KR102159097B1 - 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 그 목적은 강과 중소하천을 포함한 하천의 다수 지점에 설치된 스틸 패널과 스틸패널을 회전시키는 고무튜브(에어백)로 이루어진 복합 가동보에 각도계, 압력계, 초음파수위계, 영상분석을 통한 수위시스템 등을 설치하여 유량계수 및 월류수심을 산정하여 실시간 유량 측정 방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 구성은 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법에 있어서, 제어부가 공압식가동보에 설치된 각도계로부터 스틸패널의 기립 높이를 판단하는 단계(S10); 이후 제어부가 공압식가동보에 설치된 초음파 수위계와 영상분석시스템을 통해 하상으로부터 수면까지의 수위를 결정하는 단계(S20); 이후 제어부가 상기 S20단계 수위값에서 S10단계 스틸패널의 높이값을 빼서 월류수심을 산정하는 단계(S30); 이후 제어부가 스틸패널 각도에 따른 유량계수를 결정하는 단계(S40); 이후 제어부가 상기 S30단계의 월류수심값과 상기 S40단계 유량계수값을 이용하여 유량값을 결정하는 단계(S50); 이후 제어부가 상기 S50단계에서 결정된 유량값을 저장장치에 저장하는 단계(S60);를 포함하는 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법과 그 시스템을 발명의 특징으로 한다.

Description

공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법 및 그 시스템{Real-time river flow measurement method using pneumatic type movable weir and system thereof}

본 발명은 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강과 중소하천을 포함한 하천의 다수 지점에 설치된 복합 가동보의 실시간 수위 측정을 통한 유량계수 및 월류수심을 산정하여 실시간 유량을 측정하고 관리토록 함으로써 하류부의 홍수 예측이 가능케 하는 기술에 관한 것이다.

현재 우리나라에는 강과 주요 하천 중 국가가 직접 관리하는 소수의 유량관측소에서만 하천 유량측정을 하고 있고, 지방단치단체가 관리하는 대부분의 중소하천의 경우 실질적인 유량측정이 이루어지지 않고 있는 실정이다.

더구나 국가나 지방자치단체의 유량관측 정보도 대부분 실시간 유량 관측 정보가 대부분 없는 실정이어서 하류부의 홍수 예측이 가능할 정도의 정보로 사용되기 어려운 실정이다.

즉, 전국 각지에 분포된 수천개에 달하는 소하천을 통해 유입되는 유량을 알 수 없기에 이들로부터 강이나 주요 하천에 유입되는 실제 유량 역시 알 수 없어서 하류부에서의 홍수 예측이 어렵다는 구조적인 문제점이 있다.

현재 하천 관리시 유역의 강우는 우량계를 통해 측정이 되어 어느 정도 정확한 자료가 있지만 하천의 수위와 유량 자료는 계측의 어려움 때문에 많이 떨어지는 것이 현실이다.

특히 유량 측정은 어려운 기술일뿐만 아니라 전술한 바와 같이 소수의 유량관측소에서만 하천 유량측정을 하고 있는 실정이어서 중소하천에서의 유량측정이 중요함에도 아직까지는 현실적인 전국 단위의 실시간 유량 정보를 얻지 못하고 있다.

이 때문에 현재 우리나라에서는 수위를 측정하고 여기에 미리 만들어 둔 수위-유량 곡선을 적용하여 유량으로 환산하는 방법을 주로 채택하고 있는 실정이다.

한편, 중소규모의 하천에는 다양한 방식의 보가 설치되어 농업용, 공업용, 상수도용 취수원으로 사용되고 있는데, 최근에는 공압식 가동보가 상대적으로 많은 장점이 있어서 주로 사용되고 있는 추세이다.

공압식 가동보 중 가장 기본적인 형태는 고무튜브(에어백)의 높이를 공기압력으로 조절하여 수위를 관리하는 가동보가 있는데, 고무튜브가 외부에 직접 노출되어 외부 환경이나 충격 등에 구조적으로 취약하다는 단점이 있어서 최근에는 고무튜브와 스틸패널을 이용한 공압식가동보가 설치되고 있다.

이러한 공압식가동보는 고무튜브(에어백)에 공기를 주입/배출하여 고무튜브(에어백)가 팽창/수축되어 스틸패널을 기립 혹은 전도시켜 물을 저장하거나 방류시켜 하천의 수위를 조절하도록 구성된다.

또한 공압식가동보에는 보통 하천의 수위를 측정하기 위해 다양한 방식의 수단이 구비되는데, 대표적으로 초음파 수위계 또는 압력식 수위계 등이 설치된다.

하지만 초음파수위계는 측정 범위가 작고, 외부 환경변화에 따라 측정값이 달라저 측정오차가 크다는 단점이 있고, 압력식 수위계는 적절한 설치 위치에 설치하기가 어렵고 보통 원격측정이 아닌 현장에서 측정값을 확인해야 한다는 단점이 있어서 수위 측정에 어려움이 있다.

이 때문에 하천에 많이 설치된 공압식가동보를 이용한 실시간 유량 측정이 가능하다면 하천 하류부의 홍수 예측에 큰 도움이 될 수 있다는 유용성에도 불구하고, 현실적으로는 정확한 수위 측정도 어렵다는 문제점이 있다.

따라서 전국적으로 다양한 규모의 하천에 설치된 공압식가동보의 가동에 따른 스필패널과 고무튜브의 작동상황과 다양한 수위측정장치를 이용하여 실시간 유량 측정이 가능한 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.

한국 등록특허공보 등록번호 10-1500267(2015.03.02.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1955213(2019.02.28.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1690411(2016.12.21.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1978351(2019.05.08.)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 강과 중소하천을 포함한 하천의 다수 지점에 설치된 스틸 패널과 스틸패널을 회전시키는 고무튜브(에어백)로 이루어진 복합 가동보에 각도계, 압력계, 초음파수위계, 영상분석을 통한 수위시스템 등을 설치하여 유량계수 및 월류수심을 산정하여 실시간 유량 측정 방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법에 있어서,

공압식가동보에 설치된 각도계로부터 스틸패널의 기립 높이를 판단하는 단계(S10);

공압식가동보에 설치된 초음파 수위계와 영상분석시스템을 통해 하상으로부터 수면까지의 수위를 결정하는 단계(S20);

상기 S20단계 수위값에서 S10단계 스틸패널의 높이값을 빼서 월류수심을 산정하는 단계(S30);

스틸패널 각도에 따른 유량계수를 결정하는 단계(S40);

상기 S30단계의 월류수심값과 상기 S40단계 유량계수값을 이용하여 유량값을 결정하는 단계(S50);

상기 S50단계에서 결정된 유량값을 저장장치에 저장하는 단계(S60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법을 제공함으로써 달성된다.

바람직한 실시예로, 상기 S20 단계는 제어부가 초음파수위계와 영상분석시스템의 수위값의 차이가 각각의 값의 5% 이내일 때는 평균값으로 수위를 결정하는 단계일 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 S20 단계는 제어부가 초음파수위계와 영상분석시스템에서 측정된 수위값의 차이가 각각의 값의 5%를 초과할 경우는 두 개의 수위를 모두 기록하되, 저장장치에 저장된 압력계의 압력값과 비교하여 과거 자료와 일관성 있는 한 개의 값을 채택하고 관리자에게 통보하는 단계일 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 S20 단계는 제어부가 초음파수위계와 영상분석시스템 중 한 개의 값이 측정되지 않을 때는 나머지 한 개의 값을 채택하고 이를 관리자의 단말기 또는 모바일로 통보하는 단계일 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 S40 단계는 각도별 유량계수값 대비표에서 선택할 수 있다.

바람직한 실시예로, 하천 유량 측정 방법은 각도계, 압력계, 초음파 수위계, 영상분석시스템에서 측정된 정보와, 저장장치에 누적되어 저장된 압력값, 수위값, 유량계수 값 및 유량 값을 바탕으로 실시간 유량을 산출하는 제어부가 포함되어 유량을 측정하도록 구성할 수 있다.

본 발명은 다른 실시양태로,

공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 시스템에 있어서,

스틸패널과 고무튜브로 이루어져 공압펌프가 제공하는 공압에 의해 고무튜브가 팽창/수축하면서 스틸패널이 기립/전도되도록 구성된 공압식가동보와;

스틸패널의 기울기를 측정하는 각도계와;

고무튜브에 공급되는 공기의 압력을 측정하는 압력계와;

스틸패널이 기립/ 전도시의 수위를 복합적으로 측정하기 위해 초음파 정보를 획득하는 초음파 수위계 및 영상 정보를 획득하는 영상분석시스템과;

상기 각도계, 압력계, 초음파 수위계, 영상분석시스템에서 측정된 정보와, 저장장치에 누적되어 저장된 압력값, 수위값, 유량계수 값 및 유량 값을 바탕으로 상기 실시간 하천 유량 측정 방법을 수행하여 실시간 유량을 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 시스템을 제공함으로써 달성된다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 실시간 유량 측정방법 및 그 시스템은 강과 중소하천을 포함한 하천의 다수 지점에 설치된 공압식가동보에 각도계, 압력계, 초음파 수위계 및 영상분석을 통한 수위시스템 등을 설치하여 유량계수 및 월류수심을 산정하여 실시간 유량을 측정할 수 있다는 장점을 가진다.

또한 본 발명의 실시간 유량측정을 통해 다수 하천의 유량 관리가 가능하여 하류부의 홍수 예측이 가능하다는 장점을 가진다.

또한 본 발명은 공압식가동보가 설치된 현장에서 유량을 관측하여 데이터베이스에 저장하면 해당 하천의 하천관리에 큰 도움이 된다는 장점을 가진다.

이와 같이 본 발명은 다양한 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 실시간 하천 유량 측정 방법을 보인 순서도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 공압식가동보를 이용한 유량 측정 시스템의 구성을 보인 개략적인 사시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 공압식가동보를 이용한 유량 측정 시스템의 기립상태를 보인 단면 구성도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 공압식가동보를 이용한 유량 측정 시스템의 전도상태를 보인 단면 구성도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 실시간 하천 유량 측정 방법을 보인 순서도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 공압식가동보를 이용한 유량 측정 시스템의 구성을 보인 개략적인 사시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 공압식가동보를 이용한 유량 측정 시스템의 기립상태를 보인 단면 구성도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 공압식가동보를 이용한 유량 측정 시스템의 전도상태를 보인 단면 구성도이다.

공압식가동보에서의 수위 및 유량측정 방법은 다음과 같은 단계를 가진다. 각 단계별 구성은 도 2 내지 3에 따른 시스템 구성을 참조한다.

먼저 제어부가 공압식가동보에 설치된 각도계로부터 스틸패널의 기립 높이를 판단하는 단계를 가진다.(S10)

이때 각도계의 각도값에 따른 스틸패널의 길이는 사전에 스틸패널의 길이를 측정한 후 각도변화에 따라 삼각함수를 이용하여 계산하면 된다.

예를 들어 스틸패널의 직선길이가 1155mm이고, 각도계의 각도값이 60도이면 스틸패널(가동보)의 기립높이는 1000mm이다.

다만, 지반침하 또는 설치물의 위치 변형 등이 발생할 수 있으므로 실제 각도값에 따른 기립높이를 일정 기간별로 실측하여 보정할 수 있다.

이후 제어부가 공압식가동보에 설치된 초음파 수위계와 영상분석시스템을 통해 하상으로부터 수면까지의 수위를 결정하는 단계를 가진다.(S20)

이때 수위 결정은 제어부가 초음파 수위계와 영상분석시스템 단독으로 결정하는 것이 아니고, 초음파수위계와 영상분석시스템의 수위값의 차이가 각각의 값의 5% 이내일 때는 평균값으로 결정한다.

만약, 초음파수위계와 영상분석시스템에서 측정된 수위값의 차이가 각각의 값의 5%를 초과할 경우는 제어부가 두 개의 수위를 모두 기록하되, 저장장치에 저장된 압력계의 압력값과 비교하여 과거 자료와 일관성 있는 한 개의 값을 채택하고 관리자에게 통보하는 단계를 가진다.

예를 들어 과거수위값이 A일 때 압력값이 P1이었다면, 초음파수위계의 값이 B이고, 영상분석을 통한 수위값이 A이고, 압력값이 P1이라면 영상분석을 통한 수위값을 채택하는 단계를 가진다.

또한 초음파수위계와 영상분석시스템 중 한 개의 값이 측정되지 않을 때는 제어부가 나머지 한 개의 값을 채택하고 이를 관리자의 단말기 또는 모바일로 통보하는 단계를 가진다.

상기 관리자에게 통보하는 단계는 초음파수위계와 영상분석시스템과 무선 또는 유선모듈을 통해 원격지에 연결된 제어부가 해당 측정 정보를 자동으로 관리자의 단말기 또는 모바일 단말기로 전송하도록 구성하면 된다.

이후 제어부가 상기 S20단계 수위값에서 S10단계 스틸패널의 높이값을 빼서 월류수심을 산정하는 단계를 가진다.(S30)

상기 S20단계에서 수위값이란 초음파수위계와 영상분석시스템에서 검출된 값이 설정된 오차범위일 때 정해지는 평균 수위값 또는 오차범위를 벗어날 때 압력계 값과 비교한 과거값과 일관성 있는 하나의 수위값 또는 측정되지 않은 값을 뺀 어느 하나의 수위값 중 어느 하나를 말한다.

이후 제어부가 스틸패널 각도에 따른 유량계수를 결정하는 단계를 가진다.(S40)

이는 제어부가 측정된 스틸패널의 각도에 따른 유량계수를 결정하는 단계로 아래 표 1에 예시된 각도별 유량계수값으로부터 도출된다.

예를 들어 스틸패널의 기립각도가 60도로 측정되었을 경우 유량계수는 1.80이다. 다만, 이러한 값은 예시를 위해 만든 가상의 값으로서 정확한 값은 다수의 실험을 통해 신뢰성 있는 값으로 결정한다.

각도	유량계수
0
. . .	. . .
62	1.70
61	1.75
60	1.80
59	1.85
58	1.90
57	1.95
56	2.00
55	2.05
54	2.10
. . .	. . .
90

각도별 유량계수값 대비표(가상 예시값)

이후 제어부가 상기 S30 단계의 월류수심값과 상기 S40단계 유량계수값을 이용하여 유량값을 결정하는 단계를 가진다.(S50)

이 단계에서 제어부가 계산하는 유량값(Q) 공식은 하기식과 같다.

: 유량계수,

: 하천폭(m)

: 월류수심(m)

이를 바탕으로 60도에서의 유량값 계산을 예시하면 다음과 같이 계산된다.

유량계수(1.80), 하천폭(100m), 월류수심(0.111m)

이후 제어부가 상기 S50단계에서 결정된 유량값을 저장장치에 저장하고 필요시 관리자에게 전송하는 단계를 가진다.(S60)

상기와 같은 본 발명에 따른 유량측정방법을 수행하는 구성을 이하 설명한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은 실시간 하천 유량 측정 방법을 수행하기 위한 시스템으로 스틸패널(1)과 고무튜브(에어백, 2)로 이루어진 공압식가동보가 구비된다.

또한 상기 스틸패널(1)의 기울기를 측정하는 각도계(3)와 상기 고무튜브(에어백, 2)에 공급되는 압축공기의 압력을 측정하는 압력계(4)가 구비된다.

상기 각도계는 본 발명의 한 실시예로 스틸패널의 후면 일지점에 설치되어 스틸패널의 회전에 따른 각도를 측정하도록 구성할 수 있다.

상기 압력계는 본 발명의 한 실시예로 고무튜브와 공압펌프간을 연결하는 배관의 일지점에 설치된 공기탱크에 충전되는 공기의 압력을 통해 측정하도록 구성할 수 있다.

상기와 같이 공압식가동보는 고무튜브(에어백)의 팽창과 수축에 의해 에어튜브 전면에 설치된 스틸패널이 기립과 전도(도복)를 각도계에 의하여 실시함으로써 하천유지용수를 담수하고 필요시나 하절기 전도(도복)시킴으로서 수위상승을 억제하고 하상에 퇴적된 토사를 원활히 배출시켜 안정된 하천 관리를 위해 설치된다.

한편, 상기 스틸패널이 기립되어 담수시 수위 또는 방류나 월류때의 전도시 수위를 복합적으로 측정하기 위해 공압식가동보 구조물의 하나 이상의 지점 또는 주변의 측정용 구조물의 하나 이상의 지점에 설치되어 초음파 정보를 획득하는 초음파 수위계(5)와 영상 정보를 획득하는 영상분석시스템(6)이 구비된다.

또한 상기 각도계, 압력계, 초음파 수위계, 영상분석시스템에서 측정된 정보와, 저장장치(71)에 누적되어 저장된 압력값, 수위값, 유량계수 값 및 유량 값을 바탕으로 실시간 유량을 산출하는 제어부(7)가 구비된다.

제어부는 본 발명에 따른 유량값 산출을 수행하는 프로그램이 저장되어 실행되는 일반 PC 또는 서버 시스템으로 구성할 수 있다.

또한 제어부는 무선 또는 유선 네트워크와 연결되어 본 발명을 구성하는 각 구성들을 제어함과 동시에 측정값 또는 가동 정보를 수신하게 구성되고, 관리자의 단말기 또는 모바일과 연결되는 모바일 송수신 모듈을 포함하여 구성된다.

상기 스틸패널과 고무튜브로 이루어져 하천의 수위를 조절하는 공압식가동보는 하천의 폭 방향을 따라 하상에 설치되는 콘크리트 기초부(8) 상부에 설치되는데, 상류쪽으로 스틸패널이 설치되고, 스틸패널의 후방 하류쪽으로 고무튜브가 위치하여 스틸패널을 지지하면서 공압펌프(9)에 의해 제공되는 공압(압축공기)에 따라 스틸패널을 회전시켜 기립 또는 전도시키도록 구성된다.

상기 공압펌프에서 발생된 압축공기는 드라이어를 통해 수분이 제거된 상태에서 배관을 통해 고무튜브에 공급된다.

또한 배관상에는 공기흐름을 제어하도록 원격으로 개폐가 제어되는 전동밸브, 체크밸브, 수동으로 개폐를 제어하는 볼밸브 및 배관에 공급되는 압축공기의 압력을 압력계로 측정하기 위해 일부 공기가 충전되는 공기탱크가 구비된다.

또한 배관의 일 지점에는 유로를 분기하는 앨보우 등이 포함되어 압축공기의 공급 또는 공기배출시 유로를 달리하도록 구비된다.

또한 상기 배관은 스테인레스 강관으로 이루어진 배관과 플레시블한 호스로 이루어진 배관이 조합되어 구성된다.

상기 스틸패널의 후면과 기초부(8) 사이에는 전도방지밴드(10)가 설치되어 기립된 스틸패널이 상류쪽으로 전도되는 것을 방지하게 구성된다.

상기 스틸패널과 접하는 양측 제방에는 수밀을 위한 수밀씰이 설치된 벽면 플레이트(11) 등이 설치된다.

상기 스틸 패널과 고무튜브는 하천의 폭 크기와 개별 스틸패널의 크기에 따라 복수개의 개별 스틸 패널과 복수개의 고무튜브로 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 복수개의 스틸패널들을 단위로 하여 단위 사이에 콘크리트 보가 형성된 상태로 구성할수도 있다.

상기 고무튜브의 공기 충전은 배관으로 연결된 공압펌프(9)에 의해 제공되는 것으로, 공압펌프의 작동 제어는 제어부에서 조작하게 구성된다.

또한 스틸패널을 전도시켜 수위를 낮추고자 할때는 고무튜브에 연결된 배관의 일지점에 설치된 분기관을 통해 유로를 단속하여 외부로 배출하도록 구성된다.

상기 공압펌프는 공압식가동보 설계에 따라 다양한 위치에 설치할 수 있는데 본 발명에서는 한 실시예로 하천 제방 외부 조작실 등의 시설에 설치되어 배관을 통해 고무튜브로 공압이 제공되도록 구성하였다. 이때 배관상의 일지점에는 압력계를 통해 공기압력을 계측하기 위해 공기탱크에 설치하여 압력을 측정하도록 구성할 수 있다. 이와 같은 구성 및 미설명된 구성은 공압식가동보의 공지 구성으로 기타 구성에 대한 설명은 이하 생략한다.

상기 초음파 수위계와 영상분석시스템은 정밀한 측정을 위해 각각 하나 이상 구성할 수 있다.

초음파 수위계는 공압식가동보의 구조물에서 하나 이상의 지점에 설치된 초음파 센서를 이용하여 수면을 향해 초음파를 발사하고 반사되는 에코 초음파를 수신하는 장치이다.

초음파 수위계는 측정된 초음파 정보를 제어부로 전송하도록 무선 또는 유선모듈이 구비된다.

초음파 수위계에서 측정된 정보는 제어부에서 사전에 측정한 기초부의 하상에서부터 초음파센서가 설치된 높이 정보를 바탕으로 수위를 산출하게 된다.

이와 같은 구성을 가진 초음파 수위계는 공지의 구성 중 어느 것을 사용해도 된다.

상기 영상분석시스템은 카메라를 구비하여 숫자로 수위가 측정된 수위표지판의 영상을 촬영하여 수중에 잠기지 않은 식별가능한 수위 경계선의 숫자나 눈금을 인식하는 장치이다.

이때 카메라가 야간, 안개, 눈비 등의 악천후로 인한 광학 카메라의 인식능력 한계를 극복하기 위해 수위표에 조명 또는 축광물질을 이용하거나, 야시기능이 있는 카메라 또는 레이저를 이용하여 물체를 인식하는 라이다 등을 더 포함할 수 있다.

영상분석시스템은 측정된 영상 정보를 제어부로 전송하도록 무선 또는 유선모듈이 구비된다.

영상분석시스템에서 측정된 제어부에서 공지의 다양한 영상분석 방법 중 어느 하나의 방식을 통해 가공 후 수위를 산출하게 된다.

이와 같은 구성을 가진 영상분석시스템은 공지의 구성 중 어느 것을 사용해도 된다.

상기 초음파 수위계와 영상분석시스템은 도면에서는 편의상 초음파센서와 카메라처럼 표시되지만 이를 포함한 전체 구성이 초음파 수위계와 영상분석시스템을 구성한다.

상기 각도계(3)는 소프트웨어방식 디지털 각도계, 물리적 방식의 아날로그 각도계, 기계식 각도계, 광학식 각도계 등 어떤 방식의 각도계를 사용해도 된다.

예를 들어 스틸패널의 면상에 설치되어 스틸패널의 회전위치에 따라 각도를 측정하도록 구성된 스마트폰 또는 모바일 디바이스에 설치된 디지털 각도계로 구성하던가, 스틸패널의 힌지축에 연동되게 설치되어 스틸패널과 동일한 각도로 회전하여 회전각을 측정하도록 구성하거나, 스틸패널과 연동된 위치에서 외부에서 스틸패널의 각도를 광학적으로 측정하도록 구성하던가 어떤 방식을 사용해도 상관없다.

다만, 원격 측정을 위해 측정 정보가 제어부에 전송될 수 있도록 자체적으로 무선 또는 유선 전송모듈이 구성해야 한다.

이와 같이 구성된 각도계는 고무튜브가 공급 또는 배출된 공압에 의해 팽창 또는 수축 작용으로 스틸패널의 기울기를 변화시키면 해당 각도를 측정하게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.

이하 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시예)

① 스틸패널의 직선길이가 1155mm이고, 각도계의 각도값이 60도이면 제어부가 스틸패널(가동보)의 기립높이를 1000mm로 결정한다.

② 제어부가 초음파 수위계와 영상분석시스템으로부터 전송된 자료를 바탕으로 하상으로부터 수면까지의 수위를 결정한다.

- 초음파수위계 수위값이 1110mm, 영상분석시스템의 수위값이 1112mm일 때 평균값 1111mm로 결정한다.

- 이때 초음파수위계 수위값이 1215mm이고 영상분석시스템의 수위값이 1112mm로서 각각의 값의 5%를 초과할 경우 두 개의 수위를 모두 기록하되 압력계의 압력값과 비교하여 과거자료와 일관성 있는 한 개의 값을 채택하고 관리자에게 통보한다. 예를 들어 과거수위값이 1112mm일 때 압력값이 P1이었다면, 초음파수위계의 값이 1215mm이고, 영상분석을 통한 수위값이 1112mm이고, 압력값이 P1이라면 영상분석을 통한 수위값 1112mm를 채택한다.

- 또한 제어부는 초음파수위계와 영상분석시스템 중 한 개의 값이 측정되지 않을 때는 나머지 한 개의 값을 채택하고 관리자에게 통보한다.

③ 제어부가 2단계 수위값 1111mm에서 1단계 가동보 높이값 1000mm을 빼서 월류수심 111mm로 결정한다.

④ 제어부가 스틸패널(가동보) 각도에 따른 유량계수를 결정한다.

스틸패널(가동보) 각도가 60도로 측정되어 유량계수값은 1.80로 정한다.

⑤

: 유량계수,

: 하천폭 (100m)

: 월류수심

⑥ 제어부가 5단계에서 결정된 유량값을 저장장치에 저장하고 필요시 관리자에게 전송한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(1) : 스틸패널 (2) : 고무튜브
(3) : 각도계 (4) : 압력계
(5) : 초음파 수위계 (6) : 영상분석시스템
(7) : 제어부 (8) : 기초부
(9) : 공압펌프 (10) : 전도방지 밴드
(11) : 벽면 플레이트(11) (71) : 저장장치

Claims (7)

1. 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법에 있어서,
   공압식가동보에 설치된 각도계로부터 스틸패널의 기립 높이를 판단하는 단계(S10);
   공압식가동보에 설치된 초음파 수위계와 영상분석시스템을 통해 하상으로부터 수면까지의 수위를 결정하는 단계(S20);
   상기 S20단계 수위값에서 S10단계 스틸패널의 높이값을 빼서 월류수심을 산정하는 단계(S30);
   스틸패널 각도에 따른 유량계수를 결정하는 단계(S40);
   상기 S30 단계의 월류수심값과 상기 S40단계 유량계수값을 이용하여 유량값을 결정하는 단계(S50);
   상기 S50 단계에서 결정된 유량값을 저장장치에 저장하는 단계(S60);를 포함하되,
   상기 S20 단계는 제어부가 초음파수위계와 영상분석시스템에서 측정된 수위값의 차이가 각각의 값의 5%를 초과할 경우는 두 개의 수위를 모두 기록하되, 저장장치에 저장된 압력계의 압력값과 비교하여 과거 자료와 일관성 있는 한 개의 값을 채택하고 관리자에게 통보하는 단계인 것을 특징으로 하는 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 S20 단계는 제어부가 초음파수위계와 영상분석시스템의 수위값의 차이가 각각의 값의 5% 이내일 때는 평균값으로 수위를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 S20 단계는 제어부가 초음파수위계와 영상분석시스템 중 한 개의 값이 측정되지 않을 때는 나머지 한 개의 값을 채택하고 이를 관리자의 단말기 또는 모바일로 통보하는 단계인 것을 특징으로 하는 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 S40 단계는 각도별 유량계수값 대비표에서 선택하는 것을 특징으로 하는 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   하천 유량 측정 방법은 각도계, 압력계, 초음파 수위계, 영상분석시스템에서 측정된 정보와, 저장장치(71)에 누적되어 저장된 압력값, 수위값, 유량계수 값 및 유량 값을 바탕으로 실시간 유량을 산출하는 제어부(7)가 포함되어 유량을 측정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 방법.
   
7. 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 시스템에 있어서,
   스틸패널과 고무튜브로 이루어져 공압펌프가 제공하는 공압에 의해 고무튜브가 팽창/수축하면서 스틸패널이 기립/전도되도록 구성된 공압식가동보와;
   스틸패널의 기울기를 측정하는 각도계와;
   고무튜브에 공급되는 공기의 압력을 측정하는 압력계와;
   스틸패널이 기립/ 전도시의 수위를 복합적으로 측정하기 위해 초음파 정보를 획득하는 초음파 수위계 및 영상 정보를 획득하는 영상분석시스템과;
   상기 각도계, 압력계, 초음파 수위계, 영상분석시스템에서 측정된 정보와, 저장장치에 누적되어 저장된 압력값, 수위값, 유량계수 값 및 유량 값을 바탕으로 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4, 청구항 5, 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 실시간 하천 유량 측정 방법을 수행하여 실시간 유량을 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식가동보를 이용한 실시간 하천 유량 측정 시스템.
   
   

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