광부 및 레이저 수광부를 포함하는 저수지의 담수량 측정 시스템으로서,
상기 제어부는 프로세서 및 메모리를 포함하고,
상기 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
상기 레이저 발광부가 저수지의 바닥면에서 수면과 평행한 방향으로 상기 바닥면에 있는 레이저 수광부에 제 1 레이저를 조사하는 단계;
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신했는지 여부를 결정하는 단계;
상기 레이저 수광부가 토사층에 가려 상기 제 1 레이저를 수신하지 못한 경우, 상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신할 때까지, 상기 레이저 수광부 및 상기 레이저 발광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계;
상기 레이저 발광부 및 상기 레이저 수광부의 상기 바닥면으로부터의 높이에 기초하여, 상기 제어부가 상기 저수지의 토사층의 양을 계산하는 단계;
상기 레이저 발광부가 조사하는 제 2 레이저와 수면이 이루는 각도가 임계각도 이하가 되도록 제 2 레이저를 조사하는 단계;
상기 제 2 레이저와 수면이 이루는 각도에 기초하여, 상기 제어부가, 상기 레이저 수광부가 제 2 레이저를 수신하기 위한, 제 1 위치를 계산하는 단계;
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 위치로 이동하는 단계;
상기 레이저 발광부와 상기 레이저 수광부가 동시에 동일 속력으로 수면쪽으로 이동하는 단계;
상기 레이저 수광부가 상기 제 2 레이저를 수신하지 못하는 때에, 상기 제어부가 상기 레이저 수광부의 제 2 위치를 수면의 위치로 결정하는 단계; 및
상기 제 2 위치 및 상기 토사층의 양에 기초하여 상기 제어부가 담수량을 측정하는 단계를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 담수량 측정 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신하는 경우, 상기 레이저 발광부의 상기 바닥면으로부터의 제 2 위치를 메모리에 저장하는 단계;
상기 레이저 발광부의 위치를 고정하고, 상기 레이저 수광부가 수면 반대쪽으로 이동하는 단계;
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신하도록, 상기 레이저 발광부에서 제 1 레이저의 조사각을 조절하는 단계;
상기 레이저 수광부가 토사층에 가려 상기 제 1 레이저를 수신하지 못하는 경우, 상기 레이저 수광부가 이동을 멈추고, 상기 제어부가 상기 레이저 수광부의 상기 바닥면으로부터의 제 3 위치를 메모리에 저장하는 단계; 및
상기 제 2 위치 및 상기 제 3 위치에 기초하여, 상기 제어부가 상기 토사층의 양을 계산하는 단계를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 담수량 측정 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신하는 경우, 상기 레이저 수광부의 상기 바닥면으로부터의 제 2 위치를 메모리에 저장하는 단계;
상기 레이저 수광부의 위치를 고정하고, 상기 레이저 발광부가 수면 반대쪽으로 이동하는 단계;
상기 레이저 수광부가 상기 제 1 레이저를 수신하도록, 상기 레이저 발광부에서 제 1 레이저의 조사각을 조절하는 단계;
상기 레이저 발광부가 토사층에 가려 상기 제 1 레이저를 수신하지 못하는 경우, 상기 레이저 발광부가 이동을 멈추고, 상기 제어부가 상기 레이저 발광부의 상기 바닥면으로부터의 제 3 위치를 메모리에 저장하는 단계; 및
상기 제 2 위치 및 상기 제 3 위치에 기초하여, 상기 제어부가 상기 토사층의 양을 계산하는 단계를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 담수량 측정 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 임계각도는 상기 제 2 레이저가 수면에서 전반사가 일어나는 각도인 것을 특징으로 하는 담수량 측정 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 임계각도(theta_c)는 아래의 식을 만족하고,
theta_c = π/2 - arcsin( n2 / n1 )
여기서 n1은 물의 굴절률이고 및 n2는 공기의 굴절률인 것을 특징으로 하는 담수량 측정 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020190059782A KR102047719B1 (ko) | 2019-05-22 | 2019-05-22 | 저수지의 담수량 측정시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190059782A KR102047719B1 (ko) | 2019-05-22 | 2019-05-22 | 저수지의 담수량 측정시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102047719B1 true KR102047719B1 (ko) | 2019-11-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020190059782A KR102047719B1 (ko) | 2019-05-22 | 2019-05-22 | 저수지의 담수량 측정시스템 |
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| Country | Link |
|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0160118B2 (ko) * | 1987-11-19 | 1989-12-21 | Sanyo Kokusaku Pulp Co | |
| KR100849686B1 (ko) * | 2008-02-19 | 2008-07-31 | 주식회사 미래지중정보 | 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템 |
| JP2017206131A (ja) * | 2016-05-18 | 2017-11-24 | 株式会社キュー・アイ | 水中調査装置 |
| KR101934467B1 (ko) * | 2018-01-26 | 2019-01-02 | (주)디자인스튜디오에이 | 저수지의 담수량 측정시스템 및 측정방법 |
| JP6460118B2 (ja) | 2014-11-21 | 2019-01-30 | 富士通株式会社 | 水量計測装置及び水量モニタリングシステム |
-
2019
- 2019-05-22 KR KR1020190059782A patent/KR102047719B1/ko active IP Right Grant
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