KR102243057B1 - 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템과 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유압 작동유를 공급 및 회수할 수 있는 유압 케이블로 상호 연결되는 수중 펌프와 유압 펌프 장치로 구성된 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템에 있관한 것으로서, 이를 위하여 저장소에 저장된 유압 작동유를 제공하는 상기 유압 펌프 장치의 유압 펌프에 대한 회전수와 토크를 제어하는 전동 모터와, 상기 수중 펌프가 설치된 현장의 수위를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 수위 센서와, 상기 유압 케이블에 연결되고, 상기 수중 펌프의 임펠러를 회전시키는 회전축에 연결되며, 상기 유압 케이블을 통해 제공받은 유압 작동유에 의거하여 상기 회전축을 회전시켜 수중 펌프를 동작시키는 유압 모터와, 상기 유압 작동유의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 수위 센서에서 측정된 수위에 의거하여 전동 모터의 동작을 제어하되, 기 설정된 특수 고수위 판단용 기준 값 이상의 수위가 측정될 때, 상기 유압 펌프의 정격 회전수(rpm)과 토크(torque)보다 기 설정된 값 이상의 회전수 및 토크로 동작시키기 위해 상기 전동 모터를 제어하며, 상기 온도 센서에서 측정한 온도에 따라 상기 전동 모터를 통해 상기 유압 펌프의 회전수 및 토크를 제어하는 중앙 제어부를 포함하는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템을 제공할 수 있다.

Description

인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템과 그 동작 방법{Submersible pump system of an intelligent IoT and method for operating the same}
본 발명은 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템과 그 동작 방법에 관한 것이다.
일반적인 산업용 수중 펌프(원심력펌프, 사류펌프, 축류펌프)는 거대한 수중전동기가 회전하고 이때 발생되는 축동력을 이용하여 임펠러를 회전시키는 원리이며 수중 전동기와 임펠러가 직결되는 일체형 구조를 가지고 있다.
종래의 산업용 수중 펌프는 수중 전동기의 전기적 특성으로 인하여 고압전기반이 설치 되어야 함에 따라 펌프장 건설시 과대한 전기공사비가 추가 발생되고 있으며, 펌프장 운영 시, 집중호우가 내리는 여름철 특정 월 이외에도 한전과의 계약전력으로 인하여 소모하지도 않는 전기료를 지불해야하는 유지관리비가 높은 단점이 있다.
또한, 종래의 산업용 수중 펌프의 경우 정전을 대비하여 펌프장의 수배전반은 2회전 수전을 받는 것으로 설계하는 것이 원칙이나 요즘과 같이 이상기후로 인한 강풍 및 침수 사고발생시 전역이 순간 단전되는 경우가 발생 되기에 2회전 수배전반 설계 또한 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 산업용 수중 펌프에 적용되는 수중 전동기의 토출 구경이 커질수록 소요 동력이 커지게 되어 고압 전력이 필요하지만 포터블 형식의 엔진 발전기나 엔진 구동 방식은 규모의 한계가 있기에 부적절한 문제점이 있다.
통상의 펌프장에 적용되는 수중 펌프는 가동 수위와 정지 수위로 구분하여 동작하는데, 이는 정격 동력에 의한 정해진 회전수만 작동되는 수중 전동기의 특성이 반영된 운영 방식이며, 이 때문에 수중 펌프의 토출량은 고정된 수량으로 토출되는 것이 통상적인 기술 방식이기 때문에 수위에 따른 제어가 불가능한 문제점이 있다.
특히, 펌프장의 수위가 높았다 낮았다 하는 경우, 관로내 유수의 유달시간과 수중 펌프의 토출능력의 격차로 인한 반복적인 수위의 상,하강시 수중 펌프의 ON/OFF가 자주 반복되게 되기 때문에 수중 전동기에 무리가 많이 가게 되어 펌프의 파손을 초래하게 되는 문제점이 있다.
수중 전동기 이상 유무를 사전에 테스트하기 위하여는 물이 없는 상태인 공기 중에서 가동할 수밖에 없는데, 이러한 방식은 수냉식인 수중 전동기의 특성상 수중 전동기의 내부 온도가 올라가게 되어 수중 전동기 파손의 원인이 되기 때문에 사전 시운전에 따른 수중 펌프의 이상유무를 알아내기 어려운 문제점이 있다.
통상의 수중 전동기는 역회전이 불가하여 이물질 걸림 시 역회전에 의한 걸림 현상의 해소가 어려운 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1477277호(2014.12.22.등록.)
본 발명은 수위에 따라 속도(토출량)를 증감시킬 수 있도록 유압 펌프를 제어하는 속도 가변제어가 용이할 뿐만 아니라 정역회전이 가능한 전동모터를 적용하고, 저전압에서도 충분히 유압 모터의 구동을 통해 수중 펌프를 동작시킬 수 있는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템 및 그 동작 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 일기 예보와 연동하여 시험 가동이 가능하며, 시험 가동을 통해 이상 발생 시 이를 인지할 수 있는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템 및 그 동작 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 수위별로 수중 펌프의 토출량 제어가 가능한 인털리전트 IoT 수중 펌프 시스템 및 그 동작 방법을 제공한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템은 유압 작동유를 공급 및 회수할 수 있는 유압 케이블로 상호 연결되는 수중 펌프와 유압 펌프 장치로 구성된 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템로서, 저장소에 저장된 유압 작동유를 제공하는 상기 유압 펌프 장치의 유압 펌프에 대한 회전수와 토크를 제어하는 전동 모터와, 상기 수중 펌프가 설치된 현장의 수위를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 수위 센서와, 상기 유압 케이블에 연결되고, 상기 수중 펌프의 임펠러를 회전시키는 회전축에 연결되며, 상기 유압 케이블을 통해 제공받은 유압 작동유에 의거하여 상기 회전축을 회전시켜 수중 펌프를 동작시키는 유압 모터와, 상기 유압 작동유의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 수위 센서에서 측정된 수위에 의거하여 전동 모터의 동작을 제어하되, 기 설정된 특수 고수위 판단용 기준 값 이상의 수위가 측정될 때, 상기 유압 펌프의 정격 회전수(rpm)과 토크(torque)보다 기 설정된 값 이상의 회전수 및 토크로 동작시키기 위해 상기 전동 모터를 제어하며, 상기 온도 센서에서 측정한 온도에 따라 상기 전동 모터를 통해 상기 유압 펌프의 회전수 및 토크를 제어하는 중앙 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 유압 펌프 장치는 상기 저장소에 연결되어 상기 유압 케이블을 통해 상기 저장소로 회수되는 유압 작동유를 쿨링시키기 위한 쿨링 장치를 더 포함하며, 상기 중앙 제어부는 상기 특수 고수위 판단용 기준 값 이상의 수위가 측정될 때, 상기 쿨링 장치를 동작시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 중앙 제어부는 유무선 통신망을 통해 일기 예보 정보를 제공하는 정보 제공 서버와 연결되며, 상기 정보 제공 서버로부터 제공받은 일기 예보 정보를 기반으로 상기 유압 펌프를 시험 가동시킨 후 상기 시험 가동에 따른 유압 펌프 장치의 동작 데이터를 수집하며, 상기 동작 데이터에 근거하여 이상 발생을 체크할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 중앙 제어부는 상기 동작 데이터에 근거하여 이상 발생이 체크됨에 따라 소정의 에러 메시지를 관리자측 기기로 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수위 센서는 상기 수중 펌프가 설치된 현장의 지면 상에 수위에 따라 상하 이동 가능하도록 설치되어 초음파를 이용하여 수위를 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수위 센서는상기 현장의 수위별 각 위치에 설치되어 물이 감지됨에 따라 수위별 센싱 신호를 출력하며, 상기 수중 펌프 시스템은 상기 수위 센서와 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 수위별 센싱 신호를 수집하는 게이트웨이를 더 포함하며, 상기 중앙 제어부는 상기 게이트웨이와의 통신을 통해 고수위의 지점에 위치한 수위 센서로부터 센싱 신호가 수신됨에 따라 특수 고수위 판단용 기준 값 이상의 수위에 도달한 것으로 판단할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템의 동작 방법은 유압 작동유를 공급 및 회수할 수 있는 유압 케이블로 상호 연결되는 수중 펌프와 상기 유압 작동유를 상기 수중 펌프와 연결된 유압 모터에 제공하여 상기 수중 펌프를 동작시키는 유압 펌프 및 유압 펌프의 회전수와 토크를 제어하는 전동 모터를 포함하는 유압 펌프 장치로 구성된 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템의 동작 방법에 있어서, 상기 수중 펌프가 설치된 현장의 수위를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 수위 센서로부터 측정된 수위가 기 설정된 특수 고수위 판단용 기준 값 이상인 경우 상기 유압 펌프의 정격 회전수(rpm)과 토크(torque)보다 기 설정된 값 이상의 회전수 및 토크로 동작시키기 위해 상기 전동 모터를 제어하는 단계와, 상기 유압 펌프 장치에 설치된 온도 센서에 의해 측정된 온도를 제공받는 단계와, 상기 측정된 온도에 의거하여 상기 전동 모터를 통해 상기 유압 펌프의 회전수 및 토크를 제어하는 단계를 포함하할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 유압 펌프 장치는 상기 유압 작동유의 저장소와 연결되고 상기 유압 케이블을 통해 상기 저장소로 회수되는 유압 작동유를 쿨링시키기 위한 쿨링 장치를 더 포함하며, 상기 동작 방법은 상기 특수 고수위 판단용 기준 값 이상의 수위가 측정될 때, 상기 쿨링 장치를 동작시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템의 동작 방법은 유압 작동유를 공급 및 회수할 수 있는 유압 케이블로 상호 연결되는 수중 펌프와 상기 유압 작동유를 상기 수중 펌프와 연결된 유압 모터에 제공하여 상기 수중 펌프를 동작시키는 유압 펌프 및 유압 펌프의 회전수와 토크를 제어하는 전동 모터를 포함하는 유압 펌프 장치로 구성된 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템의 동작 방법에 있어서, 상기 유압 펌프 장치에서 유무선 통신망을 통해 연결된 정보 제공 서버로부터 일기 예보 정보를 수신하는 단계와, 상기 일기 예보 정보를 기반으로 상기 수중 펌프 시스템의 시험 가동 여부를 결정하는 단계와, 상기 수중 펌프 시스템의 시험 가동이 필요한 경우 상기 수중 펌프 시스템의 시험 가동을 수행하여 이상 발생 여부를 판단하는 단계와, 상기 이상 발생이 있는 경우 상기 이상 발생에 따른 에러 메시지를 관리자측 기기에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 일기 예보 정보는 강우량 예보 데이터를 포함하는 주의보 정보이거나 강우량 예보 데이터이며, 상기 수중 펌프 시스템의 시험 가동 여부를 결정하는 단계는 상기 강우량 예보 데이터가 기 설정된 임계값 이상인 경우 시험 가동이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이상 발생 여부를 판단하는 단계는 상기 강우량 예보 데이터에 의거하여 상기 유압 펌프의 회전수와 토크를 결정한 후 이를 기반으로 상기 전동 모터를 동작시키는 단계와, 상기 전동 모터의 동작에 따라 상기 전동 모터에 흐르는 전압, 전류 및 상기 전동 모터의 RPM을 체크하여 상기 이상 발생 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전동 모터를 동작시키는 단계는 상기 강우량 예보 데이터를 기반으로 계산된 가상의 수위가 특수 고수위 판단용 기준 값 이상으로 예측될 때, 상기 유압 펌프의 정격 회전수(rpm)과 토크(torque)보다 기 설정된 값 이상의 회전수 및 토크로 동작시키기 위해 상기 전동 모터를 제어할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따르면, 수위에 따라 속도(토출량)를 증감시킬 수 있도록 유압 펌프를 제어하는 속도 가변제어가 용이할 뿐만 아니라 정역회전이 가능한 전동 모터를 적용하고, 저전압에서도 충분히 유압 모터의 구동을 통해 수중 펌프를 동작시킴으로써, 다양한 제어가 가능할 뿐만 아니라 고장율을 현저히 줄일 수 있기 때문에 자연재해(예컨대 홍수)에 의한 인명과 재산 피해를 최소화시킬 수 있다.
또한, 전술한 본 발명의 실시예에 따르면, 일기 예보와 연동하여 시험 가동이 가능하며, 시험 가동을 통해 이상 발생 시 이를 인지할 수 있는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템 및 그 동작 방법을 제공함으로써, 사전 예방이 가능한 펌프 시스템의 구현을 통해 배수와 관련된 시스템의 고정으로 인해 인명과 재산 피해가 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템에서 중앙 제어부와 그 주변 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템이 수위에 따라 동작하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템이 수위에 따라 동작하는 과정을 도시한 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템 및 그 동작 방법에 대해 설명하기로 한다.
설명에 앞서, 본 발명의 실시예에 적용되는 고수위는 현장, 즉 유압 기반의 펌프가 설치된 영역에 해당되는 부분에 현장 설계 시 계획된 최고 배수량의 상한 수위이며, 특수 고수위는 현장 여건에 적정하게 계획된 최고 배수량의 상한 수위(고수위)를 넘어가는 수위로서, 불가항력적인 자연재해나 예견치 못한 비상 상황 발생시 펌프의 토출량을 극한으로 증가시켜 소중한 인명피해나 재산상의 피해를 막아야하는 범위의 수위를 의미할 수 있다.
상술한 바와 같은 고수위 및 특수 고수위는 본 발명의 실시예에 따른 수중 펌프 시스템에서 자동 설정되거나 관리자에 의해 설정될 수 있다. 자동 설정의 경우에는 현장 여건에 의해 설정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템에서 중앙 제어부와 그 주변 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템은 유압 펌프 장치(100), 유압 펌프 장치(100)와 연결되어 유압 작동유에 따라 구동되는 유압 모터(120), 유압 모터(120)와 연결되어 유압 모터(120)의 회전 운동에 따라 동작하는 수중 펌프(140) 및 수위 센서(160) 등으로 구성될 수 있다.
유압 펌프 장치(100)는 유압 작동유를 적어도 하나 이상의 유압 케이블(10)을 통해 유압 모터(120)에 공급하거나 공급된 유압 작동유를 회수할 수 있다.
유압 모터(120)는 커플링(미도시됨)을 통해 수중 펌프(140)의 회전축(미도시됨)에 연결될 수 있으며, 유압 케이블(10)과 연결되어 유압 작동유에 의해 회전 운동할 수 있다.
이러한 구조를 통해 유압 모터(120)는 유압 케이블(10)을 통해 공급받은 유압 작동유에 의해 회전 운동하여 수중 펌프(140)를 동작, 즉 수중 펌프(142)의 회전축을 회전시켜 수중 펌프(142)의 임펠러를 동작시킬 수 있다.
유압 모터(120)의 동작에 따라 수중 펌프(140)는 수중 내 물을 외부로 배출할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 유압 모터(120)는 오일 쿨링 방식에 의해 쿨링되어 동작할 수 있다.
수위 센서(160)는 수중 펌프(140)가 설치된 지역의 수위를 실시간으로 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 수위 센서(160)는 지면 상에 고정되어 부유된 상태로 설치될 수 있다. 구체적으로, 수위 센서(160)는 지면 상에 고정되어 상하 이동, 즉 수위에 따라 상하 이동되어 부유 상태를 유지한 형태로 설치될 수 있다. 이 경우, 수위 센서(160)는 초음파를 이용하여 지면과의 높이를 측정하는 방법으로 수위를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수위 센서(160)는 각 수위별 위치에 고정 설치될 수 있다. 이 경우, 수위 센서(160)는 수위별로 복수개, 예컨대 저수위 위치와 고수위 위치에 설치되어 물이 감지됨에 따라 수위별 센싱 정보를 출력할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 따른 수위 센서(160)는 중앙 제어부(108)와 유무선으로 직접 연결되거나 중간 노드, 예컨대 게이트웨이(170)를 통해 중앙 제어부(108)와 연결될 수 있다. 이때, 중앙 제어부(108)는 게이트웨이(170)와 유무선으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 수위 센서(160)는 IoT 센서일 수 있으며, 게이트웨이(170)를 통해 외부와의 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로, 복수의 수위 센서(160)는 게이트웨이(170)와 유무선으로 연결되어 측정한 수위 정보 또는 물 감지에 따른 센싱 정보를 게이트웨이(170)에 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유압 펌프 장치(100)는 유압 작동유가 저장된 저장소(101), 저장소(101)에 저장된 유압 작동유를 유압 케이블(10)로 공급하거나 유압 케이블(10)을 이용하여 공급된 유압 작동유를 회수하는 유압 펌프(102), 유압 펌프(102)의 회전수와 토크를 제어하는 전동 모터(104), 유압 작동유의 온도를 감지하기 위한 온도 센서(106) 및 중앙 제어부(108) 등으로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 전동 모터(104)는 속도(토출량)를 증감시킬 수 있도록 유압 펌프(102)를 제어하는 속도 가변제어가 용이한 서보모터, 벡터모터, 피엠모터, BLDC모터 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 이를 통해 본 발명의 실시예에 따른 유압 펌프 장치(100)는 저전압에서도 충분히 유압 펌프(102) 내 유압 모터(미도시됨)를 구동할 수 있다.
중앙 제어부(108)는 수위 센서(160)와 연동을 통해 획득한 수중 펌프(140)가 설치된 현장의 수위와 온도 센서(106)에 의해 감지된 유압 작동유의 온도 정보를 기반으로 전동 모터(104)를 제어하여 유압 펌프(102)의 회전수와 토크를 제어할 수 있다.
또한, 중앙 제어부(108)는 수위 센서(160)와의 연동을 통해 획득한 수위와 온도 센서(106)에 의해 감지된 유압 작동유의 온도 정보를 기반으로 쿨링 장치(110)의 동작시켜 유압 케이블(10)을 통해 회수되는 유압 작동유를 쿨링시킬 수 있다.
이때, 쿨링 장치(110)는 저장소(101)와 연결되어 설치되며, 저장소(101)로 회수되는 유압 작동유를 쿨링시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에서 중앙 제어부(108)는 수위 센서(160)를 통해 획득한 수위가 특수 고수위인 경우, 즉 정격 회전수 및 토크 이상으로 유압 펌프(102)의 동작이 필요한 경우 쿨링 장치(110)를 동작시키거나, 유압 작동유의 온도가 기 설정된 임계값 이상인 경우 쿨링 장치(110)를 동작시킬 수 있다.
또한, 중앙 제어부(108)는 외부의 유무선 통신망에 연결되어 외부의 정보 제공 서버(180)로부터 정보를 수신할 수 있다. 구체적으로, 중앙 제어부(108)는 일기 예보 정보를 제공하는 정보 제공 서버(180)와의 유무선 통신망을 통해 연결되어 일기 예보 정보를 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 일기 예보 정보는 강우량 예보 데이터, 강우량 예보 데이터를 예측 또는 포함할 수 있는 각종 주의보, 예컨대 호우주의보, 태풍주의보, 폭풍주의보 등일 수 있다.
이러한 동작을 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어부(108)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 수위 센서(160) 및 온도 센서(106)와의 유무선 통신 또는 게이트웨이(170)와의 유무선 통신을 위한 센서 통신 모듈(200), 외부의 유무선 통신망과의 연결을 위한 통신 인터페이스(210), 제어 모듈(220) 등으로 구성될 수 있다.
센서 통신 모듈(200)은 수위 센서(160)와의 통신, 게이트웨이(170)와의 통신 및 온도 센서(106)와의 근거리 통신을 수행하기 위한 것으로서, 수위 센서(160)로부터 수위와 관련된 정보를 제공받아 제어 모듈(220)에 제공하거나, 게이트웨이(170)로부터 수위와 관련된 정보를 제공받아 제어 모듈(220)에 제공하거나 온도 센서(106)로부터 온도 정보를 제공받아 제어 모듈(220)에 제공할 수 있다.
근거리 통신은 케이블을 이용한 유선 방식이거나 무선 방식일 수 있다. 무선 방식의 경우에는 블루투스, 블루투스 Le, 적외선 통신, NFC(Near Field Communication) 통신, TVWS(TeleVison White Space) 방식을 이용할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
통신 인터페이스(210)는 외부의 유무선 통신망으로 유압 펌프 장치(100)를 연결시키기 위한 것으로서, 다양한 통신 회로로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예서, 통신 인터페이스(210)는 정보 제공 서버(180)와의 연결되어 정보 제공 서버(180)로부터 정보, 즉 일기 예보 정보를 수신할 수 있을 뿐만 아니라 유압 펌프 장치(100)의 상태를 기 설정된 관리자 고유 식별 정보를 이용하여 관리자측 기기(230)에 제공할 수 있다. 여기에서, 관리자 고유 식별 정보는 통신 가능한 것으로서, 스마트폰 전화번호, 기기의 통신용 주소 정보(예컨대, MAC 주소, IP 주소), 이메일 등을 들 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
관리자측 기기(230)는 유무선 통신이 가능한 컴퓨팅 디바이스로서, 스마트폰, 테블릿PC, 노트북, 서버, 개인용 컴퓨터 등을 들 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
제어 모듈(220)은 다양한 정보를 기초하여 다양한 모드로 유압 펌프 장치(100)를 제어하기 위한 것으로서, 크게 시험 가동 모드, 저수위 모드, 고수위 모드, 특수 고수위 모드, 쿨링 모드 등으로 유압 펌프 장치(100)를 제어할 수 있다.
먼저, 제어 모듈(220)은 수위와 온도 정보에 의거하여 전동 모터(104)의 동작을 제어하기 위한 모드로 동작할 수 있다. 구체적으로, 제어 모듈(220)은 수위와 온도 정보에 의거하여 유압 펌프(102)를 소정의 회전수와 토크를 갖도록 동작시키기 위해 전동 모터(104)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 유압 펌프(102)은 유압 케이블(10)을 이용하여 유압 작동유를 유압 모터(120)에 공급할 수 있다.
제어 모듈(220)은 정보 제공 서버(180)로부터 제공받은 일기 예보 정보에 의거하여 시험 가동 모드로 유압 펌프 장치(100)를 동작시킬 수 있다. 여기에서, 시험 가동 모드는 유압 펌프(102)를 기 설정된 회전수와 토크로 동작시키기 위한 전동 모터(104)를 제어할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 제어 모듈(220)은 일기 예보 정보 내 강우량 예보 데이터를 기반으로 예상 수위를 계산하며, 계산한 예상 수위에 따라 회전수와 토크를 계산한 후 계산한 회전수와 토크로 유압 펌프(102)를 동작시키기 위해 전동 모터(104)를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제어 모듈(220)은 예상 수위가 고수위이거나 특수 고수위인 경우 시험 가동 모드로 유압 펌프 장치(100)를 동작시킬 수 있다.
이때, 제어 모듈(220)은 시험 가동 모드로 유압 펌프 장치(100)를 동작시킨 후 이에 대한 전압, 전류, RPM 등의 정보를 체크하여 시스템의 이상 유무를 판단하며, 시스템의 이상 발생 시 에러 메시지를 관리자측 기기(230)에 제공할 수 있다.
제어 모듈(220)은 수위 관련 정보를 기반으로 획득한 수위와 기 설정된 기준 값간의 비교를 통해 저수위, 고수위, 특수 고수위인지를 판단하며, 판단 결과에 따라 운전 모드를 결정할 수 있다.
즉, 제어 모듈(220)은 수위가 저수위 판단용 기준값, 예컨대 2m∼3m 이상인 경우 유압 펌프 장치(100)를 준비 운전 모드로 동작시키고, 수위가 고수위 판단용 기준값, 예컨대 4m∼6m 이상인 경우 정격 운전 모드로 동작시키며, 수위가 특수 고수위 판단용 기준값, 예컨대 7m∼8m 이상인 경우 초고속 운전 모드로 동작시킬 수 있다.
여기에서, 준비 운전 모드는 유압 펌프 장치(100)의 동작을 통해 유압 모터(120)와 수중 펌프(140)를 예열시키는 준비 단계, 즉 디폴트 값의 회전수와 토크로 유압 펌프(102)가 동작하도록 전동 모터(104)를 제어하는 것을 의미하며, 정격 운전 모드는 정격 토크와 회전수로 유압 펌프(102)가 동작하도록 전동 모터(104)를 제어하는 것으로 의미하며, 초고속 운전 모드는 정격 토크와 회전수의 기 설정된 값 이상, 예컨대 정격을 100%로 볼 때, 140∼160%의 토크와 회전수로 유압 펌프(102)가 동작하도록 전동 모터(104)를 제어하는 것을 의미할 수 있다.
한편, 제어 모듈(220)은 온도 센서(106)를 선택적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어 모듈(220)은 초고속 모드로 동작할 때, 유압 작동유의 온도를 감지하기 위한 온도 센서(106)를 동작시켜 유압 작동유의 온도 정보를 수신하며, 수신한 온도 정보에 의거하여 쿨링 장치(110)를 동작시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템이 동작하는 과정에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템이 수위에 따라 동작하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 중앙 제어부(108)는 수중 펌프(140)가 설치된 현장의 수위를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 수위 센서(160)로부터 수신한 정보를 기반으로 현장의 수위 정보를 획득한다(S300).
그런 다음, 중앙 제어부(108)는 획득한 수위가 저수위, 고수위 및 특수 고수위 중 어느 하나에 해당하는지를 판단한다(S302). 구체적으로, 중앙 제어부(108)는 획득한 수위와 저수위 판단용 기준값과의 비교를 통해 현장의 수위가 저수위 이상에 해당되는지, 획득한 수위와 고수위 판단용 기준값과의 비교를 통해 현장의 수위가 고수위 이상에 해당되는지, 획득한 수위와 초고수위 판단용 기준값과의 비교를 통해 현장의 수위가 특수 고수위에 해당되는지를 판단할 수 있다.
S302의 판단 결과, 현장의 수위가 저수위 이상인 경우 중앙 제어부(108)는 준비 운전 모드로 수중 펌프 시스템을 동작시킨다(S304). 구체적으로, 중앙 제어부(108)는 디폴트 값의 회전수와 토크로 유압 펌프(102)가 동작하도록 전동 모터(104)를 제어함으로써, 유압 모터(120)에 유압 작동유를 공급하여 수중 펌프(140)를 동작시킬 수 있다.
S302의 판단 결과, 현장의 수위가 고수위 이상인 경우 중앙 제어부(108)는 정격 운전 모드로 수중 펌프 시스템을 동작시킨다(S306). 구체적으로, 중앙 제어부(108)는 정격 토크와 회전수로 유압 펌프(102)가 동작하도록 전동 모터(104)를 제어함으로써, 유압 모터(120)에 유압 작동유를 공급하여 수중 펌프(140)를 동작시킬 수 있다.
S302의 판단 결과, 현장의 수위가 특수 고수위에 해당되는 경우 중앙 제어부(108)는 초고속 운전 모드로 수중 펌프 시스템을 동작시킨다(S308). 구체적으로, 중앙 제어부(108)는 정격 토크와 회전수의 기 설정된 값 이상, 예컨대 정격을 100%로 볼 때, 140∼160%의 토크와 회전수로 유압 펌프(102)가 동작하도록 전동 모터(104)를 제어함으로써, 유압 모터(120)에 유압 작동유를 공급하여 수중 펌프(140)를 동작시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 단계들을 수행함과 더불어 중앙 제어부(108)는 온도 센서(106)를 통해 측정된 유압 작동유의 온도를 제공받는다(S310).
그런 다음, 중앙 제어부(108)는 유압 작동유의 온도를 기반으로 쿨링 장치(130)를 동작시켜 저장소(101)로 회수되는 유압 작동유를 쿨링시킨다(S312).
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일기 예보 정보를 기반으로 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템이 동작하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 중앙 제어부(108)는 유무선 통신망을 통해 연결된 정보 제공 서버(180)로부터 일기 예보 정보를 수신한다(S400).
그런 다음, 중앙 제어부(108)는 일기 예보 정보 내 강우량 예보 데이터와 기 설정된 임계값간의 비교를 통해 수중 펌프 시스템의 시험 가동이 필요한지를 판단한다(S402).
S402의 판단 결과, 시험 가동이 필요한 경우, 중앙 제어부(108)는 강우량 예보 데이터를 기반으로 예상 수위를 계산한다(S404).
그런 다음, 중앙 제어부(108)는 예상 수위와 고수위 판단용 기준값 및 특수 고수위 판단용 기준값간의 비교를 통해 유압 펌프(102)의 회전수 및 토크를 계산한다(S406). 구체적으로, 중앙 제어부(108)는 예상 수위가 고수위 판단용 기준값과 인접한 경우 정격 운전 모드에 해당되는 회전수 및 토크를 선택하고, 예상 수위가 특수 고수위 판단용 기준값과 인접한 경우 초고속 운전 모드에 해당되는 회전수 및 토크를 선택할 수 있다.
그리고 나서, 중앙 제어부(108)는 계산한 회전수 및 토크로 유압 펌프(102)가 동작하도록 전동 모터(104)를 제어하여 유압 펌프 장치(100)를 동작시킨 후 시험 가동에 따른 전압, 전류 및 회전수 등의 정보를 수집한다(S408, S410).
그런 다음, 중앙 제어부(108)는 수집한 정보를 이용하여 이상 발생 여부를 판단한다(S412).
S412의 판단 결과, 이상 발생이 있는 경우 중앙 제어부(108)는 수집한 정보와 이상 발생에 따른 메시지를 관리자측 기기(230)에 전송한다(S414).
한편, 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체(또는 메모리) 등에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체(또는 메모리)에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 적어도 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
10 : 유압 케이블
100 : 유압 펌프 장치
102 : 유압 펌프
104 : 전동 모터
106 : 온도 센서
108 : 중앙 제어부
120 : 유압 모터
130 : 쿨링 장치
140 : 수중 펌프
160 : 수위 센서
170 : 게이트웨이
180 : 정보 제공 서버
200 : 센서 통신 모듈
210 : 통신 인터페이스
220 : 제어 모듈
230 : 관리자측 기기

Claims (12)

  1. 유압 작동유를 공급 및 회수할 수 있는 유압 케이블로 상호 연결되는 수중 펌프와 유압 펌프 장치로 구성된 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템에 있어서,
    저장소에 저장된 유압 작동유를 제공하는 상기 유압 펌프 장치의 유압 펌프에 대한 회전수와 토크를 제어하는 전동 모터와,
    상기 수중 펌프가 설치된 현장의 수위를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 수위 센서와,
    상기 유압 케이블에 연결되고, 상기 수중 펌프의 임펠러를 회전시키는 회전축에 연결되며, 상기 유압 케이블을 통해 제공받은 유압 작동유에 의거하여 상기 회전축을 회전시켜 수중 펌프를 동작시키는 유압 모터와,
    상기 유압 작동유의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와,
    상기 수위 센서에서 측정된 수위에 의거하여 전동 모터의 동작을 제어하되, 기 설정된 특수 고수위 판단용 기준 값 이상의 수위가 측정될 때, 상기 유압 펌프의 정격 회전수(rpm)과 토크(torque)보다 기 설정된 값 이상의 회전수 및 토크로 동작시키기 위해 상기 전동 모터를 제어하며, 상기 온도 센서에서 측정한 온도에 따라 상기 전동 모터를 통해 상기 유압 펌프의 회전수 및 토크를 제어하는 중앙 제어부를 포함하며,
    상기 중앙 제어부는,
    유무선 통신망을 통해 일기 예보 정보를 제공하는 정보 제공 서버와 연결되며, 상기 정보 제공 서버로부터 제공받은 일기 예보 정보를 기반으로 상기 유압 펌프를 시험 가동시킨 후 상기 시험 가동에 따른 유압 펌프 장치의 동작 데이터를 수집하며, 상기 동작 데이터에 근거하여 이상 발생을 체크하는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압 펌프 장치는,
    상기 저장소에 연결되어 상기 유압 케이블을 통해 상기 저장소로 회수되는 유압 작동유를 쿨링시키기 위한 쿨링 장치를 더 포함하며,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 특수 고수위 판단용 기준 값 이상의 수위가 측정될 때, 상기 쿨링 장치를 동작시키는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서
    상기 중앙 제어부는,
    상기 동작 데이터에 근거하여 이상 발생이 체크됨에 따라 소정의 에러 메시지를 관리자측 기기로 전송하는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템.
  5. 제1항에 있어서
    상기 수위 센서는,
    상기 수중 펌프가 설치된 현장의 지면 상에 수위에 따라 상하 이동 가능하도록 설치되어 초음파를 이용하여 수위를 측정하는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수위 센서는,
    상기 현장의 수위별 각 위치에 설치되어 물이 감지됨에 따라 수위별 센싱 신호를 출력하며,
    상기 수중 펌프 시스템은,
    상기 수위 센서와 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 수위별 센싱 신호를 수집하는 게이트웨이를 더 포함하며,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 게이트웨이와의 통신을 통해 고수위의 지점에 위치한 수위 센서로부터 센싱 신호가 수신됨에 따라 특수 고수위 판단용 기준 값 이상의 수위에 도달한 것으로 판단하는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 유압 작동유를 공급 및 회수할 수 있는 유압 케이블로 상호 연결되는 수중 펌프와 상기 유압 작동유를 상기 수중 펌프와 연결된 유압 모터에 제공하여 상기 수중 펌프를 동작시키는 유압 펌프 및 유압 펌프의 회전수와 토크를 제어하는 전동 모터를 포함하는 유압 펌프 장치로 구성된 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템의 동작 방법에 있어서,
    상기 유압 펌프 장치에서 유무선 통신망을 통해 연결된 정보 제공 서버로부터 일기 예보 정보를 수신하는 단계와,
    상기 일기 예보 정보를 기반으로 상기 수중 펌프 시스템의 시험 가동 여부를 결정하는 단계와,
    상기 수중 펌프 시스템의 시험 가동이 필요한 경우 상기 수중 펌프 시스템의 시험 가동을 수행하여 이상 발생 여부를 판단하는 단계와,
    상기 이상 발생이 있는 경우 상기 이상 발생에 따른 에러 메시지를 관리자측 기기에 전송하는 단계를 포함하는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템의 동작 방법
  10. 제9항에 있어서,
    상기 일기 예보 정보는 강우량 예보 데이터를 포함하는 주의보 정보이거나 강우량 예보 데이터이며,
    상기 수중 펌프 시스템의 시험 가동 여부를 결정하는 단계는,
    상기 강우량 예보 데이터가 기 설정된 임계값 이상인 경우 시험 가동이 필요한 것으로 판단하는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이상 발생 여부를 판단하는 단계는,
    상기 강우량 예보 데이터에 의거하여 상기 유압 펌프의 회전수와 토크를 결정한 후 이를 기반으로 상기 전동 모터를 동작시키는 단계와,
    상기 전동 모터의 동작에 따라 상기 전동 모터에 흐르는 전압, 전류 및 상기 전동 모터의 RPM을 체크하여 상기 이상 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템의 동작 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전동 모터를 동작시키는 단계는,
    상기 강우량 예보 데이터를 기반으로 계산된 가상의 수위가 특수 고수위 판단용 기준 값 이상으로 예측될 때, 상기 유압 펌프의 정격 회전수(rpm)과 토크(torque)보다 기 설정된 값 이상의 회전수 및 토크로 동작시키기 위해 상기 전동 모터를 제어하는 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템의 동작 방법.
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