KR102051128B1 - 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템 및 방법 Download PDF

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KR102051128B1 KR1020190123267A KR20190123267A KR102051128B1 KR 102051128 B1 KR102051128 B1 KR 102051128B1 KR 1020190123267 A KR1020190123267 A KR 1020190123267A KR 20190123267 A KR20190123267 A KR 20190123267A KR 102051128 B1 KR102051128 B1 KR 102051128B1
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Abstract

수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템 및 방법이 개시된다. 수중 펌프를 구동하기 위한 전력 상태를 실시간 감시하는 전력 감시 장치; 상기 수중 펌프의 동작 상태를 실시간 감시하는 수중 펌프 센서; 상기 전력 감시 장치에서 실시간 감시되는 전력 상태와 상기 수중 펌프 센서에 의해 실시간 감시되는 수중 펌프의 동작 상태를 실시간 수집하여 저장하는 수중 펌프 블랙박스(blackbox); 상기 수중 펌프 블랙박스에서 저장되는 전력 상태와 동작 상태를 실시간 모니터링하고 표시하는 실시간 모니터링 장치를 구성한다. 상술한 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템 및 방법에 의하면, 센서를 이용하여 수중 펌프의 상태를 감지하여 수중 펌프의 정션 박스(junction box)에 구비된 블랙박스(blackbox)에 기록하고 외부로 실시간 송신하도록 구성됨으로써, 수중 펌프의 동작 상태와 고장 여부를 정확하게 파악하고 대처할 수 있는 효과가 있다.

Description

수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REAL-TIME MONITORING OF UNDERWATER PUMP CONDITION}
본 발명은 실시간 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 수중 펌프(underwater pump) 상태 실시간 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
펌프는 액체나 기체 등과 같은 유체를 압송하기 위한 기계장치로서, 그 사용되는 장소 및 용도에 따라 다양한 종류로 분류된다.
특히 하수 처리장, 배수장, 하수도 등과 같이 물이 상시적으로 차 있는 시설물에서는, 물을 펌핑하여 배수하기 위한 목적을 가지는 수중 모터펌프가 널리 사용되고 있다.
그리고 이와 같은 수중 모터펌프는 일반적으로 물에 잠긴 상태로 고정되어 사용되고 있으므로, 시설물 관리자가 유지/보수를 실시간으로 수행하기가 용이하지 않다는 단점이 있다.
뿐만 아니라 수중 모터펌프의 유지/보수를 수행하기 위해서는 수중 모터펌프의 작동을 멈추고 물에서 꺼내 전체 구성요소를 분해하는 과정이 이루어지므로, 그 작업이 다른 펌프에 비해 매우 번거로워 숙련된 작업자가 필요한 것은 물론, 작업 시 소요시간이 필연적으로 길어지게 된다.
또한 유지/보수 또는 점검 과정에서 문제점이 발생되었을 경우에도 그 원인을 밝혀내기가 어려워 책임의 소재를 확정하기가 어렵다는 문제가 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
등록특허공보 10-1743024 등록특허공보 10-1228415
본 발명의 목적은 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템은, 수중 펌프의 구동 전력 상태를 실시간 감시하는 전력 감시 장치; 상기 수중 펌프의 동작 상태를 실시간 감시하는 수중 펌프 센서; 상기 전력 감시 장치에서 실시간 감시되는 전력 상태와 상기 수중 펌프 센서에 의해 실시간 감시되는 수중 펌프의 동작 상태를 실시간 수집하여 저장하는 수중 펌프 블랙박스(blackbox); 상기 수중 펌프 블랙박스에서 저장되는 전력 상태와 동작 상태를 실시간 모니터링하고 표시하는 실시간 모니터링 장치를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 실시간 모니터링 장치에서 실시간 모니터링하는 전력 상태와 동작 상태를 저장하고 표시하는 원격지 PC 단말을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 실시간 모니터링 장치는, 상기 전력 상태를 RS485C 통신에 의해 상기 전력 감시 장치로부터 실시간 수신하고, 상기 수중 펌프 블랙박스에 저장된 상기 전력 상태 및 동작 상태를 RS485C 통신에 의해 상기 원격지 PC 단말로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 방법은, 전력 감시 장치가 수중 펌프의 구동 전력 상태를 실시간 감시하는 단계; 수중 펌프 센서가 상기 수중 펌프의 동작 상태를 실시간 감시하는 단계; 수중 펌프 블랙박스(blackbox)가 상기 전력 감시 장치에서 실시간 감시되는 전력 상태와 상기 수중 펌프 센서에 의해 실시간 감시되는 수중 펌프의 동작 상태를 실시간 수집하여 저장하는 단계; 실시간 모니터링 장치가 상기 수중 펌프 블랙박스에서 저장되는 전력 상태와 동작 상태를 실시간 모니터링하고 표시하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 실시간 모니터링 장치가 상기 전력 상태와 동작 상태를 원격지 PC 단말로 송신하고, 상기 원격지 PC 단말이 상기 전력 상태와 동작 상태를 수신하여 백업 저장하고 표시하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템 및 방법에 의하면, 센서를 이용하여 수중 펌프의 상태를 감지하여 수중 펌프의 정션 박스(junction box)에 구비된 블랙박스(blackbox)에 기록하고 외부로 실시간 송신하도록 구성됨으로써, 수중 펌프의 동작 상태와 고장 여부를 정확하게 파악하고 대처할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 모터펌프의 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 펌프의 밀폐공간의 내부를 자세히 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 펌프의 밀폐공간 내에 구비되는 침수 판단 모듈의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수중 펌프에 있어서, 밀폐공간 내에 구비되는 침수 판단 모듈의 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템(100)은 전력 감시 장치(110), 수중 펌프 센서(120), 수중 펌프 블랙박스(blackbox)(130), 실시간 모니터링 장치(140), 원격지 PC 단말(150), 수중 펌프 자동 제어기(160)를 포함하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
전력 감시 장치(110)는 수중 펌프(10)의 구동 전력 상태를 실시간 감시하도록 구성될 수 있다.
전력 감시 장치(110)는 전력 측정 모듈(111), 과부하 감지 모듈(112), 전력 감시값 송신 모듈(113)을 포함하도록 구성될 수 있다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
전력 측정 모듈(111)은 수중 펌프(10)의 구동 전력을 측정하도록 구성될 수 있다.
과부하 감지 모듈(112)은 수중 펌프(10)의 구동 시 과부하 여부를 감지하도록 구성될 수 있다.
전력 감시값 송신 모듈(113)은 전력 측정 모듈(111)에서 측정된 구동 전력과 과부가 감지 모듈(112)에서 감지된 과부하 여부를 나타내는 전력 감시값을 실시간 모니터링 장치(140)로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다.
수중 펌프 센서(120)는 수중 펌프(10)의 동작 상태를 실시간 감시하도록 구성될 수 있다.
수중 펌프 센서(120)는 누수 감지 센서(121), 온도 감지 센서(122)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
누수 감지 센서(121)는 수중 펌프(10)의 방수가 필요한 여러 구성의 누수를 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 모터(motor)라든가 통신선, 전력선 등과 그 접점 부분 등의 여러 구성에 대한 누수를 감지하도록 구성될 수 있다.
온도 감지 센서(122)는 수중 펌프(10)의 모터(motor)의 온도를 감지하도록 구성될 수 있다.
수중 펌프 블랙박스(130)는 전력 감시 장치(10)에서 실시간 감시되는 전력 상태와 수중 펌프 센서(120)에 의해 실시간 감시되는 수중 펌프(10)의 동작 상태를 실시간 수집하여 저장하도록 구성될 수 있다.
수중 펌프 블랙박스(130)는 수중 펌프(10)의 과거 동작 상태를 시간대에 따라 기록하여 저장함으로써, 수중 펌프(10)의 과거 동작을 모두 조회할 수 있는 블랙박스의 기능을 갖는다.
수중 펌프 블랙박스(130)는 수중에 구비되어야 하며 누수가 되어서는 안되므로, 별도의 밀폐 공간에 구비될 필요가 있다. 수중 펌프(10)의 전력 공급이나 데이터 통신을 위한 정션 박스(junction box)가 누수가 되지 않는 밀폐 공간이므로 정션 박스 내에 구비될 수 있다. 정션 박스에 한정되지 않으며, 별도의 밀폐 공간을 구비할 수 있다.
수중 펌프 블랙박스(130)는 전력 감시값 수신 모듈(131), 수중 펌프 센싱값 수신 모듈(132), 구동 제어값 수신 모듈(133), 데이터 기록 동기화 모듈(134), 블랙박스 데이터 기록 모듈(135), 블랙박스 데이터 저장 모듈(136), 블랙박스 데이터 송신 모듈(137), 침수 판단 모듈(138), 침수 알람 송신 모듈(139)을 포함하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
전력 감시값 수신 모듈(131)은 전력 감시 장치(110)부터 전력 감시값을 수신하도록 구성될 수 있다. RS485C 통신에 의해 수신 가능하다.
수중 펌프 센싱값 수신 모듈(132)은 수중 펌프 센서(120)로부터 수중 펌프(10)의 동작에 관련된 센싱값을 수신하도록 구성될 수 있다. 센싱값은 펌핑에 의한 유량, 압력(수압), 누수 여부, 모터(motor) 등의 온도 등을 포함할 수 있다.
구동 제어값 수신 모듈(133)은 수중 펌프 자동 제어기(160)로부터 구동 제어값을 수신하도록 구성될 수 있다. 구동 제어값은 자동 제어값으로서, 주로 수중 펌프(10)의 모터를 제어하는 값이 될 수 있다.
데이터 기록 동기화 모듈(134)은 전력 감시값 수신 모듈(131)에서 수신된 전력 감시값, 수중 펌프 센싱값 수신 모듈(132)에서 수신된 센싱값, 구동 제어값 수신 모듈(133)에서 수신된 구동 제어값을 동기화하도록 구성될 수 있다. 즉, 각각 수신된 값들을 시간을 기준으로 동기화하여 매칭하도록 구성될 수 있다. 이는 각 수신 시간이 실제 감시 시간이나 실제 센싱 시간, 실제 제어 시간과 다를 수 있기 때문이다.
블랙박스 데이터 기록 모듈(135)은 데이터 기록 동기화 모듈(134)에 의해 동기화된 데이터 즉, 시간을 기준으로 각각 매칭된 데이터들을 시간대를 기준으로 블랙박스 데이터 저장 모듈(136)에 저장하도록 구성될 수 있다.
블랙박스 데이터 저장 모듈(136)에는 블랙박스 데이터 기록 모듈(135)에 의해 기록된 데이터가 저장될 수 있다. 블랙박스 데이터 저장 모듈(136)에 저장된 데이터는 수중 펌프(10)에 대한 과거 동작 기록을 보유하는 블랙박스로서의 기능을 갖게 된다.
블랙박스 데이터 송신 모듈(137)은 블랙박스 데이터 저장 모듈(136)에 저장된 블랙박스 데이터를 실시간 모니터링 장치(140)로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다.
수중 펌프 블랙박스(130)와 함께 실시간 모니터링 장치(140)는 이러한 블랙박스 데이터를 수신하여 관리할 수 있으나, 수압이 높거나 전력 공급에 문제가 생기는 듯 문제가 발생하였을 때에는 이러한 블랙박스 데이터의 송신에 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 수중 펌프 블랙박스(130)에는 블랙박스 데이터가 그대로 보존되어 있을 수 있으므로, 통신 문제, 전력 문제 등이 발생해도 동작 상태에 대한 원시 데이터(raw data)가 보존될 수 있다.
침수 판단 모듈(138)은 수중 펌프 블랙박스(130)가 구비되는 밀폐 공간 또는 정션 박스의 침수 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 물이 스며들면 블랙박스 기록이 모두 복구되지 않는 상태가 될 수 있기 때문에 침수 여부를 실시간으로 감지하여 판단할 필요가 있다.
침수 알람 송신 모듈(139)은 침수 판단 모듈(138)에서 침수로 판단되는 경우 침수 알람을 생성하여 실시간 모니터링 장치(140) 및 수중 펌프 자동 제어기(160)로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다.
실시간 모니터링 장치(140)는 수중 펌프 블랙박스(130)에서 저장되는 전력 상태와 동작 상태를 실시간 모니터링하고 표시하도록 구성될 수 있다.
실시간 모니터링 장치(140)는 수중 펌프(10)가 구비되는 배수장이나 하수 처리장 등의 현장에 구비될 수 있다.
실시간 모니터링 장치(140)는 유량/압력 감시 모듈(141), 전력 감시값 수신 모듈(142), 전력 감시값 전달 모듈(143), 블랙박스 데이터 수신 모듈(144), 블랙박스 데이터 송신 모듈(145), 알람/디스플레이 모듈(146), 침수 알람 송수신 모듈(147)을 포함하도록 구성될 수 있다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
유량/압력 감시 모듈(141)은 유량 감지 센서(20)와 압력 감지 센서(30)로부터 파이프라인(pipeline)의 유량과 압력을 각각 수신하여 실시간 모니터링하도록 구성될 수 있다. 유량/압력 감시 모듈(141)은 유량과 압력을 RS232C 통신선을 통해 수신할 수 있다.
전력 감시값 수신 모듈(142)은 전력 감시 장치(110)로부터 전력 감시값을 수신하도록 구성될 수 있다.
전력 감시값 전달 모듈(143)은 전력 감시값 수신 모듈(142)에서 수신된 전력 감시값을 전력선을 통해 수중 펌프 블랙박스(130)로 송신하도록 구성될 수 있다. 전력 감시값을 전달하는 것은 전력 감시값을 시간대별 구동 제어값이나 센싱값과 함께 수중 펌프 블랙박스(130)에 기록하기 위한 것이다.
블랙박스 데이터 수신 모듈(144)은 수중 펌프 블랙박스(130)로부터 전력선을 통해 블랙박스 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 블랙박스 데이터는 전력 감시값, 센싱값, 구동 제어값 등을 포함할 수 있다.
블랙박스 데이터 송신 모듈(145)은 블랙박스 데이터 수신 모듈(143)에서 수신된 블랙박스 데이터를 원격지 PC 단말(150)로 송신하도록 구성될 수 있다.
알람/디스플레이 모듈(146)은 유량/압력 감시 모듈(141)에서 모니터링하는 유량/압력이 소정 정상 동작 범위를 벗어나는 경우, 알람을 생성하여 출력하고 표시하도록 구성될 수 있다.
그리고 알람/디스플레이 모듈(146)은 전력 감시값 수신 모듈(142)에서 수신된 전력 감시값이 소정 동작 범위를 벗어나거나 침수 알람 송수신 모듈(147)에서 침수 알람이 수신되는 경우 그리고 블랙박스 데이터 수신 모듈(144)에서 수신된 블랙박스 데이터가 소정 정상 동작 범위를 벗어나는 경우, 알람을 생성하여 출력하고 표시하도록 구성될 수 있다. 알람/디스플레이 모듈(146)은 전력 감시값이나 블랙박스 데이터의 정상 동작 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
침수 알람 송수신 모듈(147)은 수중 펌프 블랙박스(130)로부터 전력선을 통해 침수 알람을 수신하여 알람/디스플레이 모듈(146)로 전달하고 원격지 PC 단말(150)로 송신하도록 구성될 수 있다.
원격지 PC 단말(150)은 실시간 모니터링 장치(140)에서 실시간 모니터링하는 전력 상태와 동작 상태를 백업(backup) 저장하고 표시하도록 구성될 수 있다.
원격지 PC 단말(150)은 여러 배수장이나 하수 처리장의 실시간 모니터링 장치(140)들을 원격 제어하거나 원격 모니터링하며, 데이터를 백업 저장하는 구성이다.
원격지 PC 단말(150)은 블랙박스 데이터 수신 모듈(151), 데이터 백업 저장 모듈(152), 펌프 오작동 감지 모듈(153), 원격지 알람/디스플레이 모듈(154), 펌프 효율 산출 모듈(155), 펌프 고장 분석 모듈(156), 침수 알람 수신 모듈(157)을 포함하도록 구성될 수 있다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
블랙박스 데이터 수신 모듈(151)은 실시간 모니터링 장치(140)로부터 블랙박스 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다.
데이터 백업 저장 모듈(152)은 블랙박스 데이터 수신 모듈(151)에서 수신된 블랙박스 데이터가 백업 저장될 수 있다.
펌프 오작동 감지 모듈(153)은 데이터 백업 저장 모듈(152)에서 저장된 블랙박스 데이터를 이용하여 펌프의 오작동 여부를 감지하도록 구성될 수 있다.
펌프 오작동 감지 모듈(153)은 센싱값 즉, 유량이나 수압 등의 수중 펌프(10)의 동작 상태가 전력 감시값과 구동 제어값에 따라 예측되는 범위 내인지 여부를 판단하여 오작동을 감지할 수 있다.
원격지 알람/디스플레이 모듈(154)은 블랙박스 데이터 수신 모듈(151)에서 수신된 블랙박스 데이터가 정상 동작 범위를 벗어나는지 판단하고, 판단 결과 정상 동작 범위를 벗어나는 경우 알람을 생성하여 출력하고 표시하도록 구성될 수 있다.
펌프 효율 산출 모듈(155)은 데이터 백업 저장 모듈(152)에 저장된 블랙박스 데이터를 통해 전력 감시값 및 구동 제어값에 따른 동작 상태 즉, 유량, 수압 등의 센싱값을 이용하여 펌프 효율을 산출하도록 구성될 수 있다.
동일한 전력 감시값과 구동 제어값이 경우에 따라 다른 동작 상태 즉, 유량과 수압을 나타낼 수 있다. 이러한 경우 펌프 효율이 달라진 것으로 볼 수 있다. 펌프 효율이 낮아지는 경우에는 수중 펌프(10)가 고장은 아니더라도 내구성이 나빠지거나 펌프 날개가 잘려나가 효율이 낮아졌거나 여러 가진 요인에 따라 문제가 발생한 것으로 볼 수 있다. 이러한 경우 오작동이나 고장으로 감지되지 않더라도 효율이 낮아져 실질적으로 고장에 가까운 문제점이 나타난 것으로 볼 수 있다.
펌프 고장 분석 모듈(156)은 펌프 오작동 감지 모듈(153)의 오작동과 펌프 효율 산출 모듈(155)의 펌프 효율을 종합적으로 판단하여 펌프 고정을 분석하도록 구성될 수 있다.
침수 알람 수신 모듈(157)은 실시간 모니터링 장치(140)로부터 침수 알람을 수신하도록 구성될 수 있다. 침수 알람은 원격지 알람/디스플레이 모듈(154)을 통해 출력될 수 있다.
수중 펌프 자동 제어기(160)는 수중 펌프(10)의 동작을 자동으로 제어하는 구성이다. 수중 펌프 자동 제어기(160)는 현재의 강우 정보나 과거의 강우 정보, 현재나 과거의 수위 등의 빅데이터를 활용하여 자동 제어하도록 구성될 수 있다.
수중 펌프 자동 제어기(160)는 수위값 수신 모듈(161), 강우 정보 수신 모듈(162), 수위값/강우정보 데이터베이스(163), 수중 펌프 구동 제어 모듈(164), 수중 펌프 자동 구동 모듈(165), 구동 제어값 송신 모듈(166), 수위값 센싱값 송신 모듈(167)을 포함하도록 구성될 수 있다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
수위값 수신 모듈(161)은 수위 센서(40)로부터 수위값을 수신하도록 구성될 수 있다. 수위는 배수장의 수위, 하수 처리장의 수위, 댐이나 저수지의 수위 등이 될 수 있다.
강우 정보 수신 모듈(162)은 기상청 서버(50)로부터 현재의 실시간 강우 정보를 실시간 수신하도록 구성될 수 있다.
수위값/강우정보 데이터베이스(163)에는 수위값 수신 모듈(161)에서 수신된 수위값과 강우 정보 수신 모듈(162)에서 수신된 실시간 강우 정보가 누적 저장되도록 구성될 수 있다. 수위값과 강우 정보는 시간대에 따라 동기화되어 저장될 수 있다. 이에 의해, 강우 정보의 변화에 따른 수위값의 변화가 파악될 수 있다.
수중 펌프 구동 제어 모듈(164)은 수위값 수신 모듈(161)에 의해 실시간 수신된 수위값 또는/및 강우 정보 수신 모듈(162)에 의해 실시간 수신된 실시간 강우 정보를 이용하여 수중 펌프(10)를 구동 제어할 수 있다. 배수장 수위에 의해 수중 펌프(10)를 구동하거나 강우 정보 및 저수지 수위에 따라 수중 펌프(10)를 구동하도록 구성될 수 있다.
또한, 수중 펌프 구동 제어 모듈(164)은 수위값/강우정보 데이터베이스(163)에 저장된 과거의 기록 변화를 통해서 수중 펌프(10)를 인공 지능에 의해 구동 제어할 수 있다. 예를 들면, 강우 정보에 따른 저수지의 수위 변화 추이를 통해 강우 정보에 따른 수위 변화 추이를 예측할 수 있으며 이를 통해 구동 제어의 수준을 결정할 수 있다.
또한, 수중 펌프 구동 제어 모듈(164)은 침수 알람 송신 모듈(139)에 의해 침수 알람을 수신할 수 있다. 이러한 경우, 침수 알람이 발생하면 수중 펌프 블랙박스(130)를 즉시 건져낼 수 있도록 수중 펌프(10)를 완전 가동할 수 있다.
수중 펌프 자동 구동 모듈(165)은 수중 펌프 구동 제어 모듈(164)의 구동 제어에 따라 수중 펌프(10)를 구동하도록 구성될 수 있다.
구동 제어값 송신 모듈(166)은 수중 펌프 자동 구동 모듈(165)의 구동 제어값을 수중 펌프 블랙박스(130)와 원격지 PC 단말(150)로 송신하도록 구성될 수 있다.
수위값 센싱값 송신 모듈(167)은 수중 펌프 자동 구동 모듈(165)의 구동 제어값을 원격지 PC 단말(150)로 송신하도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 모터펌프(10)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 수중 모터펌프(10)는 바디(11)와, 회전축(13)과, 모터(12)와, 임펠러(14)와, 모니터링모듈(1)을 포함한다.
상기 바디(11)는 수중 모터펌프(10)의 전체적인 외관을 형성하며, 본 실시예의 경우 상하부 방향으로 길게 형성된 형태를 가진다. 그리고 상기 바디(11)의 하단부에는, 물이 유입되는 흡입구(18)가 형성되며, 상기 흡입구(18)로부터 상측으로 연장되는 유로의 반대 측에는 물이 배출되는 배출구(17)가 형성된다.
상기 회전축(13)은 상기 바디(11)의 내부에 상하 방향으로 길게 구비되어 상기 유로에 일부가 노출되며, 상기 모터(12)는 상기 회전축(13)의 상측에 연결되어 상기 회전축(13)을 회전시키는 구동력을 발생시킨다.
그리고 상기 회전축(13)의 하단부, 즉 상기 유로에 노출된 부분에는 상기 회전축(13)과 함께 회전됨에 따라 물을 흡입하는 임펠러(14)가 구비된다.
이상과 같은 본 실시예에 따른 수중 모터펌프(10)는 상기 모터(12)의 구동력에 의해 상기 회전축(13) 및 상기 임펠러(14)가 회전하게 되며, 상기 임펠러(14)의 회전에 따른 흡입력에 의해 물이 상기 흡입구(18)로 흡입되어 상기 유로의 반대 측에 위치된 배출구(17)로 배출될 수 있다.
상기 모니터링모듈(1)은 상기 바디(11) 내측에 구비되어 상기 바디(11) 내부 상황, 즉 상기 바디(11)의 내벽, 모터(12), 회전축(13), 임펠러(14) 등에 대한 영상정보를 획득하고, 획득된 영상정보를 서버로 전송하는 구성요소이다.
본 실시예에서 상기 바디(11)의 상단부에는 다른 구성요소들과 별도로 구획된 밀폐공간(S)이 형성되며, 상기 모니터링모듈(1)은 상기 밀폐공간 내에 구비된 형태를 가진다.
보다 구체적으로 상기 모니터링모듈(1)은 영상정보를 촬영하기 위한 촬상유닛(1c) 및 상기 촬상유닛(1c)을 상기 바디(11)에 고정시키기 위한 고정프레임(1d)을 포함한다.
또한 상기 모니터링모듈(1)은 상기 촬상유닛(1c)을 통해 획득한 영상정보를 송수신하기 위한 통신모듈(미도시)을 더 포함할 수 있으며, 상기 바디(11)의 상단에는 전력을 공급하기 위한 수중케이블(15)이 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 펌프의 밀폐공간의 내부를 자세히 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 펌프의 밀폐공간 내에 구비되는 침수 판단 모듈의 모습을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 바디의 상단부에 밀폐공간(S)이 형성되며, 밀폐공간(S) 내부에 상기 모니터링모듈(1)이 구비된다.
한편, 본 실시예에서 바디는 밀폐공간(S)을 감싸는 측벽을 형성하는 측벽부(1a)와, 측벽부(1a)의 상부에 개폐 가능하게 구비되는 커버부(1b)를 포함하는 형태를 가진다.
이에 따라 본 실시예의 경우 측벽부(1a)와 커버부(1b) 사이에 접점(G)이 형성되며, 접점(G) 사이에는 수밀성이 우수한 재질의 실링부재(미도시)가 구비될 수 있다.
하지만, 실링부재에 마모가 발생하거나, 높은 강수량 또는 수압 등의 이유에 의해 밀폐공간(S)에 누수가 발생할 수 있기 때문에, 본 실시예는 접점(G)과 인접한 밀폐공간(S) 내측에 침수 판단 모듈(138)을 구비한다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 침수 판단 모듈(138)은 하우징(138a)과, 하우징(138a)의 내부에 구비된 압력 센서(138c) 및 고흡수성수지(138d)를 포함하는 형태를 가진다.
이때 고흡수성수지(138d)는 고분자전해질에 교량(橋梁)이나 불용부(不溶部)를 도입한 고분자일 수 있으며, 예컨대 전분(감자녹말)이나 셀룰로스에 아크릴로나이트릴을 그래프트혼성중합시킨 것, 아크릴산과 비닐알코올의 블록혼성중합체 등이 가루 형태로나 섬유 모양으로 사용된 것 등일 수 있다.
상기 압력센서(138c) 및 고흡수성수지(138d)는 하우징(138a) 내에서 서로 영역을 나누어 분할된 형태로 구비되며, 고흡수성수지(138d)가 위치된 부분의 하우징(138a) 영역에는 하나 이상의 유입공(138b)이 형성된다.
이에 따라 밀폐공간(S)에 누수가 발생할 경우, 접점(G)을 통해 유입된 물은 침수 판단 모듈(138)의 유입공(138b)을 통해 하우징(138a) 내측으로 유입되며, 고흡수성수지(138d)의 부피가 증가하게 된다.
따라서 고흡수성수지(138d)는 하우징(138a)의 한정된 공간 안에서 압력센서(138c)를 압박하게 되며, 압력센서(138c)는 이를 감지하여 전기적 신호를 발생시키게 되어, 누수 발생 여부를 판단할 수 있게 된다. 또한 압력센서(138c)에서 발생한 신호는 침수 알람 송신 모듈(139)을 통해 실시간 모니터링 장치(140)에 전달될 수 있다.
이와 같은 본 실시예는 누수 발생 시 침수 판단 모듈(138)에 의해 초기 시점에서 누수가 발생하였음을 판단할 수 있으므로, 신속한 대응이 가능하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수중 펌프(10)에 있어서, 밀폐공간(S) 내에 구비되는 침수 판단 모듈(138)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예의 경우, 전술한 실시예와 같이 침수 판단 모듈(138)이 적용된 형태를 가진다. 다만, 본 실시예는 침수 판단 모듈(138)의 하우징(138a) 내부에 압력센서(138c) 및 고흡수성수지(138d) 외에도 완충부(138e)가 더 구비된다.
완충부(138e)는 하우징(138a) 내에서 압력센서(138c)를 중심으로 고흡수성수지(138d)의 반대 측에 구비되며, 압력센서(138c)와 접촉된 상태를 가진다. 그리고 완충부(138e)는 압력에 의해 형상이 가변될 수 있도록 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있다.
이에 따라 도 4의 (a)와 같이 밀폐공간(S)에 누수가 발생하여 고흡수성수지(138d)의 부피가 증가하게 됨에 따라 압력센서(138c)를 일정 이상의 압력으로 압박하게 될 경우, 도 4의 (b)와 같이 완충부(138e)가 압축되며 압력센서(138c)가 밀려 이동할 수 있는 공간을 확보하게 된다.
이와 같이 하는 이유는, 고흡수성수지(138d)의 과도한 압력에 의해 압력센서(138c)에 고장 등이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 펌프 상태 실시간 모니터링 방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 전력 감시 장치(110)가 수중 펌프(10)의 구동 전력 상태를 실시간 감시한다(S101).
다음으로, 수중 펌프 센서(120)가 수중 펌프(10)의 동작 상태를 실시간 감시한다(S102).
다음으로, 수중 펌프 블랙박스(blackbox)(130)가 전력 감시 장치(110)에서 실시간 감시되는 전력 상태와 수중 펌프 센서(120)에 의해 실시간 감시되는 수중 펌프의 동작 상태를 실시간 수집하여 저장한다(S103).
다음으로, 실시간 모니터링 장치(140)가 수중 펌프 블랙박스(130)에서 저장되는 전력 상태와 동작 상태를 실시간 모니터링하고 표시한다(S104).
다음으로, 실시간 모니터링 장치(140)가 전력 상태와 동작 상태를 원격지 PC 단말(150)로 송신하고, 원격지 PC 단말(150)이 전력 상태와 동작 상태를 수신하여 백업 저장하고 표시한다(S105).
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 전력 감시 장치 111: 전력 측정 모듈
112: 과부하 감지 모듈 113: 전력 감시값 송신 모듈
120: 수중 펌프 센서 121: 누수 감지 센서
122: 온도 감지 센서 130: 수중 펌프 블랙박스
131: 전력 감시값 수신 모듈 132: 수중 펌프 센싱값 수신 모듈
133: 구동 제어값 수신 모듈 134: 데이터 기록 동기화 모듈
135: 블랙박스 데이터 기록 모듈 136: 블랙박스 데이터 저장 모듈
137: 블랙박스 데이터 송신 모듈 138: 침수 판단 모듈
139: 침수 알람 송신 모듈 140: 실시간 모니터링 장치
141: 유량/압력 감시 모듈 142: 전력 감시값 수신 모듈
143: 전력 감시값 전달 모듈 144: 블랙박스 데이터 수신 모듈
145: 블랙박스 데이터 송시 모듈 146: 알람/디스플레이 모듈
147: 침수 알람 송수신 모듈 150: 원격지 PC 단말
151: 블랙박스 데이터 수신 모듈 152: 데이터 백업 저장 모듈
153: 펌프 오작동 감지 모듈 154: 원격지 알람/디스플레이 모듈
155: 펌프 효율 산출 모듈 156: 펌프 고장 분석 모듈
157: 침수 알람 수신 모듈 160: 수중 펌프 자동 제어기
161: 수위값 수신 모듈 162: 강우 정보 수신 모듈
163: 수위값/강우정보 데이터베이스
164: 수중 펌프 구동 제어 모듈 165: 수중 펌프 자동 구동 모듈
166: 구동 제어값 송신 모듈 167: 수위값 센싱값 송신 모듈

Claims (3)

  1. 상단부에 밀폐공간이 형성되고 상기 밀폐공간에 모니터링모듈과 침수 판단 모듈이 설치된 바디를 포함하며, 상기 침수 판단 모듈은 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비된 압력 센서 및 고흡수성수지를 포함하며, 상기 압력센서 및 고흡수성수지는 상기 하우징 내에서 서로 영역을 나누어 분할된 형태로 구비되되 상기 고흡수성수지가 물을 흡수하여 팽창 시 상기 압력센서를 가압하도록 이루어지며, 상기 하우징은 상기 고흡수성수지가 위치된 부분에 하나 이상의 유입공이 형성되는 수중 펌프의 상태 실시간 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 수중 펌프를 구동하기 위한 전력 상태를 실시간 감시하는 전력 감시 장치;
    상기 수중 펌프의 동작 상태를 실시간 감시하는 수중 펌프 센서;
    상기 전력 감시 장치에서 실시간 감시되는 전력 상태와 상기 수중 펌프 센서에 의해 실시간 감시되는 수중 펌프의 동작 상태를 실시간 수집하여 저장하는 수중 펌프 블랙박스(blackbox);
    상기 수중 펌프 블랙박스에서 저장되는 전력 상태와 동작 상태를 실시간 모니터링하고 표시하는 실시간 모니터링 장치를 포함하며,
    상기 실시간 모니터링 장치에서 실시간 모니터링하는 전력 상태와 동작 상태를 저장하고 표시하는 원격지 PC 단말을 더 포함하도록 구성되며,
    상기 실시간 모니터링 장치는 상기 전력 상태를 RS485C 통신에 의해 상기 전력 감시 장치로부터 실시간 수신하고, 상기 수중 펌프 블랙박스에 저장된 상기 전력 상태 및 동작 상태를 RS485C 통신에 의해 상기 원격지 PC 단말로 실시간 송신하도록 구성되며,
    상기 밀폐공간에 누수가 발생하여 유입된 물이 상기 침수 판단 모듈 하우징의 유입공을 통해 상기 하우징 내측으로 유입되어 물을 흡수하여 팽창되는 상기 고흡수성수지가 상기 압력센서를 가압 시 상기 압력센서에서 발생한 신호가 상기 모니터링 장치에 전달되도록 이루어지는,
    수중 펌프 상태 실시간 모니터링 시스템.
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