KR102244801B1 - 발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치 및 이를 이용한 원격 상수도 관리시스템 - Google Patents

발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치 및 이를 이용한 원격 상수도 관리시스템 Download PDF

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Abstract

발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치 및 이를 이용한 원격 상수도 관리시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치는 상수사용 가구에 상수를 공급하는 상수도관에 설치되되, 물의 유동에 의해 회전되는 임펠러의 회전수를 측정하여 상수사용 가구의 상수 사용량을 측정하며, 측정된 상수 사용량을 표시 및 제공하는 스마트 워터미터; 및 상수도관에 설치되되, 물이 흐르는 방향에 대해 스마트 워터미터의 후방에 배치되며, 물의 유동을 이용하여 전력을 생산하고 스마트 워터미터에 전력을 공급하는 발전유닛을 포함한다.

Description

발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치 및 이를 이용한 원격 상수도 관리시스템{SMART WATERMETER APPARATUS WITH ELECTRIC GENERATING UNIT AND REMOTE WATER WORKS MANAGEMENT SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치 및 이를 이용한 원격 상수도 관리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 상수사용 가구의 상수 사용량은 물의 흐름을 기계적으로 측정하고 이를 눈금으로 환산하여 표시하는 방법이 이용되고 있으며, 검침원은 직접 수용가를 방문하여 수도 계량기를 검침하는 수동검침 방식이 널리 사용되고 있다. 그러나 수동검침 방식은 검침 누락 및 오기의 문제가 있을 수 있으며 상수사용 가구가 오지에 위치하는 경우에 검침원의 방문이 힘들다는 문제가 있다.
이러한 종래의 수동검침 방식의 문제를 해결하고자 근래에는 원격으로 상수 사용량을 자동으로 검침하는 원격검침 방식이 점차 증가되고 있다. 원격검침 방식은 스마트 워터미터를 이용하여 상수 사용량을 측정하고 상수 사용량을 원격지에 위치한 관리서버로 송신한다. 이처럼 원격검침 방식은 검침원이 상수 사용량을 직접 검침하지 않아도 된다.
그러나, 원격검침 방식을 사용하는 경우에 스마트 워터미터에 전력을 공급하는 배터리를 주기적으로 교체하여야 하는 번거로움이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1912812호(2018.10.29. 공고)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상수도관에 설치된 스마트 워터미터에 전력을 공급하는 발전유닛을 설치함으로써 주기적으로 배터리를 교체할 필요없이 스마트 워터미터를 사용할 수 있어 사용상의 편의성을 향상시키며 원격으로 상수의 사용량을 측정하고 관리할 수 있는 발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치 및 이를 이용한 원격 상수도 관리시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상수사용 가구에 상수를 공급하는 상수도관에 설치되되, 물의 유동에 의해 회전되는 임펠러의 회전수를 측정하여 상수사용 가구의 상수 사용량을 측정하며, 측정된 상수 사용량을 표시 및 제공하는 스마트 워터미터; 및 상기 상수도관에 설치되되, 물이 흐르는 방향에 대해 상기 스마트 워터미터의 후방에 배치되며, 물의 유동을 이용하여 전력을 생산하고 상기 스마트 워터미터에 전력을 공급하는 발전유닛을 포함하며, 상기 발전유닛은 상기 상수도관에 연통되게 결합되되 내부 단면적이 상기 상수도관의 단면적에 대응되는 단면적을 갖는 수평면과 상기 수평면에 연속되게 형성되고 물이 흐르는 방향에 대해 전방에서 후방으로 갈수록 내부 단면적이 증가되는 경사면을 구비한 유입부와, 상기 유입부에 교차되게 배치되며 물이 배출되는 배출부와, 상기 유입부와 상기 배출부 사이에 굽어진 형상으로 마련되어 상기 유입부와 상기 배출부를 상호 연통되게 연결하며 상기 유입부에서 유입된 물이 라운딩지게 형성된 내면을 따라 상기 배출부로 안내되는 연결부를 구비한 몸체; 일단부가 상기 연결부의 내부에 배치되고 타단부가 상기 연결부를 관통하는 회전축과, 상기 회전축의 일단부에 결합되고 상기 연결부의 내부에 배치되며 상기 회전축을 감싸는 나선형 형상으로 형성되고 물이 유입되는 방향에 대향되도록 상기 회전축의 길이방향을 따라 길게 배치되어 물의 유동에 의해 회전되는 복수의 회전날개를 구비한 회전부; 상기 유입부의 내부에 상기 경사면이 형성된 영역에 설치되고 상기 회전날개의 전방에 배치된 적어도 하나의 허니콤과, 상기 유입부의 내부에 상기 경사면이 형성된 영역에 설치되되 물이 유입되는 방향에 대향되는 상기 허니콤의 전방으로 돌출된 일단부에 뽀족한 첨단부가 형성되고 타단부가 상기 허니콤의 중심부에 관통결합되며 상기 회전축에 인라인되게 배치된 가이드부재를 구비하여 상기 스마트 워터미터를 통과한 물의 유동을 균일하게 하고 난류강도를 감소시키며 물을 상기 회전날개로 안내하는 정류부; 및 상기 몸체의 외벽에 설치되되, 상기 회전축의 타단부에 연결되어 상기 회전날개의 회전력에 의해 전력을 생산하는 발전부를 포함하며, 상기 첨단부의 외면과 상기 유입부의 상기 경사면 사이의 단면적은 상기 수평면이 위치한 상기 유입부의 단면적과 동일한 발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치가 제공될 수 있다.
상기 허니콤이 복수 개 설치되는 경우에, 복수의 상기 허니콤들 사이에 완충영역을 확보하기 위해 복수의 상기 허니콤들을 상호 이격되게 배치할 수 있다.
상기 몸체, 상기 회전날개, 상기 회전축, 상기 허니콤 및 상기 가이드부재는 각각 독립적으로 코팅되지 않거나; 또는 바인더 수지 15 내지 60 중량%, 무기물 입자 15 내지 60 중량% 및 용제 15 내지 30 중량%를 포함하는 마찰저항 저감 코팅 조성물로 코팅될 수 있다.
상기 바인더 수지는 폴리불화비닐리덴계 바인더, 실란기를 포함하는 아크릴레이트 중합체 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 임의의 배열로 함유하는 공중합체일 수 있다.
[화학식 1]
[Rx(CH2)aOC(O)NH(CH2)bOC(O)CH2]c-[Z]q-
식 중에서,
Rx는 임의로 하나 이상의 산소원자 및 2 내지 5개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형 트리플루오로알킬기이고,
a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 6의 정수이고,
c는 1 내지 10의 정수이고,
q는 0 내지 10의 정수이고,
Z는
Figure 112019107869881-pat00001
이고,
Y는 H, O 또는 NR1이고, 상기 R1은 수소, C1-6의 알킬 및
Figure 112019107869881-pat00002
중에서 선택되고,
X는 수소, C1-6알킬 및
Figure 112019107869881-pat00003
중에서 선택되고,
n은 0 내지 6의 정수이다.
상기 바인더 수지 100 중량%에 대하여 폴리불화비닐리덴계 바인더 50 내지 80 중량%, 실란기를 포함하는 아크릴레이트 중합체 10 내지 30 중량% 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 10 내지 40 중량%를 포함할 수 있다.
X는
Figure 112019107869881-pat00004
이며,
n은 1 내지 6의 정수일 수 있다.
Y는 NR1이고, R1은
Figure 112019107869881-pat00005
일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 스마트 워터미터 장치; 및 상기 스마트 워터미터와 통신하며 상기 스마트 워터미터로부터 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량 정보를 관리하고 상기 상수도관에 공급되는 상수의 수량을 조절하는 관리서버를 포함하는 원격 상수도 관리시스템이 제공될 수 있다.
상기 관리서버는 상기 스마트 워터미터와 통신하는 제1 통신모듈; 상기 스마트 워터미터에서 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 저장하는 제1 메모리모듈; 상기 제1 메모리모듈에 저장된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 기초로 상수사용 가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴을 산출하는 사용량 패턴 산출모듈; 및 상수사용 가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴에 따라 상기 상수도관에 공급되는 상수의 수량을 조절하는 제1 제어모듈을 포함할 수 있다.
상기 상수도관의 속성정보 및 위치정보와 상수사용 가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴에 따라 상기 상수도관에 공급되는 상수의 수량정보와 상기 스마트 워터미터에서 측정된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 포함하는 상수 관리정보를 상기 상수도관들이 표시된 전자지도에 디스플레이하는 휴대용 단말기를 더 포함하며, 상기 관리서버는 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴에 따라 상기 상수도관에 공급되는 상수의 수량정보와 상기 스마트 워터미터에서 실시간 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 상호 비교하여 상기 스마트 워터미터에서 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보가 지속적으로 감소되면 누수가 발생한 것으로 판단하는 누수 판단모듈을 더 포함하며, 상기 누수 판단모듈에 의해 누수가 발생한 것으로 판단되는 경우에 상기 휴대용 단말기에 디스플레이된 전자지도에 누수가 발생한 것으로 판단되는 상기 상수도관의 위치가 표시되며, 상기 제1 제어모듈은 누수가 발생되는 상기 상수도관에 상수를 공급하는 밸브를 차단할 수 있다.
상기 스마트 워터미터 또는 상기 스마트 워터미터에 인접한 상기 상수도관에 설치되어 상기 상수도관의 속성정보 및 위치정보를 상기 휴대용 단말기에 제공하는 센서부를 더 포함하며, 상기 휴대용 단말기는 상기 센서부에서 전송된 상기 상수도관의 속성정보 및 위치정보를 상기 전자지도에 디스플레이할 수 있다.
본 발명의 실시예는 스마트 워터미터의 후방에 발전유닛을 마련함으로써 스마트 워터미터를 작동시키기 위한 배터리를 주기적으로 교체할 필요가 없는 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 스마트 워터미터의 후방에 정류부를 설치하여 물의 유동을 균일하게 하고 난류강도를 감소시킴으로써 회전날개의 회전력을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 원격으로 상수의 사용량을 측정하고 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 원격 상수도 관리시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 단말기에 디스플레이된 전자지도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 워터미터와 발전유닛을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 발전유닛을 나타내는 일부 절개도이다.
도 5는 본 발명에 따른 관리서버의 구성을 나타내는 구조도이다.
도 6은 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 구성을 나타내는 구조도이다.
도 7은 본 발명에 따른 원격 상수도 관리시스템을 나타내는 순서도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 원격 상수도 관리시스템을 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 휴대용 단말기에 디스플레이된 전자지도를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 스마트 워터미터와 발전유닛을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 발전유닛을 나타내는 일부 절개도이고, 도 5는 본 발명에 따른 관리서버의 구성을 나타내는 구조도이고, 도 6은 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 구성을 나타내는 구조도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 원격 상수도 관리시스템은 상수사용 가구에 상수를 공급하는 상수도관(P)에 설치된 스마트 워터미터(100)와 상수도관(P)에 설치되되 스마트 워터미터(100)의 후방에 배치되며 스마트 워터미터(100)에 전력을 공급하는 발전유닛(200)을 구비한 스마트 워터미터 장치와, 스마트 워터미터(100) 또는 스마트 워터미터(100)에 인접한 상수도관(P)에 설치되어 상수도관(P)의 속성정보 및/또는 위치정보가 저장된 센서부(T)와, 스마트 워터미터(100)와 통신하며 스마트 워터미터(100)로부터 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 관리하고 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량을 조절하는 관리서버(300)와, 스마트 워터미터(100)와 센서부(T) 및 관리서버(300)와 통신하며 상수도관(P)의 속성정보 및 위치정보와 상수사용 가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴에 따라 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량정보와 상수도관(P)에서 측정된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 포함하는 상수 관리정보를 상수도관(P)이 표시된 전자지도에 디스플레이하는 휴대용 단말기(400)를 포함한다.
스마트 워터미터(100)는 상수도관(P)에 설치되어 상수사용 가구의 상수 사용량을 측정하고, 관리서버(300)는 스마트 워터미터(100)에서 측정되어 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 관리하고 이에 따라 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량을 조절한다. 한편 발전유닛(200)은 스마트 워터미터(100)의 후방에 배치되어 전력을 생산하며 생산된 전력을 스마트 워터미터(100) 및 센서부(T)에 공급하여 스마트 워터미터(100)가 상시 작동될 수 있게 한다. 또한 휴대용 단말기(400)는 스마트 워터미터(100)와 센서부(T) 및 관리서버(300)와 통신하며 상수 관리정보를 상수도관(P)이 표시된 전자지도에 디스플레이한다.
도 1 내지 도 3 참조하면, 센서부(T)는 상수사용 가구에 상수를 공급하는 상수도관(P)에 설치된 스마트 워터미터(100)에 인접한 상수도관(P)에 설치되거나, 스마트 워터미터(100)에 설치될 수 있다. 그리고 센서부(T)는 상수도관(P)의 위치를 용이하게 파악할 수 있도록 위치정보가 저장된 RF 센서와, 상수도관(P)의 위치를 용이하게 파악할 수 있도록 위치정보가 저장되고 상수사용 가구에 상수를 공급하는 상수도관(P)의 종류, 사용이력 정보, 상수사용 가구에 대한 정보 등을 포함하는 속성정보가 저장된 RFID 태그를 포함한다. 센서부(T)는 상수도관(P)을 유지보수함에 있어서 상수사용 가구에 상수를 공급하는 상수도관(P)의 속성정보 및 위치정보를 용이하게 파악할 수 있도록 하며, 필요에 따라 상수도관(P)을 점검하거나 상수의 사용에 따른 사용이력 정보 및 사용자 정보 등을 확인할 필요가 있는 경우에 이를 용이하게 파악할 수 있도록 하기 위함이다.
참고로, RFID 태그(T)는 반도체로 제작된 트랜스폰더 칩(미도시)과 안테나(미도시)로 구성되며, 그 동작특성에 따라 수동식과 능동식으로 구분된다. 수동식은 내부 전원 없이 RFID 리더기(미도시)의 전파신호로부터 에너지를 공급받아 동작하는 형태를 의미하고, 능동식은 스스로 동작하기 위해서 RFID 태그(T)에 전지가 내장되어 있는 형태이다. 본 실시예에서는 능동식 RFID 태그(T)가 사용될 수 있다.
이하에서는 센서부(T)로 능동식 RFID 태그를 사용하는 경우를 예를들어 설명하기로 한다.
그리고 휴대용 단말기(400)는 RFID 태그(T)와 통신하는 RFID 리더기(미도시)가 내장되어 RFID 태그(T)로부터 상수도관(P)의 속성정보 및 위치정보를 파악할 수 있다. 한편, 본 실시예에서 휴대용 단말기(400)는 이동과 휴대가 간편한 노트북 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, PDA, 이동통신 단말기 등을 포함한다.
휴대용 단말기(400)는 상수도관(P)이 표시된 전자지도와 함께 상수도관(P)의 속성정보 및 위치정보를 디스플레이하여 현장에서 상수도관(P)의 속성정보 및 위치정보를 용이하게 파악할 수 있도록 한다. 또한, 휴대용 단말기(400)를 통해 파악되는 상수도관(P)의 속성정보 및 위치정보에 오류가 있는 경우에 현장에서 즉시 이를 수정할 수 있어 상수도관(P)을 효율적으로 관리할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 스마트 워터미터(100)는 상수사용 가구에 상수를 공급하는 상수도관(P)에 설치되어 상수사용 가구의 상수 사용량을 측정하고 통신을 통해 상수사용 가구의 상수 사용량을 관리서버(300) 및 휴대용 단말기(400)에 제공한다. 특히 스마트 워터미터(100)는 상수사용 가구에 인접하게 설치된 수도계량기함(H) 내에 위치한 상수도관(P)에 설치된다.
종전의 기계식 수도계량기는 물의 흐름을 기계적으로 측정하고 이를 눈금으로 환산하여 표시하는 방법으로써, 검침원이 직접 상수사용 가구를 방문하여야 하는 불편함이 있었다. 이러한 불편함을 해결하기 위해 근래에는 스마트 워터미터(100)가 사용되고 있다.
스마트 워터미터(100)는 상수 사용량을 측정하기 위한 수단을 포함하는 유량측정부(110)와, 유량측정부(110)를 통해 측정한 상수 사용량을 표시하고 상수 사용량정보를 원격지의 관리서버(300) 및 휴대용 단말기(400)에 제공하는 전자부(130)를 포함한다.
유량측정부(110)는 물의 유동에 의해 회전되는 임펠러(미도시)와 임펠러에 결합되고 임펠러의 회전에 의해 회전하는 영구자석(미도시)을 구비한 유량측정수단(미도시)을 포함한다. 그리고 전자부(130)는 영구자석의 회전에 따른 자기장의 변화정보를 이용하여 임펠러의 회전수를 측정하는 회전감지수단(미도시)과, 회전감지수단으로부터 계측된 임펠러의 회전수를 카운트하여 상수 사용량을 판단하고 상수 사용량을 표시하며 상수 사용량 정보를 원격지의 관리서버(300) 및 휴대용 단말기(400)에 제공하는 제어수단(미도시)을 포함한다.
한편 스마트 워터미터(100)는 특히 전자부(130)에 전력을 공급하기 위한 배터리 등과 같은 전력공급원을 더 구비하여야 한다. 따라서 종래에는 검침원이 주기적으로 배터리를 교환하였다.
이에 본 실시예에서는 배터리를 주기적 교체하는 불편함을 해소하여 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있도록 스마트 워터미터(100)에 전력을 공급하는 발전유닛(200)이 마련된다. 또한 스마트 워터미터(100)에는 발전유닛(200)에서 공급된 전력을 축전하는 축전지(미도시)가 마련된다. 발전유닛(200)에서 생산된 전력은 축전지에 축전되고 스마트 워터미터(100)와 능동형 RFID 태그(T)에 공급된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 발전유닛(200)은 물의 유동을 이용하여 전력을 생산하며 생산된 전력을 전선 케이블(C)을 통해 스마트 워터미터(100)의 전자부(130)와 능동식 RFID 태그(T)에 공급한다. 발전유닛(200)은 수도계량기함(H) 내에 위치한 상수도관(P)에 설치되고 스마트 워터미터(100)의 후방에 배치된다.
발전유닛(200)은 상수도관(P)에 연통되게 결합된 몸체(210)와, 몸체(210)의 내부에 설치되며 물의 유동에 의해 회전되는 복수의 회전날개(231)를 구비한 회전부(230)와, 몸체(210)의 내부에 설치되며 회전날개(231)의 전방에 배치되는 정류부(250)와, 몸체(210)의 외벽에 설치되며 회전부(230)에 연결되어 회전날개(231)의 회전력에 의해 전력을 생산하는 발전부(270)를 포함한다. 발전유닛(200)은 몸체(210)를 상수도관(P)에 상호 연통되게 결합하는 것만으로 용이하게 상수도관(P)에 설치할 수 있다.
도 4에서 도시한 바와 같이, 몸체(210)는 상수도관(P)에 연통되게 결합되고 물이 유입되는 유입부(211)와, 유입부(211)에 교차되게 배치되며 물이 배출되는 배출부(215)와, 유입부(211)와 배출부(215) 사이에 굽어진 형상으로 마련되어 유입부(211)와 배출부(215)를 상호 연결하는 연결부(213)를 포함한다. 몸체(210)는 유입부(211)와 연결부(213)와 배출부(215)가 일체로 형성된 엘보우 형상으로 형성될 수 있다. 스마트 워터미터(100)를 통과한 물은 순차로 유입부(211)와 연결부(213) 및 배출부(215)를 통과한다.
특히 상수도관(P)에 결합되는 유입부(211)의 일단부 내면은 상수도관(P)의 단면적에 대응되는 단면적을 갖는 수평면(212a)을 구비하고, 연결부(213)에 인접한 유입부(211)의 타단부 내면은 전방에서 후방으로 갈수록 내부 단면적이 증가되는 경사면(212b)을 구비한다. 이처럼, 유입부(211)는 일단부에서 타단부로 갈수록 내부 단면적이 증가되므로 스마트 워터미터(100)를 통과한 물은 유입부(211)의 일단부에서 타단부로 갈수록 유속이 감소되고 그에 따라 물의 난류강도가 감소되며 스마트 워터미터(100)를 통과하는 동안 발생되는 수압저하를 방지할 수 있다. 또한 유입부(211)의 타단부 내부 단면적을 증가시켜 후술할 연결부(213)의 내부공간을 크게 함으로써 흐르는 물과 접촉되는 표면적이 큰 회전날개(231)를 연결부(213)의 내부에 설치하여 회전날개(231)의 회전력을 증가시킬 수 있다.
연결부(213)는 굽어진 엘보우 형상으로 형성되어 교차되게 배치된 유입부(211)와 배출부(215)를 상호 연결한다. 또한 연결부(213)는 유입부(211)에 교차되게 배치된 배출부(215)로 물을 안내하도록 내면이 라운딩지게 형성된다. 그리고 연결부(213)와 배출부(215)를 통과한 물은 가정, 상가 등의 상수사용 가구로 공급된다.
회전부(230)는 일단부가 연결부(213)의 내부에 배치되고 타단부가 연결부(213)를 관통하여 발전부에 연결되는 회전축(233)과, 회전축(233)의 일단부에 결합되고 연결부(213)의 내부에 배치되며 물의 유동에 의해 회전되는 복수의 회전날개(231)를 포함한다.
회전날개(231)는 회전축(233)의 일단부를 감싸는 나선형 형상으로 형성되고 물이 유입되는 방향에 대향되도록 회전축(233)의 길이방향을 따라 길게 배치된다. 즉, 본 실시예에서 회전날개(231)는 물의 유동방향에 수평되게 배치되며 물이 나선형 형상으로 형성된 회전날개(231)의 표면을 따라 흐르면서 회전날개(231)를 회전시키며, 회전날개(231)가 회전됨에 따라 회전축(233)도 함께 회전된다. 물이 회전날개(231)를 통과하는 경우에 수압저하가 발생될 수 있으므로, 회전날개(231)의 형상을 회전축(233)을 감싸는 나선형 형상으로 형성하고 회전축(233)을 따라 길게 형성함으로써 물이 회전날개(231)를 통과하는 동안 발생되는 수압저하를 방지할 수 있다. 또한 전술한 바와 같이 본 실시예에서는 유입부(211)의 타단부 내부 단면적을 증가시켜 연결부(213)의 내부공간을 크게 한 경우에 표면적이 큰 회전날개(231)를 연결부(213)에 설치할 수 있어 회전날개(231)의 회전력을 증가시킬 수 있다.
그리고 회전축(233)의 타단부는 연결부(213)를 관통하여 발전부(270)에 연결되며, 발전부(270)는 회전축(233)의 회전에 의해 전력을 생산한다. 발전부(270)는 일반적인 발전기 구성을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
정류부(250)는 유입부(211)의 내부에 설치되고 회전날개(231)의 전방에 배치되어 스마트 워터미터(100)를 통과한 물의 유동을 균일하게 하고 난류강도를 감소시키며 물을 회전날개(231)로 안내한다.
정류부(250)는 유입부(211)의 내부에 경사면(212b)이 형성된 영역에 설치된 적어도 하나의 허니콤(251)과, 유입부(211)의 내부에 유입부(211)의 경사면(212b)이 형성된 영역에 설치되되 허니콤(251)에 관통 결합되고 허니콤(251)의 전방으로 돌출되며 회전축(233)에 인라인되게 배치된 가이드부재(253)를 포함한다.
본 실시예에서 허니콤(251)은 유입부(211)의 내부에 경사면(212b)이 형성된 영역에 설치된다. 또한 유입부(211)에 복수의 허니콤(251)이 설치되는 경우에 복수의 허니콤(251)들 사이에 유동의 급격한 변화에 대한 완충지대를 확보하기 위해 복수의 허니콤(251)들을 상호 이격되게 배치한다.
가이드부재(253)는 길게 형성된 막대 형상을 가지며 물이 유입되는 방향에 대향되는 일단부가 허니콤(251)의 전방으로 돌출되게 배치되어 유입부(211)로 유입된 물을 허니콤(251)으로 분기한다. 또한 물이 가이드부재(253)에 의해 분기되는 동안 물의 유동을 교란시키지 않도록 가이드부재(253)의 일단부에는 뽀족한 첨단부(254)가 형성된다. 유입부(211)로 유입된 물은 첨단부(254)에 의해 분기되어 허니콤(251) 방향으로 안내된다. 또한 첨단부(254)의 외면과 유입부()의 경사면(212b) 사이의 단면적은 첨단부(254)의 전방에 위치한 유입부(211)의 단면적, 예를들어 수평면(212a)이 위치한 유입부(211)의 단면적과 동일할 수 있다. 또한 가이드부재(253)는 회전축(233)과 인라인되게 배치되어 가이드부재(253)에 의해 분기된 물이 회전날개(231)로 방향으로 흘러가도록 안내한다.
수압저하를 방지하기 위해 유입부(211) 및 연결부(213)의 내부 단면적을 증가시키는 경우에 회전날개(231)를 회전시키는 물의 동압이 저하될 수 있으므로 가이드부재(253)는 유입되는 물을 분기하여 물을 허니콤(251) 방향으로 안내하며, 허니콤(251)을 통과한 물은 허니콤(251)의 후방에 배치된 회전날개(231)로 흘러들어가 회전날개(231)를 회전시킨다. 이로써 유입부(211) 및 연결부(213)의 내부 단면적 증가에 따른 물의 동압 저하를 최소화할 수 있다.
상기 발전유닛(200)은 마찰저항 저감 코팅 조성물로 코팅될 수 있다.
상기 코팅은 초소수성이고, 코팅 함침 면상에 공기막이 형성되어 유지되도록 함으로써 유동 저항을 최소화하고, 빠른 유속, 고수압, 난류, 관로 내의 물의 운동상태를 갑자기 변화시켰을 때 생기는 물의 급격한 압력 변화 현상인 수격 작용(water hammering)에서도 코팅 안정성을 갖기 때문에 장시간 사용에서도 저저항 고효율 자가발전이 가능하도록 기여한다.
뿐만 아니라 상기 코팅은 기재에 이물질에 대해 반발하는 반발성 표면을 부여하며, 따라서, 이물질, 예를 들어, 잔류염소, 잔류 유기물 또는 잔류 무기물 등의 접착에 저항을 갖기 때문에 발전유닛(200), 예를들어 허니콤(251), 몸체(210), 회전날개(231), 회전축(233) 및 가이드부재(253)에 이물질이 접착되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 코팅은 장시간 사용에서도 고효율 자가발전을 달성하는데에 기여한다. 구체적으로 허니콤(251)의 표면, 몸체(210)의 내벽, 회전날개(231)의 표면, 회전축(233)의 표면 및 가이드부재(253)의 표면은 상기 마찰저항 저감 코팅 조성물로 코팅될 수 있다.
상기 코팅은 이물질에 화학적으로 불활성인 것일 수 있다.
상기 마찰저항 저감 코팅 조성물은 바인더 수지, 무기물 입자 및 용제를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서 마찰저항 저감 코팅 조성물은 바인더 수지 15 내지 60 중량%, 무기물 입자 15 내지 60 중량% 및 용제 15 내지 30 중량%를 포함하는 것일 수 있다. 상기 범위일 경우에는 적절한 분산 성능을 유지하면서, 우수한 마찰 저항 저감 성능을 보이는 이점이 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우, 마찰저항 저감 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명에 있어서, 마찰저항계수(Cf)의 차이 계측은 발전유닛(200)을 구성하는 허니콤(251), 몸체(210), 회전날개(231), 회전축(233) 또는 가이드부재(253)의 시편에 코팅 조성물을 약 300 ㎛ 두께로 도장하고, Schults에 의해 제한된 유동방법(flowing method)d을 사용하여 예인수조(100 m×8 m×3.5 m) 저항 측정을 실시함으로써 평가하였다.
상기 바인더 수지는 폴리불화비닐리덴계 바인더, 실란기를 포함하는 아크릴레이트 중합체 및 화학식 1로 표시되는 화합물을 임의의 배열로 함유하는 공중합체를 포함하는 수지일 수 있다.
[화학식 1]
[Rx(CH2)aOC(O)NH(CH2)bOC(O)CH2]c-[Z]q-
식 중에서,
Rx는 임의로 하나 이상의 산소원자 및 2 내지 5개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형 트리플루오로알킬기이고;
a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 6의 정수이고;
c는 1 내지 10의 정수이고;
q는 0 내지 10의 정수이고;
Z는
Figure 112019107869881-pat00006
이고,
Y는 H, O 또는 NR1이고, 상기 R1은 수소, C1-6의 알킬 및
Figure 112019107869881-pat00007
중에서 선택되고,
X는 수소, C1-6알킬 및
Figure 112019107869881-pat00008
중에서 선택되고,
n은 0 내지 6의 정수이다.
본 발명의 일 구현예에서 Y는 NR1이고, R1은 C1-6의 알킬이다.
본 발명의 다른 일 구현예에서 Y는 NR1이고, R1은
Figure 112019107869881-pat00009
이며, 상기 화학구조를 포함하는 화합물을 포함하여 조성된 바인더 수지를 사용하여 코팅하는 경우 오염 물질에 대한 반발성을 높일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 바인더 수지 100 중량%에 대하여 폴리불화비닐리덴계 바인더 50 내지 80 중량%, 실란기를 포함하는 아크릴레이트 중합체 10 내지 30 중량% 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 10 내지 40 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 X는 C1-6알킬이며, 바람직하게는 메틸이다. 이를 포함하여 조성된 바인더 수지를 사용하여 코팅하는 경우 유동 저항을 더욱 감소시킬 수 있었으며, 비교예를 기준(baseline) 마찰저항계수로 하였을 때, 마찰저항 저감율은 3.8%였다.
본 발명의 다른 일 구현예에서 X는
Figure 112019107869881-pat00010
이며, 상기 화학구조를 포함하는 화합물을 포함하여 조성된 바인더 수지를 사용하여 코팅하는 경우 유동 저항을 더욱 감소시킬 수 있었으며, 비교예를 기준(baseline) 마찰저항계수로 하였을 때, 마찰저항 저감율은 4.2%였다.
상기 무기물 입자는 탈크, 운모, 점토, 화이트 카본, 수산화알루미늄, 탄산 마그네슘, 탄산바륨, 황산바륨, 벤토나이트, 카본블랙, 프탈로시아닌 블루, 티탄백 및 산화철가루 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 무기물 입자는 입자의 크기가 250 내지 5000 메쉬의 분말일 수 있다.
상기 조성물은 용제를 더 포함할 수 있으며, 상기 용제는 탄화수소류, 예컨데, 시클로펜탄, 시클로헥산, 옥탄, 헵탄, 크실렌, 톨루엔, 에틸벤젠; 에테르류, 예컨데 디옥산, 테트라히드로퓨란, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르; 케톤류, 예컨데, 에틸이소부틸케톤, 메틸이소부틸케톤; 알콜류, 예컨데 부탄올, 프로판올;에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합일 수 있다.
임의적으로, 코팅의 내구성을 추가로 촉진시키기 위해 상기 조성물은 블로킹된 이소시아네이트가 추가로 첨가될 수 있다. 블로킹된 이소시아네이트는 기타 상업적으로 입수가능한 것일 수 있으며, 예로서, 시드로포볼 크산(시바 스페셜티 케미칼즈 사)가 사용될 수 있다. 블렌딩 이소시아네이트가 첨가되는 경우, 전체 조성물 100 중량%에 대해 15 중량% 이하의 양이 첨가된다.
코팅은 통상의 코팅 방법을 이용할 수 있으며, 예컨데, 도포 또는 증착일 수 있다.
본 실시예에 따른 관리서버(300)는 스마트 워터미터(100)에서 전송된 상수사용 가구의 상수의 사용량정보를 기초로 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴을 산출하고, 산출된 상수사용 가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴에 따라 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량을 조절한다.
도 5를 참조하면, 관리서버(300)는 제1 통신모듈(310)과, 제1 메모리모듈(320)과, 사용량 패턴 산출모듈(330)과, 제1 제어모듈(340)과, 사용량 패턴 갱신모듈(350)과, 누수 판단모듈(360)을 포함한다.
제1 통신모듈(310)은 스마트 워터미터(100)와 통신을 통해 스마트 워터미터(100)에서 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 수신한다. 또한 관리서버(300)는 제1 통신모듈(310)을 통해 스마트 워터미터(100)로 하여금 상수도관(P)에 흐르는 상수사용 가구의 상수 사용량을 측정하도록 하는 제어신호를 전송할 수 있다.
제1 메모리모듈(320)은 관리서버(300) 구동에 필요한 프로그램과 데이터를 저장한다.
제1 메모리모듈(320)은 제1 통신모듈(310)을 통해 스마트 워터미터(100)로부터 수신된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 저장한다. 스마트 워터미터(100)에서 실시간으로 측정된 상수사용 가구의 상수 사용량정보는 제1 통신모듈(310)을 통해 제1 메모리모듈(320)에 저장되고 갱신된다.
사용량 패턴 산출모듈(330)은 스마트 워터미터(100)로부터 전송되고 제1 메모리모듈(320)에 저장된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 기초로 상수사용 가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴을 산출한다.
일 예로, 상수사용 가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴은 소정기간(예를들어, 7일) 동안 상수사용 가구에 상수를 공급하는 상수도관(P)에 설치된 스마트 워터미터(100)에서 측정된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 시간대 별로 평균하여 구할 수 있다. 이처럼 소정기간 동안 상수사용 가구의 시간대 별로 상수 사용량변화를 평균한 값을 상수 사용가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴으로 정의할 수 있다. 상수 사용가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴을 이용하면 대체적으로 심야시간 대(AM 1:00 ~ AM 6:00)의 상수 사용량이 그외의 구간에서의 상수 사용량보다 낮게 나오게 되므로, 심야시간 대에 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수압을 낮게 조절하여 수압 상승으로 인한 상수의 누수량 증가를 방지할 수도 있다.
제1 제어모듈(340)은 사용량 패턴 산출모듈(330)에서 산출된 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량패턴에 따라 도 2에서 도시한 바와 같이 상수사용 가구에 상수를 공급하는 상수 공급밸브(V1)를 제어하거나 상수도관(P)들에 상수를 공급하는 배수지의 조절지점(A)에 설치된 수량조절밸브(V2)를 제어한다. 특히 제1 제어모듈(340)은 상수 사용량이 낮은 심야시간 대에 상수도관(P)들에 과도한 수압이 가해지지 않도록 상수 공급밸브(V1) 및/또는 수량조절밸브(V2)를 조절하여 상수도관(P)들에 과도한 수압이 가해지지 않도록 할 수 있다.
종래에는 관리자가 임의로 설정한 상수의 수량을 공급하도록 특히 수량조절밸브(V2)를 조절하여 시간대 별 변화없이 상수를 무제한 공급하는 방식이었으며, 이에 따라 상수 사용량이 적은 심야시간 대에 과도한 수압 상승으로 인해 상수도관(P)들에서 누수가 증가되는 문제점이 있었다. 이에 본 실시예에서는 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴에 맞춰 상수 공급밸브(V1) 및/또는 수량조절밸브(V2)를 조절함으로써 상수도관(P)들에서 발생되는 누수량을 현저하게 감소시킬 수 있다.
다른 예로, 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴은 월별, 요일별, 시간별, 분 단위로 날씨와 기온 등의 인자와 결합하여 특정 월의 특정 요일의 특정 시간대의 상수 사용량 패턴을 구할 수 있다.
한편, 일별, 계절별, 기온, 날씨 등에 의해 상수사용 가구의 상수 사용량은 수시로 변동될 수 있으며, 이에 대응하여 관리서버(300)는 변동되는 상수사용 가구의 상수 사용량에 대응하여 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴을 갱신할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 사용량 패턴 갱신 판단모듈(350)은 사용량 패턴 산출모듈(330)에서 산출한 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴에 따른 상수 사용량정보와, 스마트 워터미터(100)에서 실시간으로 전송된 상수 사용량정보를 상호 비교하여 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴의 갱신여부를 판단한다.
그리고, 사용량 패턴 갱신 판단모듈(350)에서 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴을 갱신하여야 한다고 판단한 경우에, 사용량 패턴 산출모듈(330)은 제1 메모리모듈(320)에 갱신되어 저장된 상수 사용량정보를 기초로 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴을 재산출한다.
그리고, 제1 제어모듈(340)은 재산출된 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴에 따라 상수 공급밸브(V1) 및/또는 수량조절밸브(V2)를 제어하여 상수도관(P)에 상수를 공급한다.
한편, 산출된 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴에 따라 상수도관(P)에 상수를 공급함에 있어서 상수도관(P)에서 누수가 발생될 수 있다.
이때 누수 판단모듈(360)은 상수사용 가구의 시간대별 상수의 사용량 패턴에 따라 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량정보와 스마트 워터미터(100)에서 실시간 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 상호 비교하여 스마트 워터미터(100)에서 전송된 상수 사용량정보가 지속적으로 감소되면 누수가 발생한 것으로 판단한다.
그리고, 누수가 발생한 것으로 판단되면 누수 판단모듈(360)은 관리서버(300)에 누수가 발생된 것을 알리는 알림신호를 전송하며 아울러 후술할 휴대용 단말기(400)에 누수가 발생된 것을 알리는 알림신호를 전송한다. 이때 관리서버(300) 및 휴대용 단말기(400)에 디스플레이된 전자지도에는 누수가 발생한 것으로 판단되는 상수도관(P)의 위치가 표시될 수 있다. 그리고 제1 제어모듈(340)은 누수가 발생되는 상수도관(P)에 상수를 공급하는 상수 공급밸브(V1) 및/또는 수량조절밸브(V2)를 차단한다.
본 실시예에 따른 휴대용 단말기(400)는 전술한 상수도관(P)의 속성정보 및 위치정보와, 상수사용 가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴에 따라 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량정보와, 스마트 워터미터(100)에서 측정된 상수 사용가구의 상수 사용량정보를 포함하는 상수 관리정보를 상수도관(P)들이 표시된 전자지도에 디스플레이한다.
도 6(a)를 참조하면, 휴대용 단말기(400)는 제2 통신모듈(410)과, 제2 메모리모듈(420)과, 디스플레이모듈(430)과, 제2 제어모듈(440)을 포함한다.
제2 통신모듈(410)은 RFID 태그(T)와 관리서버(300)와 스마트 워터미터(100)와 유무선 통신을 할 수 있다. 제2 통신모듈(410)은 RFID 태그(T)와 통신을 통해 상수도관(P)들의 속성정보 및 위치정보를 수신할 수 있으며, 스마트 워터미터(100)와 통신을 통해 스마트 워터미터(100)에서 측정된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 실시간으로 수신할 수 있으며, 관리서버(300)와 통신을 통해 스마트 워터미터(100)에서 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보와 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴에 따라 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량정보를 수신할 수 있다.
또한 제2 통신모듈(410)은 관리서버(300)와 통신을 통해 상수도관(P)들이 표시된 전자지도를 수신할 수 있다.
제2 메모리모듈(420)은 휴대용 단말기(400)의 구동에 필요한 프로그램과 상수 관리정보 등을 포함하는 데이터를 저장한다. 제2 메모리모듈(420)에는 상수 관리정보와 전자지도 등이 저장되며, 후술할 제2 제어모듈(440)에 의해 상수 관리정보와 전자지도 등의 정보들이 갱신되어 저장될 수 있다.
또한, 후술할 제2 제어모듈(440)의 누수 상수도관 검출부(445)는 제2 메모리모듈(420)에 저장된 상수도관(P)들의 속성정보와 위치정보를 기초로 찾기요구를 받은 상수도관(P)과 현재 위치에서 찾기요구를 받은 상수도관(P)에 도달하기 위한 이동방향 및 이동거리를 디스플레이모듈(430)에 표시한다.
디스플레이모듈(430)은 제2 제어모듈(440)에 의해 제2 메모리모듈(420)에 저장된 상수 관리정보와 전자지도를 시각적으로 확인할 수 있도록 표시한다. 예를들어 디스플레이모듈(430)에는 도 2에서 도시한 건물, 도로 등의 지형도와 상수도관(P)들과 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량을 제어하는 각종 밸브(V1,V2) 등이 표시된 전자지도 및 상수 관리정보 등이 표시된다.
도 6(b)를 참조하면, 제2 제어모듈(440)은 제2 메모리모듈(420)에 저장된 프로그램을 통해 휴대용 단말기(400)를 제어한다. 제2 제어모듈(440)은 제2 메모리모듈(420)에 저장된 상수 관리정보와 전자지도를 갱신하며, 제2 메모리모듈(420)에 저장된 상수 관리정보와 전자지도를 디스플레이모듈(430)에 제공한다.
이러한 제2 제어모듈(440)은 제2 메모리모듈(420)에 저장된 상수 관리정보와 전자지도를 디스플레이모듈(430)에 제공하는 데이터 제공부(441)와, 상수 관리정보가 갱신되는 경우에 갱신된 상수 관리정보를 제2 메모리모듈(420)에 제공하는 데이터 갱신부(443)를 포함한다.
데이터 갱신부(443)는 스마트 워터미터(100)에 의해 측정된 상수사용 가구의 상수 사용량을 실시간 갱신하여 제2 메모리모듈(420)에 제공하고, 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴이 갱신되는 경우에 갱신된 상수사용 가구의 상수의 사용량 패턴에 따라 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량정보를 갱신하여 제2 메모리모듈(420)에 제공할 수 있다. 또한 데이터 갱신부(443)는 관리서버(300)에서 갱신된 전자지도를 수신하는 경우에 갱신된 전자지도를 제2 메모리모듈(420)에 제공할 수 있다.
또한 제2 제어모듈(440)은 전술한 누수 판단모듈(360)에 의해 누수가 발생한 것으로 판단되고 누수가 발생된 상수도관(P)에 대한 찾기 요구를 받은 경우에, 디스플레이모듈(430)에 표시된 상수도관(P)의 속성정보와 위치정보 중 선택된 적어도 하나를 기초로 누수가 발생한 것으로 판단되는 상수도관(P)에 도달하기 위한 이동방향 및 이동거리를 디스플레이모듈(430)에 표시하는 누수 상수도관 검출부(445)를 더 포함한다.
사용자가 누수가 발생한 상수도관(P)에 도달하는 경로를 알고자 하는 경우에, 사용자는 디스플레이모듈(430)에 표시된 누수가 발생한 상수도관(P)의 속성정보 및 위치정보 중 적어도 하나를 선택하고, 누수 상수도관 검출부(445)는 사용자에 의해 선택된 적어도 하나의 상수도관(P)의 속성정보 및 위치정보를 기초로 제2 메모리모듈(420)에 저장된 해당 상수도관(P)을 검색하여 사용자의 현재위치에서 검색된 해당 상수도관(P)에 도달하는 이동방향과 이동거리를 디스플레이모듈(430)에 표시한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 원격 상수도 관리시스템에 따른 상수도 관리방법을 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 원격 상수도 관리시스템을 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 상수사용 가구에 상수를 공급하는 상수도관(P)에 스마트 워터미터(100)를 설치하여 상수사용 가구의 상수 사용량을 실시간으로 측정한다(S100).
그리고 관리서버(300)는 스마트 워터미터(100)에서 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 제1 메모리모듈(320)에 저장하며, 사용량 패턴 산출모듈(330)은 제1 메모리모듈(320)에 저장된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 기초로 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴을 산출한다(S200).
그리고 관리서버(300)의 제1 제어모듈(340)은 상수도관(P)에 설치된 상수 공급밸브(V1) 및/또는 배수지의 조절지점(A)에 설치된 수량조절밸브(V2)를 제어하여 상수사용 가구에 공급되는 상수의 수량을 조절한다(S300).
한편, 상수도관(P)들의 속성정보 및 위치정보와 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴에 따라 상수도관(P)들에 공급되는 상수의 수량정보와 상수도관(P)에서 측정된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 포함하는 상수 관리정보는 상수도관(P)들이 표시된 전자지도와 함께 휴대용 단말기(400)에 디스플레이된다.
그리고 상수 관리정보를 이루는 다수의 정보들 중 정보가 변화되는 것은 갱신되어 휴대용 단말기(400)에 디스플레이된다(S400).
또한 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴에 따라 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량정보와 스마트 워터미터(100)에서 실시간 전송된 상수도관(P)에서 측정된 상수 사용량 정보가 소정범위를 벗어나 차이가 나는 경우에 관리서버(300)의 사용량 패턴 갱신 판단모듈(350)은 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴의 갱신이 필요하다고 판단한다(S500).
상기와 같이 사용량 패턴 갱신 판단모듈(350)이 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴의 갱신이 필요하다고 판단한 경우에 사용량 패턴 산출모듈(330)은 제1 메모리모듈(320)에 갱신되어 저장된 스마트 워터미터(100)에서 측정된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 기초로 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴을 재산출한다.
한편, 산출된 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴에 따라 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량정보와 스마트 워터미터(100)에서 실시간 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 상호 비교하여 스마트 워터미터(100)에서 전송된 상수 사용량정보가 지속적으로 감소되면 누수가 발생한 것으로 판단한다(S600).
상기와 같이 누수 판단모듈(360)에 의해 상수도관(P)에 누수가 발생한 것으로 판단된 경우에 관리서버(300)의 제1 제어모듈(340)은 누수가 발생된 상수도관(P)에 상수를 공급하는 상수 공급밸브(V1) 및/또는 수량조절밸브(V2)를 차단한다(S610)
또한 상수 관리서버(300)는 휴대용 단말기(400)에 디스플레이된 전자지도에 누수가 발생한 것으로 판단되는 상수도관(P)의 위치를 표시한다(S620).
또한 사용자가 누수가 발생한 상수도관(P)에 도달하는 경로를 알고자 하는 경우에, 사용자가 휴대용 단말기(400)의 디스플레이모듈(430)에 표시된 누수가 발생한 상수도관(P)의 속성정보 및 위치정보 중 적어도 하나를 선택하면, 누수 상수도관 검출부(445)는 사용자에 의해 선택된 적어도 하나의 상수도관(P)의 속성정보 및 위치정보를 기초로 휴대용 단말기(400)의 제2 메모리모듈(420)에 저장된 해당 상수도관(P)을 검색하여 사용자의 현재위치에서 검색된 해당 상수도관(P)에 도달하는 이동방향과 이동거리를 디스플레이모듈(430)에 표시한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 상수도 관리시스템은 상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴에 따라 상수도관(P)에 공급되는 상수의 수량을 조절함으로써, 특히 상수의 사용이 적은 심야시간대에 상수도관(P)에 수압이 과다하게 상승하지 않도록 하여 상수도관(P)에서 발생될 수 있는 누수량을 감소시킬 수 있으며, 아울러 누수량이 감소되므로 상수의 생산량을 감소시킬 수 있어 상수 생산에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 스마트 워터미터 110: 유량측정부
130: 전자부 200: 발전유닛
210: 몸체 230: 회전부
250: 정류부 270: 발전부
300: 관리서버 310: 제1 통신모듈
320: 제1 메모리모듈 330: 사용량 패턴 산출모듈
340: 제1 제어모듈 350: 사용량 패턴 갱신모듈
360: 누수 판단모듈 400: 휴대용 단말기
410: 제2 통신모듈 420: 제2 메모리모듈
430: 디스플레이모듈 440: 제2 제어모듈

Claims (11)

  1. 상수사용 가구에 상수를 공급하는 상수도관에 설치되되, 물의 유동에 의해 회전되는 임펠러의 회전수를 측정하여 상수사용 가구의 상수 사용량을 측정하며, 측정된 상수 사용량을 표시 및 제공하는 스마트 워터미터; 및
    상기 상수도관에 설치되되, 물이 흐르는 방향에 대해 상기 스마트 워터미터의 후방에 배치되며, 물의 유동을 이용하여 전력을 생산하고 상기 스마트 워터미터에 전력을 공급하는 발전유닛을 포함하며,
    상기 발전유닛은,
    상기 상수도관에 연통되게 결합되되 내부 단면적이 상기 상수도관의 단면적에 대응되는 단면적을 갖는 수평면과 상기 수평면에 연속되게 형성되고 물이 흐르는 방향에 대해 전방에서 후방으로 갈수록 내부 단면적이 증가되는 경사면을 구비한 유입부와, 상기 유입부에 교차되게 배치되며 물이 배출되는 배출부와, 상기 유입부와 상기 배출부 사이에 굽어진 형상으로 마련되어 상기 유입부와 상기 배출부를 상호 연통되게 연결하며 상기 유입부에서 유입된 물이 라운딩지게 형성된 내면을 따라 상기 배출부로 안내되는 연결부를 구비한 몸체;
    일단부가 상기 연결부의 내부에 배치되고 타단부가 상기 연결부를 관통하는 회전축과, 상기 회전축의 일단부에 결합되고 상기 연결부의 내부에 배치되며 상기 회전축을 감싸는 나선형 형상으로 형성되고 물이 유입되는 방향에 대향되도록 상기 회전축의 길이방향을 따라 길게 배치되어 물의 유동에 의해 회전되는 복수의 회전날개를 구비한 회전부;
    상기 유입부의 내부에 상기 경사면이 형성된 영역에 설치되고 상기 회전날개의 전방에 배치된 적어도 하나의 허니콤과, 상기 유입부의 내부에 상기 경사면이 형성된 영역에 설치되되 물이 유입되는 방향에 대향되는 상기 허니콤의 전방으로 돌출된 일단부에 뽀족한 첨단부가 형성되고 타단부가 상기 허니콤의 중심부에 관통결합되며 상기 회전축에 인라인되게 배치된 가이드부재를 구비하여 상기 스마트 워터미터를 통과한 물의 유동을 균일하게 하고 난류강도를 감소시키며 물을 상기 회전날개로 안내하는 정류부; 및
    상기 몸체의 외벽에 설치되되, 상기 회전축의 타단부에 연결되어 상기 회전날개의 회전력에 의해 전력을 생산하는 발전부를 포함하며,
    상기 첨단부의 외면과 상기 유입부의 상기 경사면 사이의 단면적은 상기 수평면이 위치한 상기 유입부의 단면적과 동일한 발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 허니콤이 복수 개 설치되는 경우에, 복수의 상기 허니콤들 사이에 완충영역을 확보하기 위해 복수의 상기 허니콤들을 상호 이격되게 배치하는 발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 몸체, 상기 회전날개, 상기 회전축, 상기 허니콤 및 상기 가이드부재는 각각 독립적으로 코팅되지 않거나; 또는 바인더 수지 15 내지 60 중량%, 무기물 입자 15 내지 60 중량% 및 용제 15 내지 30 중량%를 포함하는 마찰저항 저감 코팅 조성물로 코팅되는 발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제3항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 폴리불화비닐리덴계 바인더, 실란기를 포함하는 아크릴레이트 중합체 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 임의의 배열로 함유하는 공중합체인 발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치.
    [화학식 1]
    [Rx(CH2)aOC(O)NH(CH2)bOC(O)CH2]c-[Z]q-
    식 중에서,
    Rx는 임의로 하나 이상의 산소원자 및 2 내지 5개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형 트리플루오로알킬기이고,
    a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 6의 정수이고,
    c는 1 내지 10의 정수이고,
    q는 0 내지 10의 정수이고,
    Z는
    Figure 112019107869881-pat00011
    이고,
    Y는 H, O 또는 NR1이고, 상기 R1은 수소, C1-6의 알킬 및
    Figure 112019107869881-pat00012
    중에서 선택되고,
    X는 수소, C1-6알킬 및
    Figure 112019107869881-pat00013
    중에서 선택되고,
    n은 0 내지 6의 정수이다.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서,
    상기 바인더 수지 100 중량%에 대하여 폴리불화비닐리덴계 바인더 50 내지 80 중량%, 실란기를 포함하는 아크릴레이트 중합체 10 내지 30 중량% 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 10 내지 40 중량%를 포함하는 발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서,
    X는
    Figure 112019107869881-pat00014
    이며,
    n은 1 내지 6의 정수인 발전유닛을 구비한 스마트 워터미터 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 따른 스마트 워터미터 장치; 및
    상기 스마트 워터미터와 통신하며 상기 스마트 워터미터로부터 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량 정보를 관리하고 상기 상수도관에 공급되는 상수의 수량을 조절하는 관리서버를 포함하는 원격 상수도 관리시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 관리서버는,
    상기 스마트 워터미터와 통신하는 제1 통신모듈;
    상기 스마트 워터미터에서 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 저장하는 제1 메모리모듈;
    상기 제1 메모리모듈에 저장된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 기초로 상수사용 가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴을 산출하는 사용량 패턴 산출모듈; 및
    상수사용 가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴에 따라 상기 상수도관에 공급되는 상수의 수량을 조절하는 제1 제어모듈을 포함하는 원격 상수도 관리시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상수도관의 속성정보 및 위치정보와 상수사용 가구의 시간대 별 상수 사용량 패턴에 따라 상기 상수도관에 공급되는 상수의 수량정보와 상기 스마트 워터미터에서 측정된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 포함하는 상수 관리정보를 상기 상수도관들이 표시된 전자지도에 디스플레이하는 휴대용 단말기를 더 포함하며,
    상기 관리서버는,
    상수사용 가구의 시간대 별 상수의 사용량 패턴에 따라 상기 상수도관에 공급되는 상수의 수량정보와 상기 스마트 워터미터에서 실시간 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보를 상호 비교하여 상기 스마트 워터미터에서 전송된 상수사용 가구의 상수 사용량정보가 지속적으로 감소되면 누수가 발생한 것으로 판단하는 누수 판단모듈을 더 포함하며,
    상기 누수 판단모듈에 의해 누수가 발생한 것으로 판단되는 경우에 상기 휴대용 단말기에 디스플레이된 전자지도에 누수가 발생한 것으로 판단되는 상기 상수도관의 위치가 표시되며, 상기 제1 제어모듈은 누수가 발생되는 상기 상수도관에 상수를 공급하는 밸브를 차단하는 원격 상수도 관리시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스마트 워터미터 또는 상기 스마트 워터미터에 인접한 상기 상수도관에 설치되어 상기 상수도관의 속성정보 및 위치정보를 상기 휴대용 단말기에 제공하는 센서부를 더 포함하며,
    상기 휴대용 단말기는 상기 센서부에서 전송된 상기 상수도관의 속성정보 및 위치정보를 상기 전자지도에 디스플레이하는 원격 상수도 관리시스템.
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