KR102295779B1

KR102295779B1 - 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템

Info

Publication number: KR102295779B1
Application number: KR1020210031877A
Authority: KR
Inventors: 최재진; 나현주; 백영식
Original assignee: 청정테크주식회사
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2021-08-31

Abstract

본 발명은 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템에 관한 것으로, 취수시설에 구비된 펌프로 끌어올린 지하수나 수돗물을 원거리에 위치한 저수탱크로 공급할 때, 상기 저수탱크측에 구비된 소수력 발전기를 통해서 자체적으로 생산한 전력을 이용하여 상기 저수탱크의 현재 수위에 대한 정보를 상기 취수시설측에 구비된 저수탱크 관리 장치로 무선으로 전송함으로써, 상기 저수탱크 관리 장치에서 상기 현재 수위에 대한 정보를 토대로 상기 펌프의 구동을 제어하여 상기 저수탱크로의 물 공급을 정밀하게 수행할 수 있으며, 상기 저수탱크를 이용하는 사용자들이 안정적으로 물을 공급받아 사용할 수 있는 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템에 관한 것이다.

Description

소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템{SYSTEM FOR MANAGING WATER STORAGE TANK USING SMALL HYDROELECTRIC GENERATOR}

본 발명은 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 취수시설에 구비된 펌프로 끌어올린 지하수나 수돗물을 원거리에 위치한 저수탱크로 공급할 때, 상기 저수탱크측에 구비된 소수력 발전기를 통해서 자체적으로 생산한 전력을 이용하여 상기 저수탱크의 현재 수위에 대한 정보를 상기 취수시설측에 구비된 저수탱크 관리 장치로 무선으로 전송함으로써, 상기 저수탱크 관리 장치에서 상기 현재 수위에 대한 정보를 토대로 상기 펌프의 구동을 제어하여 상기 저수탱크로의 물 공급을 정밀하게 수행할 수 있으며, 상기 저수탱크를 이용하는 사용자들이 안정적으로 물을 공급받아 사용할 수 있는 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 광역 상수도를 사용하는 도시지역과 달리, 상수도 시설이 되어 있지 않은 농어촌이나 산간 일부 지역의 경우, 관정에 펌프를 설치하고, 상기 펌프로 지하수를 끌어올려 각 가정의 생활용수나 경작을 위한 농업용수 등으로 사용하고 있다.

예를 들어, 상기 관정에서 펌프로 끌어올린 지하수를 관로를 통해서 원격지의 저수탱크로 공급하여 저장하고, 각 가정에서 상기 저수탱크에 저장된 물을 공급받아 사용하는 것이다. 상기 저수탱크는 각 가정에 충분한 수압을 제공하기 위해서 상기 관정이나 각 가정의 위치보다 높은 고지대에 설치된다.

이때 상기 관정측에 구비된 제어장치에서는 상기 저수탱크에 구비된 송신장치로부터 현재 수위에 대한 정보를 제공받고, 현재 수위가 사전에 정한 수위(예: 50%) 이하이면, 펌프를 가동하여 상기 저수탱크로 물을 공급하도록 하며, 상기 저수탱크의 현재 수위가 사전에 정한 수위(예: 80%)보다 높으면, 펌프의 가동을 중지시켜 물 공급을 중단하도록 한다.

상기 관정의 경우 펌프를 구동하여야 하므로 전기시설이 설치되어 있지만, 상기 저수탱크의 경우 마을의 외진 지역이나 고지대에 자리잡고 있기 때문에 전기설비를 하기 어려워 태양광 패널이나 배터리를 통해 필요한 동작전원을 공급하고 있다.

그러나, 상기 태양광 패널의 경우 동절기에 눈이 오거나 흐린 날이 계속되면 발전이 되지 않으며, 리튬이온 배터리의 경우 충전횟수의 제한이 있어 장기간 사용하기 어려웠다.

따라서 본 발명에서는 저수탱크 관리 장치의 제어를 통해서 관정에서 펌프로 끌어올린 물을 저수탱크로 공급할 때, 상기 관로상에 구비된 소수력 발전기를 통해서 생산한 전력을 통해 상기 저수탱크에 구비된 무선송신장치에서 현재 수위에 대한 정보를 상기 저수탱크 관리 장치로 전송하고, 상기 저수탱크 관리 장치에서 상기 현재 수위에 대한 정보를 토대로 상기 펌프의 구동을 제어함으로써, 상기 저수탱크로의 물 공급을 정밀하게 수행하고, 각 가정에서 안정적으로 물을 사용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

또한, 본 발명은 상기 저수탱크 관리 장치에서 상기 무선송신장치로부터 상기 현재 수위에 대한 정보 이외에 배터리 상태 정보를 함께 주기적으로 제공받고, 현재 수위가 펌프의 가동에 필요한 수위가 아니더라도 배터리 상태가 기 설정된 임계값 미만이 되면 펌프의 가동을 강제적으로 수행함으로써, 무선송신장치의 구동이 중단되는 것을 방지할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.

먼저 한국등록특허 제16000603호(2016.03.07.)는 지하수 펌핑 제어장치에 관한 것으로, 지하로 삽입된 관정 내에 설치되어 지하수를 펌핑하는 펌프와, 관정 내의 수위를 검출하는 제1수위검출센서와, 관정에서 펌핑된 지하수가 저장되는 저장탱크와, 저장탱크의 수위를 검출하는 제2수위검출센서와, 제1수위검출센서로부터 관정의 수위정보를 설정된 검출조건에 따라 수신하면서 기억부에 기록하고, 기억부에 기록된 관정의 수위 변동정보로부터 관정 내로 지하수의 단위 시간당 공급유량을 산출하고, 제2수위검출센서로부터 수신된 저장탱크의 수위가 수량보충에 해당하면 산출된 단위 시간당 공급유량 정보를 이용하여 펌프의 가동시기를 결정하여 펌프를 구동하는 제어부를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 선행기술은 지하수의 공급환경 변화정보를 확보할 수 있고, 확보된 지하수의 공급환경 변화정보에 대응하여 지하수의 펌핑조건을 조정함으로써 안정적인 수자원 확보 및 펌프의 고장을 억제할 수 있는 지하수 펌핑 제어장치를 기재하고 있다.

하지만, 본 발명은 저수탱크에 물을 공급하는 것만으로 소수력 발전기를 통해서 안정적인 전력 생산이 가능하고, 저수탱크측에 구비된 무선송신장치에서 자체적으로 생산한 전력을 이용하여 저수탱크의 현재 수위와 배터리 상태 정보를 관정측에 구비된 저수탱크 관리 장치로 전송하면, 상기 저수탱크 관리 장치에서 현재 수위에 따라 펌프의 구동을 제어하거나, 현재 수위가 펌프 구동을 위한 수위가 아니어도 배터리 상태가 좋지 않은 경우 펌프를 강제적으로 구동하도록 제어하는 것이므로, 상기 선행기술과 본 발명은 현저한 구성상 차이점이 있다.

또한, 한국공개특허 제2003-0063306호(2003.07.28.)는 시간차를 이용한 물탱크 내의 무선 수위조절장치에 관한 것으로, 물탱크 내에 수위감지 신호 및 시간산정 값을 무선(CDMA모뎀, RF module, 위성통신)으로 전송하도록 하고, 저수위, 중수위, 한계수위를 두어 수신부에서는 항상 무선을 이용하여 송신부의 현상태(전원문제, 센서문제, 통신문제 등)를 지속적으로 점검하고 자체진단기능(모터펌프, 제어신호, 송신부와의 통신문제)을 하는 수신부에서는 시간차를 이용한 수위조절은 마이크로 프로세서를 사용함으로서 신뢰도를 한층 높이고, 항상 수신용 콘트롤러를 통해 취수지에 설치되어 있는 송신용 콘트롤러를 감시함으로서 기존의 문제점을 현저히 개선한 것이다.

즉, 상기 선행기술은 수위 감지센서의 감지신호의 시간차를 이용하여 수위제어 마이크로 프로세서로 모터펌프의 가동을 제어하는 무인(CDMA, RF module, 위성통신) 방식의 물탱크 내의 수위 자동조절장치에 대해 기재하고 있다.

반면에 본 발명은, 저수탱크에 물을 공급하는 것만으로 소수력 발전기를 통해서 안정적인 전력 생산이 가능하고, 저수탱크측에 구비된 무선송신장치에서 소수력 발전기를 통해서 생산한 전력을 이용하여 저수탱크의 현재 수위와 배터리 상태 정보를 관정측에 구비된 저수탱크 관리 장치로 전송하면, 상기 저수탱크 관리 장치에서 현재 수위 또는 배터리 상태에 따라 펌프의 구동을 제어하는 것이므로, 상기 선행기술과 본 발명은 기술적 구성의 차이점이 분명하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 취수시설에 구비된 펌프로 끌어올린 지하수나 수돗물을 관로를 통해 원거리에 위치한 저수탱크로 공급할 때, 상기 저수탱크측에서 사용하는 전력을 소수력 발전기를 통해서 자체적으로 생산하여 이용할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 저수탱크측에 구비된 소수력 발전기를 통해서 자체적으로 생산한 전력을 통해서 상기 저수탱크측에 구비된 무선송신장치에서 상기 저수탱크의 현재 수위에 대한 정보를 무선 통신을 통해 상기 취수시설측에 구비된 저수탱크 관리 장치로 전송할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 저수탱크 관리 장치에서 상기 무선송신장치로부터 전송받은 현재 수위에 대한 정보를 토대로 펌프의 구동을 제어하여, 상기 저수탱크로의 물 공급을 현재 수위에 따라 정확하게 수행할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 저수탱크 관리 장치에서 상기 무선송신장치로부터 현재 수위에 대한 정보 이외에 배터리 상태 정보를 주기적으로 제공받으며, 상기 제공받은 배터리 상태 정보를 토대로 현재 수위가 펌프의 가동에 필요한 수위가 아니더라도 배터리 상태가 기 설정된 임계값 미만이 되면 펌프의 가동을 강제적으로 수행하도록 함으로써, 배터리 방전으로 인한 상기 무선송신장치의 구동 중지를 방지할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 저수탱크의 상태를 실시간으로 확인하고자 하는 관리자가 펌프를 강제로 구동시키면, 상기 무선송신장치에서 현재의 수위와 배터리 상태 정보를 확인하여 상기 저수탱크 관리 장치로 제공함으로써, 관리자가 상기 저수탱크의 상태를 즉시 파악할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 무선송신장치에서 현재 수위와 배터리 상태에 대한 정보를 상기 저수탱크 관리 장치로 전송하여 물 공급이 기대되는 상황에서, 상기 저수탱크로 물 공급이 이루어지지 않으면 상기 저수탱크 관리 장치에서 현재 수위와 배터리 상태에 대한 정보를 수신하지 못한 것으로 확인하여 현재 수위와 배터리 상태에 대한 정보를 재전송하도록 하는 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 기상 상황에 민감한 태양광이나 풍력을 이용하지 않고 상기 저수탱크에 물을 공급하는 것만으로 무공해 친환경의 전력을 생산할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템은, 무선송신장치로부터 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 수신하는 무선수신부; 상기 수신한 저수탱크의 현재 수위 정보를 토대로 펌프의 구동여부를 판정하는 펌프 구동여부 판정부; 및 상기 판정한 결과를 토대로 상기 펌프의 구동을 제어하는 펌프 제어부;를 포함하며, 상기 무선송신장치는, 상기 펌프의 구동에 따라 상기 저수탱크로 물이 공급되는 과정에서 관로상에 구비된 소수력 발전기를 통해서 자체적으로 생산한 전원을 이용하여, 상기 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 펌프 구동여부 판정부는, 상기 펌프가 동작되는 상태에서, 상기 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보가 미리 설정된 제1 기준수위 이상이 되면 상기 펌프의 구동을 중지하도록 판정하며, 상기 펌프가 동작되지 않는 상태에서, 상기 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보가 미리 설정된 제2 기준수위 이하가 되면 상기 펌프의 구동을 시작하도록 판정하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템은, 상기 수신한 무선신호로부터 배터리 상태 정보를 확인하는 배터리 정보 확인부;를 더 포함하며, 상기 펌프 구동여부 판정부는, 상기 저수탱크의 현재 수위가 상기 펌프를 구동하기 위한 상기 제2 기준수위 이하가 아니어도, 상기 확인한 배터리 상태 정보가 기 설정된 임계값 이하이면 상기 펌프를 강제로 구동하도록 판정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무선송신장치는, 상기 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 전송한 이후, 상기 소수력 발전기가 동작하지 않으면, 직전에 전송한 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 재전송함으로써, 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보의 수신에러가 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템은, 관리자의 조작에 의해 상기 펌프를 소정 시간동안 강제 구동하며, 상기 무선송신장치는, 상기 펌프의 소정 시간동안의 강제 구동에 의해 상기 소수력 발전기의 동작이 확인되면, 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 시스템으로 전송하여, 상기 관리자가 상기 저수탱크의 상태를 즉시 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 방법은, 저수탱크 관리 장치에서, 무선송신장치로부터 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 수신하는 정보 수신 단계; 상기 수신한 저수탱크의 현재 수위 정보를 토대로 펌프의 구동여부를 판정하는 펌프 구동여부 판정 단계; 및 상기 판정한 결과를 토대로 상기 펌프의 구동을 제어하는 펌프 구동 단계;를 포함하며, 상기 무선송신장치는, 상기 펌프의 구동에 따라 상기 저수탱크로 물이 공급되는 과정에서 관로상에 구비된 소수력 발전기를 통해서 자체적으로 생산한 전원을 이용하여, 상기 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 펌프 구동여부 판정 단계는, 상기 저수탱크 관리 장치에서, 상기 펌프가 동작되는 동안, 상기 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보가 미리 설정된 제1 기준수위 이상이 되면 상기 펌프의 구동을 중지하도록 판정하는 단계; 및 상기 펌프가 동작되지 않는 동안, 상기 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보가 미리 설정된 제2 기준수위 이하가 되면 상기 펌프의 구동을 시작하도록 판정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 방법은, 상기 저수탱크 관리 장치에서, 상기 수신한 무선신호로부터 배터리 상태 정보를 확인하는 배터리 정보 확인부;를 더 포함하며, 상기 펌프 구동여부 판정 단계는, 상기 저수탱크의 현재 수위가 상기 펌프를 구동하기 위한 상기 제2 기준수위 이하가 아니어도, 상기 확인한 배터리 상태 정보가 기 설정된 임계값 이하이면 상기 펌프를 강제로 구동하도록 판정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 방법은, 상기 무선송신장치에서 상기 저수탱크 관리 장치로 상기 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 전송한 이후, 상기 소수력 발전기가 동작하지 않으면, 직전에 전송한 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치로 재전송하는 정보 재전송 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 방법은, 상기 저수탱크 관리 장치에서, 관리자의 조작에 의해 상기 펌프를 소정 시간동안 강제 구동하는 단계; 및 상기 무선송신장치에서, 상기 펌프의 소정 시간동안의 강제 구동에 의해 상기 소수력 발전기의 동작이 확인되면, 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치로 전송하여, 상기 관리자가 상기 저수탱크의 상태를 즉시 확인할 수 있도록 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명의 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템에 따르면, 취수시설에서 지하수나 수돗물을 원거리에 위치한 저수탱크로 공급할 때, 상기 저수탱크측에 구비된 소수력 발전기를 통해서 자체적으로 생산한 전력을 이용하여 상기 저수탱크측에 구비된 무선송신장치에서 현재 수위에 대한 정보를 취수시설측에 구비된 저수탱크 관리 장치로 무선으로 전송함으로써, 상기 저수탱크 관리 장치에서 상기 무선송신장치로부터 제공받은 현재 수위에 대한 정보를 토대로 펌프의 구동을 제어하여 상기 저수탱크로의 물 공급을 정밀하게 수행할 수 있으며, 이에 따라 상기 저수탱크로부터 물을 안정적으로 공급받을 수 있어 주민들의 편의성이 크게 증대되는 효과가 있다.

또한 본 발명은 상기 저수탱크로 지하수나 수돗물을 공급하는 관로상에 구비된 소수력 발전기를 통해서 무공해 친환경의 전력을 생산하여 이용할 수 있으므로, 기상 상황에 따라 민감한 태양광이나 풍력을 이용하지 않고 상기 저수탱크에 물을 공급하는 것만으로 안정적인 전력 생산이 가능하며, 전기 설비를 별도로 설치할 필요가 없으므로 유지 보수에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 상기 저수탱크 관리 장치에서 상기 무선송신장치로부터 주기적으로 제공받는 현재 수위에 대한 정보와 배터리 상태 정보를 토대로 현재 수위가 펌프의 가동에 필요한 수위가 아니더라도 배터리 상태가 기 설정된 임계값 미만이 되면 펌프를 강제적으로 구동함으로써, 배터리 방전으로 인해 상기 무선송신장치가 동작되지 않는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 저수탱크의 상태를 확인하고자 하는 관리자의 펌프 조작에 따라 상기 무선송신장치에서 이벤트를 인식하고, 현재의 수위와 배터리 상태 정보를 즉시 확인하여 상기 저수탱크 관리 장치로 제공함으로써, 관리자가 상기 저수탱크의 상태를 즉시 파악할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 상기 무선송신장치에서 현재 수위와 배터리 상태에 대한 정보를 상기 저수탱크 관리 장치로 전송하여 물 공급이 기대되는 상황에서, 상기 저수탱크에 물 공급이 이루어지지 않으면 현재 수위와 배터리 상태에 대한 정보를 반복하여 전송함으로써, 상기 저수탱크 관리 장치의 수신에러를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템의 전체 환경을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저수탱크 관리 장치의 구성을 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저수탱크 관리 장치에서 저수탱크의 수위를 조절하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용된 저수탱크 관리를 수행하는 과정에서 배터리 상태 정보에 따라 펌프를 강제적으로 구동하는 과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명에 적용된 관리자의 펌프 강제 구동에 따른 정보 전송 과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선송신장치의 구성을 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명에 적용된 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보의 재전송 과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템의 전체 환경을 설명하기 위한 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 저수탱크 관리 장치(100), 펌프(200), 소수력 발전기(300), 수위감지센서(400), 무선송신장치(500), 관리자 단말(600) 등을 포함하여 구성된다.

본 발명은 상수도 시설이 구비되지 않은 농어촌이나 산간 지역에 설치되어 각 가정으로 필요한 물을 공급하기 위한 시스템으로서, 예를 들어, 지하수가 나오는 위치인 관정에 펌프(200)가 설치되어 있고, 상기 펌프(200)와 상기 저수탱크 관리장치(100)가 전기적으로 접속되어 있으며, 상기 펌프(200)와 원거리에 설치된 저수탱크 사이는 물이 공급되는 통로인 관로가 연결되어 있다. 이때 상기 저수탱크는 상기 관정이 위치보다 높은 고도에 위치하는 것이 바람직하다.

또한 상기 저수탱크측의 관로에는 상기 펌프(200)의 구동에 의해 관로를 통해 공급되는 물의 힘에 의해 자체적으로 발전을 수행하여 전력을 생산하는 소수력 발전기(300)가 구비되어 있고, 상기 저수탱크의 내측에는 수위를 감지하기 위한 수위감지센서(400)가 설치되어 있으며, 상기 저수탱크의 외측에는 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 주기적으로 송신하는 무선송신장치(500)가 설치되어 있다.

상기 저수탱크 관리 장치(100)는 취수시설이 구비된 관정측에 설치되어, 원격지에 위치한 저수탱크의 수위관리를 총괄적으로 제어하는 통합 제어기 역할을 수행하는 구성부분이다.

즉 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 상기 저수탱크측에 구비된 상기 무선송신장치(500)로부터 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태정보를 저전력 무선통신을 통해 주기적인 시간 간격(예: 5분, 10분 등)마다 수신받으며, 상기 수신한 저수탱크의 현재 수위와 배터리 상태에 따라 관정에 설치된 상기 펌프(200)의 가동을 제어함으로써, 상기 저수탱크에서 항상 적절한 수위를 유지할 수 있도록 하는 것이다.

예를 들어, 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 상기 무선송신장치(500)로부터 전송받은 상기 저수탱크의 현재 수위가 미리 정해진 수위(예: 50%) 이하이면 상기 펌프(200)를 동작시켜 상기 저수탱크로 물을 공급하며, 상기 무선송신장치(500)로부터 전송받은 상기 저수탱크의 현재 수위가 미리 정해진 수위(예: 80%)보다 높으면 상기 펌프(200)의 구동을 정지시켜 물 공급을 중단한다. 상기 저수탱크의 수위를 조절하는 방식은 도 3에서 상세하게 설명하기로 한다.

한편, 상기 설명에서와 같이 상기 저수탱크 관리 장치(100)에서 상기 무선송신장치(500)로부터 주기적인 시간 간격으로 전송되는 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태정보를 수신하여 상기 펌프(200)의 구동을 자동으로 제어하는 과정에서, 관리자가 상기 저수탱크의 수위 관리가 적절하게 이루어지고 있는지, 동절기에 추위로 인해 관로나 저수탱크가 얼어있는지, 배터리 상태는 어떠한지 등을 수시로 확인하고자 하는 경우가 발생할 수 있다.

이 경우, 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 관리자에 의한 상기 펌프(200)의 강제 구동을 위한 조작을 확인하여 상기 펌프(200)를 정해진 소정의 시간(예: 상기 소수력 발전기(300)가 물 공급에 따라 전력을 생산할 수 있는 정도의 시간)동안 강제적으로 구동시키면, 상기 무선송신장치(500)에서 상기 소수력 발전기(300)의 동작으로 상기 펌프(200)의 구동을 인식하며, 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 즉시 확인하여 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송한다. 이에 따라 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 상기 무선송신장치(500)로부터 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 수신하여 표시하거나 상기 관리자 단말(600)로 제공함으로써, 관리자가 상기 저수탱크의 상태를 즉시 확인하도록 할 수 있다.

또한 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 상기 무선송신장치(500)로부터 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 함께 제공받는 배터리 상태 정보를 토대로 상기 저수탱크의 현재 수위가 상기 펌프(200)의 가동에 필요한 수위가 아닌 상태에서, 상기 배터리 상태 정보가 사전에 설정된 임계값(예: 20% 충전상태) 미만이 되면 상기 펌프(200)의 가동을 강제적으로 수행하도록 제어할 수 있다.

즉 상기 무선송신장치(500)가 배터리 방전으로 인하여 주기적인 시간 간격으로 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송하지 못하는 것을 방지하기 위하여, 상기 배터리 상태 정보가 상기 임계값 미만이면 상기 펌프(200)를 강제로 가동시켜 상기 소수력 발전기(300)를 통해 전력을 생산하여 배터리를 충전할 수 있도록 하는 것이다.

또한 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 네트워크를 통해 관리자가 보유한 상기 관리자 단말(600)과 통신 접속되어, 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 관리자 단말(600)로 제공할 수 있으며, 상기 관리자 단말(600)로부터 상기 저수탱크 관리 장치(100)의 설정 정보, 상기 펌프(200)의 가동명령 등을 전송받아 처리할 수 있다.

또한 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 상기 펌프(200)로 구동신호를 출력하였음에도 상기 펌프(200)가 동작하지 않는 경우가 발생할 수 있다. 즉 상기 펌프(200)가 고장나거나 에러가 발생된 경우로서, 본 발명은 상기 저수탱크 관리 장치(100)에서 상기 펌프(200)로 가동을 위한 제어신호를 출력하였지만 상기 무선송신장치(500)로부터 수신한 현재 수위 정보나 배터리 상태 정보가 이전 상태와 비교하였을 때 변동되지 않으면, 상기 펌프(200)의 고장이나 에러로 확인하여 관리자가 점검하도록 구성할 수 있는 것이다.

상기 펌프(200)는 지하수가 나오는 위치인 관정에 설치되어 있으며, 상기 저수탱크 관리 장치(100)의 제어명령에 따라 구동되어 지하수를 상기 관로를 통해 상기 저수탱크로 공급한다.

상기 소수력 발전기(300)는 상기 관로상에 설치되며, 상기 펌프(200)의 동작에 따라 상기 저수탱크로 공급되는 물의 힘에 의해 발전을 수행하여 상기 무선송신장치(500) 내부의 배터리를 충전한다.

즉 상기 소수력 발전기(300)는 기상 상황에 매우 민감한 태양광이나 풍력을 이용할 필요 없이 상기 저수탱크로 물을 공급하는 시간동안 무공해, 친환경의 전력을 생산할 수 있는 것이다.

이렇게 물의 힘에 의해 생산된 전력은 상기 무선송신장치(500)의 내부에 구비된 배터리를 충전하게 되는데, 본 발명에서는 용량은 크지만 충전 횟수의 제한이 있는 일반적인 리튬이온 배터리가 아닌, 사실상 충전 횟수의 제한이 없고 리튬이온 배터리에 비해서 충전속도가 100배 이상 빠른 수퍼 콘덴서를 적용한 배터리를 사용한다.

상기 수위감지센서(400)는 상기 저수탱크의 소정 위치에 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 상기 저수탱크에 담긴 물의 수위를 측정하여 상기 무선송신장치(500)로 출력한다.

이때 상기 수위감지센서(400)는 초음파 방식의 센서를 사용하며, 상기 무선송신장치(500)의 제어에 의해 주기적인 시간 간격마다 상기 저수탱크의 수위를 측정한다. 그 이외에, 상기 수위감지센서(400)는 전극봉 방식, 플로트 방식, 로드셀 방식 등의 다양한 방식을 적용한 센서를 사용할 수 있다.

상기 무선송신장치(500)는 상기 펌프(200)의 구동에 따라 상기 저수탱크로 물이 공급되는 과정에서 관로상에 구비된 상기 소수력 발전기(300)를 통해서 자체적으로 생산한 전원을 이용하여, 상기 수위감지센서(400)에서 측정한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 상기 소수력 발전기(300)를 통해 생산한 전력을 충전하는 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 무선으로 전송한다.

이때 상기 무선송신장치(500)에서 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송되는 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태정보는, CDMA, LTE, RF, LoRa, 비콘, 블루투스 등의 저전력 무선통신 방식을 통해 전송되며, 주기적인 시간간격(예: 5분, 10분 등)마다 전송하도록 설정되어 있다. 예를 들어, 1와트 용량의 소수력 발전기(300)를 사용하여 발전하는 경우 5분정도 발전을 하면 50바이트 정도의 데이터를 1, 2회 CDMA로 전송할 수 있으며, RF의 경우 상기 CDMA보다 저전력이므로 더 많은 데이터를 전송하는 것이 가능하다. 또한 본 발명에서는 상기 소수력 발전기(300)를 통해서 자체적으로 생산하는 전력을 사용하여 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태정보를 확인하여 주기적으로 전송하기 때문에, 와이파이 등의 고전력이 사용되는 무선통신은 가급적 사용하지 않는 것이 좋다.

즉 상기 무선송신장치(500)는 기 설정된 시간 간격마다 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 확인하여 무선으로 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송하는 것이다.

또한 상기 무선송신장치(500)는 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 일방향의 무선 통신을 통해 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 제공하기 때문에, 상기 저수탱크 관리 장치(100)에서 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 정확하게 전송받았는지를 즉시 확인하기 어렵다.

이를 위해서, 상기 무선송신장치(500)는 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송하여 물 공급이 기대되는 상황에서, 상기 저수탱크로 물 공급이 이루어지지 않으면, 상기 저수탱크 관리 장치(100)에서 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 수신하지 못한 것으로 확인하여 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 재전송한다.

이때 상기 재전송 횟수는 시스템 구축시나 관리자의 선택에 따라 설정할 수 있으며, 사전에 설정된 재전송 횟수를 초과하였음에도 불구하고 상기 저수탱크로 물 공급이 이루어지지 않으면, 기 설정된 에러 메시지(예: 알람 메시지)를 생성하여 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송하도록 구성할 수도 있다.

또한 상기 무선송신장치(500)는 상기 저수탱크 관리 장치(100)로부터 관리자의 강제적인 펌프 구동명령에 의해 상기 펌프(200)가 소정 시간동안 작동됨에 따라 상기 소수력 발전기(300)의 동작이 확인되면, 즉시 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 확인하여 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송하여 관리자가 확인하도록 할 수 있다.

상기 관리자 단말(600)은 상기 저수탱크의 유지보수를 담당하는 관리자가 보유한 스마트폰, PC 등의 통신 단말로서, 상기 무선송신장치(500)로부터 주기적으로 전송되는 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치(100)로부터 제공받아 상기 저수탱크의 상태를 관리자가 모니터링할 수 있도록 한다.

또한 상기 관리자 단말(600)은 상기 저수탱크의 상태를 모니터링하는 관리자의 조작에 따라 상기 펌프(200)를 강제적으로 구동하기 위한 제어명령, 상기 저수탱크 관리 장치(100)의 설정 정보(예: 수위에 따른 펌프의 작동세기나 시간 조절 등) 등을 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송한다.

다음에는, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 저수탱크 관리 장치의 구체적인 동작에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저수탱크 관리 장치의 구성을 보다 상세하게 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저수탱크 관리 장치에서 저수탱크의 수위를 조절하는 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 적용된 저수탱크 관리를 수행하는 과정에서 배터리 상태 정보에 따라 펌프를 강제적으로 구동하는 과정을 상세하게 나타낸 순서도이며, 도 5는 본 발명에 적용된 관리자의 펌프 강제 구동에 따른 정보 전송 과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 무선수신부(110), 저수탱크 정보 확인부(120), 배터리 정보 확인부(130), 펌프 구동여부 판정부(140), 펌프 제어부(150), 정보 표시부(160), 정보 인터페이스부(170), 정보 저장부(180) 등을 포함하여 구성된다.

또한 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 도면에 도시하지는 않았지만, 하드웨어적으로는 프로세서, 메모리 및 이들을 연결하는 버스와 각종 인터페이스 카드 등을 포함하며, 소프트웨어적으로는 상기 메모리에 상기 프로세서를 통해서 구동할 프로그램들이 저장되어 있으며, 사용자나 네트워크상의 명령에 따라 동작을 수행하도록 사용자 인터페이스, 각종 동작프로그램의 업데이트를 관리하는 업데이트 관리부 등을 추가로 포함할 수 있다.

상기 무선수신부(110)는 상기 무선송신장치(500)로부터 소정 시간 간격마다 전송되는 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보가 포함된 무선신호를 수신하고, 상기 수신한 무선신호를 상기 저수탱크 정보 확인부(120)와 상기 배터리 정보 확인부(130)로 각각 출력하여 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 확인하도록 한다. 이때 상기 저수탱크 관리 장치(100)와 상기 무선송신장치(500)는 사전에 정해진 고유한 소정 대역의 주파수를 통해서 상기 무선신호를 송수신할 수 있다.

상기 저수탱크 정보 확인부(120)는 상기 무선수신부(110)로부터 제공받은 무선신호로부터 상기 저수탱크의 현재 수위 정보를 확인하고, 상기 확인한 저수탱크의 현재 수위 정보를 상기 펌프 구동여부 판정부(140)로 출력한다.

상기 배터리 정보 확인부(130)는 상기 무선수신부(110)로부터 제공받은 무선신호로부터 배터리 상태 정보를 확인하고, 상기 확인한 배터리 상태 정보를 상기 펌프 구동여부 판정부(140)로 출력한다.

한편, 상기 무선수신부(100), 저수탱크 정보 확인부(120) 및 배터리 정보 확인부(130)는 하나로 통합하여 구성할 수 있다.

상기 펌프 구동여부 판정부(140)는 상기 저수탱크 정보 확인부(120)에서 확인한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 상기 배터리 정보 확인부(130)에서 확인한 상기 무선송신장치(500)의 배터리 상태 정보를 토대로 상기 펌프(200)의 구동여부를 판정하고, 상기 판정한 결과를 상기 펌프 제어부(150)로 출력한다.

도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면, 상기 펌프 구동여부 판정부(140)는 상기 저수탱크에 담긴 물이 제1 기준수위와 제2 기준수위 사이를 항상 유지할 수 있도록 상기 펌프(200)의 구동을 판정한다. 즉 상기 펌프 구동여부 판정부(140)는 상기 저수탱크의 현재 수위가 저수용량의 80%로 정해진 제1 기준수위 이상이 되면 상기 펌프(200)의 구동을 중지하도록 판정하며, 상기 저수탱크의 현재 수위가 저수용량의 50%로 정해진 제2 기준수위 이하가 되면 상기 펌프(200)가 구동되도록 판정하는 것이다.

여기서, 본 발명에서는 상기 제1 기준수위는 상기 저수탱크의 저수용량의 80%로 설정하고, 상기 제2 기준수위는 상기 저수탱크의 저수용량의 50%로 설정하는 것을 예로 하여 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 상황에 따라 변동하여 설정할 수 있음을 밝혀둔다.

한편, 상기 펌프 구동여부 판정부(140)는 배터리 상태 정보를 토대로 상기 펌프(200)를 강제로 구동하도록 판정하고, 상기 판정한 결과를 상기 펌프 제어부(150)로 출력할 수 있다.

이를 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면, 상기 펌프 구동여부 판정부(140)는 상기 무선송신장치(500)로부터 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보로부터 현재 수위가 제2 기준수위인 50% 내지 제1 기준수위인 80% 사이인지를 판단한다(S110).

상기 S110 단계에서 판단한 결과 상기 저수탱크의 현재 수위가 제2 기준수위인 50% 내지 제1 기준수위인 80% 사이이면, 상기 펌프 구동여부 판정부(140)는 상기 무선송신장치(500)로부터 수신한 배터리 상태 정보를 확인하고(S120), 상기 확인한 배터리 상태 정보가 임계값보다 작은지를 판단한다(S130). 이때 상기 임계값은 배터리의 20% 용량을 기준으로 설정된 값으로서, 사용 환경에 따라 다르게 설정할 수 있음을 밝혀둔다.

상기 S130 단계에서 판단한 결과 상기 배터리 상태 정보가 상기 임계값보다 작으면, 상기 펌프 구동여부 판정부(140)는 상기 펌프(200)를 강제적으로 구동하도록 판정하고, 상기 판정한 결과를 상기 펌프 제어부(150)로 출력한다(S140).

즉 상기 저수탱크의 현재 수위가 상기 펌프(200)를 구동하기 위한 제2 기준수위 이하가 아니어도, 상기 배터리 상태 정보가 상기 임계값 이하이면 상기 펌프(200)를 강제적으로 구동하도록 함으로써, 상기 배터리가 방전되어 구동을 멈추지 않도록 하는 것이다.

또한, 상기 펌프 구동여부 판정부(140)는 상기 정보 인터페이스부(170)를 통해 상기 관리자 단말(600)로부터 입력되는 소정 시간동안의 펌프 강제 구동 명령에 따라 상기 펌프(200)를 구동하도록 판정하고, 상기 판정한 결과를 상기 펌프 제어부(150)로 출력할 수 있다. 즉 관리자가 관로나 저수탱크가 동절기 추위로 인해 얼었는지, 현재 배터리 상태가 어떠한지 등을 수시로 확인할 때 사용할 수 있도록 하는 것이다.

이를 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하면, 상기 펌프 구동여부 판정부(140)는 관리자의 조작에 의해 상기 펌프(200)를 강제로 구동하기 위한 펌프 강제 구동명령이 입력되는지를 판단하고(S210), 상기 펌프 강제 구동명령이 입력되면 상기 펌프(200)가 소정 시간동안 강제로 구동하도록 판정하며(S220), 상기 S220 단계의 판정결과를 토대로 상기 펌프 제어부(150)의 제어를 통해서 상기 펌프(200)가 강제로 구동된다(S230).

이에 따라 상기 무선송신장치(500)는 상기 소수력 발전기(300)가 동작되는지를 판단하고(S240), 상기 소수력 발전기(300)의 동작이 확인되면 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송함으로써, 관리자가 확인할 수 있도록 한다(S250).

상기 펌프 제어부(150)는 상기 펌프 구동여부 판정부(140)에서 판정한 결과를 토대로 상기 펌프(200)의 구동을 제어한다.

또한 상기 펌프 제어부(150)는 관리자의 이벤트 조작에 의해 상기 펌프 구동여부 판정부(140)에서 판정한 결과를 토대로 상기 펌프(200)를 소정 시간동안 강제적으로 구동하도록 제어할 수 있다. 이때 상기 펌프(200)를 소정 시간동안만 동작시키는 이유는 관리자에 의한 이벤트 조작을 상기 무선송신장치(500)에서 빠르게 인식하여 상기 저수탱크의 현재 수위와 배터리 상태를 실시간으로 제공할 수 있도록 하기 위함이다. 이 경우, 관리자는 상기 무선송신장치(500)로부터 실시간으로 발생한 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 정보 표시부(160)를 통해 확인하거나, 상기 관리자 단말(600)을 통해 확인함으로써, 상기 저수탱크의 상태를 즉각적으로 확인할 수 있게 된다.

상기 정보 표시부(160)는 상기 저수탱크 관리 장치(100)에 구비된 적어도 하나 이상의 LED, LCD 패널 등으로서, 상기 저수탱크 정보 확인부(120)에서 확인한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보, 상기 배터리 정보 확인부(130)에서 확인한 배터리 상태 정보, 상기 펌프(200)의 구동 상태 등을 숫자, 문자, 그래픽 또는 이들의 조합을 포함한 형태로 표시한다.

또한 상기 정보 표시부(160)는 관리자의 조작에 따라 상기 정보 저장부(180)에 저장되어 있는 이전의 저수탱크 관리정보나 상기 저수탱크 관리 장치(100)의 설정 정보 등을 화면상에 표시한다.

상기 정보 인터페이스부(170)는 네트워크를 통해 접속된 상기 관리자 단말(600)의 요청에 따라 상기 저수탱크의 현재 수위 정보, 배터리 상태 정보, 상기 펌프(200)의 구동 상태 등에 대한 정보를 일정한 주기마다 제공한다.

또한 상기 정보 인터페이스부(170)는 상기 관리자 단말(600)의 요청에 따라 상기 정보 저장부(180)에 기 저장되어 있는 저수탱크의 관리정보(즉 누적하여 저장하고 있는 수위정보, 펌프 가동정보 등)를 상기 관리자 단말(600)로 제공할 수 있다.

상기 정보 저장부(180)는 상기 저수탱크 관리 장치(100)에서 사용되는 각종 동작프로그램을 저장하고 있으며, 상기 무선송신장치(500)로부터 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 누적하여 저장한다.

다음에는, 도 6과 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선송신장치의 구체적인 동작에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선송신장치의 구성을 보다 상세하게 나타낸 블록도이며, 도 7은 본 발명에 적용된 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보의 재전송 과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 무선송신장치(500)는 배터리(510), 수위 확인부(520), 무선신호 변환부(530), 송신부(540), 재전송 처리부(550), 이벤트 인식부(560) 등을 포함하여 구성된다.

또한 상기 무선송신장치(500)는 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 주기적으로 제공하기 위해서 시간을 체크하는 타이머를 추가로 포함할 수 있다.

상기 배터리(510)는 상기 무선송신장치(500)에서 사용되는 전력을 공급하는 부분으로서, 수퍼 콘덴서로 구성되어 상기 소수력 발전기(300)를 통해서 생산된 전력을 충전한다.

상기 수위 확인부(520)는 상기 수위감지센서(400)로부터 입력되는 측정값을 토대로 상기 저수탱크의 현재 수위를 확인하고, 상기 확인한 상기 저수탱크의 현재 수위에 대한 정보를 상기 무선신호 변환부(530)로 출력한다.

이때 상기 수위 확인부(520)는 상기 수위감지센서(400)의 동작을 항시 체크하여 상기 저수탱크의 현재 수위를 확인할 수 있다. 그 이외에, 현재 수위 정보를 제공할 주기가 될 때 상기 수위감지센서(400)의 동작을 체크하여 상기 저수탱크의 현재 수위를 확인할 수도 있다.

상기 무선신호 변환부(530)는 상기 수위 확인부(520)로부터 입력되는 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 상기 배터리(510)에 충전된 배터리 상태 정보를 무선신호로 변환하는 기능을 수행한다. 즉 상기 저수탱크 관리 장치(100)와 상기 무선송신장치(500) 간에 사용되는 CDMA, LTE, RF, LoRa, 비콘, 블루투스 등의 저전력 무선통신 방식에 따른 무선신호 변환을 수행하는 것이다.

상기 송신부(540)는 상기 무선신호 변환부(530)에서 변환한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 포함한 무선신호를 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 송신한다.

상기 정보 재전송부(550)는 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 전송한 이후, 상기 저수탱크에 물 공급이 기대되는 상황에서 물 공급이 이루어지지 않을 때, 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 다시 전송하는 기능을 수행한다.

이를 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하면, 상기 정보 재전송부(550)는 상기 송신부(540)를 통해 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 상기 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 전송한 이후(S310), 상기 저수탱크에 물 공급이 기대되는 상황에서, 상기 소수력 발전기(300)가 동작하는지를 판단한다(S320).

상기 S320 단계에서 판단한 결과 상기 소수력 발전기(300)가 동작하지 않으면, 상기 정보 재전송부(550)는 직전에 전송한 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 재전송한다(S330).

즉 상기 무선송신장치(500)에서 일방향으로 전송되는 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치(100)에서 수신하지 못하는 경우를 방지하도록 하는 것이다.

상기 이벤트 인식부(560)는 관리자의 펌프 강제 조작에 의해 물 공급이 이루어짐에 따라 상기 소수력 발전기(300)가 동작하면, 이벤트를 인식하여 상기 무선신호 변환부(530)에서 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 즉시 확인하여 상기 송신부(540)를 통해 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송할 수 있도록 한다.

한편 상기 이벤트 인식부(560)는 상기 저수탱크 관리 장치(100)의 제어를 통해서 상기 펌프(200)가 구동되어 상기 저수탱크로 물이 공급될 때, 상기 소수력 발전기(300)가 소정 시간동안 여러 번 동작되면, 상기 송신부(540)를 통해 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송되는 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보의 전송주기를 변경하기 위한 제어명령으로 인식하는 기능을 추가로 구성할 수 있다.

예를 들어, 상기 소수력 발전기(300)가 1분동안 동작되었다가 멈추고, 이러한 동작이 3회 반복되는 것이 확인되면, 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보에 대한 전송주기를 1분 간격으로 변경하는 것으로 인식하는 것이다.

이때 관리자가 상기 전송주기를 길게 바꾸고자 하는 경우, 관리자가 긴 시간동안 상기 펌프(200)의 구동을 강제적으로 시간을 카운팅하면서 반복하는 것이 쉽지 않다. 이 경우 본 발명에서는 변경할 전송주기의 시간을 줄여서 설정할 수 있는데, 예를 들어 10분 전송주기의 경우 상기 소수력 발전기(300)가 10초간 동작하는 것으로, 5분 전송주기의 경우 5초간 동작하는 것으로 사전에 설정해 놓고, 상기 소수력 발전기(300)가 해당 시간동안 여러 번 동작되는 것을 체크하여 전송주기의 변경을 인식할 수 있는 것이다.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템의 동작과정을 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.

우선, 농어촌이나 산간의 수도 시설이 없는 지역의 지하수가 나오는 관정에 펌프(200)를 설치하고, 상기 펌프(200)의 구동을 총괄적으로 제어하는 저수탱크 관리 장치(100)를 전기적으로 접속한다.

또한 상기 펌프(200)와 원거리에 설치된 저수탱크 사이를 관로를 통해 연결하고, 상기 저수탱크측의 관로에 소수력 발전기(300)를 설치하고, 상기 저수탱크의 내부에 수위감지센서(400)를 설치하며, 상기 저수탱크의 외측에 무선송신장치(500)를 설치한다.

이렇게 저수탱크 관리 시스템을 구축한 상태에서, 상기 저수탱크 관리 장치(100)에서 관정에 설치된 상기 펌프(200)를 구동하면, 관로를 통해 상기 저수탱크로 물이 공급된다(S410).

이에 따라 상기 저수탱크측의 관로상에 설치된 상기 소수력 발전기(300)가 물이 공급되는 힘에 의해 자체적으로 전력을 생산하고, 상기 생산한 전력으로 상기 무선송신장치(500)의 배터리가 충전된다(S420).

이어서, 상기 무선송신장치(500)는 미리 설정된 주기가 되면, 상기 수위감지센서(400)를 통해 상기 저수탱크의 현재 수위 정보를 확인하고, 상기 소수력 발전기(300)를 통해 충전한 배터리 상태 정보를 확인한다(S430).

또한 상기 무선송신장치(500)는 상기 S430 단계에서 확인한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 무선신호로 변환하여 상기 소수력 발전기(300)로 생산한 전력을 이용하여 상기 저수탱크 관리 장치(100)로 전송한다(S440).

그러면, 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 상기 무선송신장치(500)로부터 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 수신하는 정보 수신 단계를 수행하고(S450), 상기 수신한 저수탱크의 현재 수위 정보를 토대로 상기 펌프(200)의 구동여부를 판정하는 펌프 구동여부 판정 단계를 수행하여(S460), 상기 펌프(200)의 구동이 필요한지를 판단한다(S470).

상기 S470 단계의 판단결과 상기 펌프(200)의 구동이 필요하면, 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 관정에 설치된 상기 펌프(200)의 구동을 제어하여 상기 저수탱크로 물을 공급하는 S410 단계 이후를 수행하며, 상기 S470 단계의 판단결과 상기 펌프(200)의 구동이 필요하지 않으면, 현재 구동중인 상기 펌프(200)의 구동을 중지하는 제어를 수행하여 상기 저수탱크로 물이 공급되지 않도록 한다(S480).

예를 들어 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 상기 펌프(200)가 동작되는 동안, 상기 S450 단계를 통해 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보가 미리 설정된 제1 기준수위 이상이 되면 상기 펌프(200)의 구동을 중지하도록 제어하고, 상기 펌프(200)가 동작되지 않는 동안, 상기 S450 단계를 통해 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보가 미리 설정된 제2 기준수위 이하가 되면 상기 펌프(200)의 구동을 시작하도록 제어하는 것이다.

이렇게 상기 펌프(200)의 구동을 제어하는 과정에서, 상기 저수탱크 관리 장치(100)는 상기 저수탱크의 관리가 종료되는지를 판단하여(S490), 상기 저수탱크의 관리가 종료될 때까지 상기 저수탱크의 물 공급을 제어한다.

이처럼, 본 발명은 상기 저수탱크 관리 장치에서 상기 무선송신장치로부터 제공받은 현재 수위에 대한 정보를 토대로 펌프의 구동을 제어하여 상기 저수탱크로의 물 공급을 정밀하게 수행할 수 있으며, 주민들이 상기 저수탱크로부터 물을 안정적으로 공급받을 수 있어 편의성이 크게 증대된다.

또한 본 발명은 기상 상황에 따라 민감한 태양광이나 풍력을 이용하지 않고 상기 저수탱크에 물을 공급하는 것만으로 안정적인 전력 생산이 가능하며, 전기 설비를 별도로 설치할 필요가 없어 유지 보수에 따른 비용을 절감할 수 있다.

또한 본 발명은 배터리 방전으로 인해 상기 무선송신장치가 동작되지 않는 것을 방지할 수 있고, 저수탱크의 상태를 확인하고자 하는 관리자의 펌프 조작에 따라 상기 무선송신장치로부터 현재의 수위와 배터리 상태 정보를 즉시 제공받을 수 있어 저수탱크의 상태를 용이하게 파악할 수 있으며, 상기 무선송신장치에서의 일방향 전송으로 인해 발생할 수 있는 상기 저수탱크 관리 장치의 수신에러를 줄일 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.

100 : 저수탱크 관리 장치 110 : 무선수신부
120 : 저수탱크 정보 확인부 130 : 배터리 정보 확인부
140 : 펌프 구동여부 판정부 150 : 펌프 제어부
160 : 정보 표시부 170 : 정보 정보 인터페이스부
180 : 정보 저장부 200 : 펌프
300 : 소수력 발전기 400 : 수위감지센서
500 : 무선송신장치 510 : 배터리
520 : 수위 확인부 530 : 무선신호 변환부
540 : 송신부 550 : 정보 재전송부
560 : 이벤트 인식부 600 : 관리자 단말

Claims

소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템에 있어서,
무선송신장치로부터 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 수신하는 무선수신부;
상기 수신한 저수탱크의 현재 수위 정보를 토대로 펌프의 구동여부를 판정하는 펌프 구동여부 판정부; 및
상기 판정한 결과를 토대로 상기 펌프의 구동을 제어하는 펌프 제어부;를 포함하며,
상기 무선송신장치는, 상기 펌프의 구동에 따라 상기 저수탱크로 물이 공급되는 과정에서, 상기 저수탱크측의 관로상에 설치된 소수력 발전기를 통해서 자체적으로 생산한 전원을 사용하여, 상기 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 시스템으로 전송하며,
상기 무선송신장치는, 관리자의 조작에 의해 상기 펌프가 소정 시간동안 강제 구동되어, 상기 소수력 발전기의 동작이 확인되면, 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 시스템으로 전송하여, 상기 관리자가 상기 저수탱크의 상태를 즉시 확인하도록 하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 펌프 구동여부 판정부는,
상기 펌프가 동작되는 동안, 상기 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보를 참조하여, 현재 수위가 기 설정된 제1 기준수위 이상이 되면 상기 펌프의 구동을 중지하도록 판정하며,
상기 펌프가 동작되지 않는 동안, 상기 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보를 참조하여, 현재 수위가 기 설정된 제2 기준수위 이하가 되면 상기 펌프의 구동을 시작하도록 판정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템은,
상기 수신한 무선신호로부터 배터리 상태 정보를 확인하는 배터리 정보 확인부;를 더 포함하며,
상기 펌프 구동여부 판정부는,
상기 저수탱크의 현재 수위가 상기 제2 기준수위 이하가 아니어도, 상기 확인한 배터리 상태 정보가 기 설정된 임계값 이하이면 상기 펌프를 강제로 구동하도록 판정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 무선송신장치는,
상기 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 시스템으로 전송한 이후, 상기 소수력 발전기가 동작하지 않으면, 직전에 전송한 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 재전송함으로써, 상기 저수탱크 관리 시스템에서 상기 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보의 수신에러가 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 시스템.
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저수탱크 관리 장치에서, 무선송신장치로부터 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 수신하는 정보 수신 단계;
상기 수신한 저수탱크의 현재 수위 정보를 토대로 펌프의 구동여부를 판정하는 펌프 구동여부 판정 단계; 및
상기 판정한 결과를 토대로 상기 펌프의 구동을 제어하는 펌프 구동 단계;를 포함하며,
상기 무선송신장치는, 상기 펌프의 구동에 따라 상기 저수탱크로 물이 공급되는 과정에서, 상기 저수탱크측의 관로상에 설치된 소수력 발전기를 통해서 자체적으로 생산한 전원을 사용하여, 상기 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치로 전송하며,
상기 무선송신장치는, 관리자의 조작에 의해 상기 펌프가 소정 시간동안 강제 구동되어, 상기 소수력 발전기의 동작이 확인되면, 상기 저수탱크의 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 상기 저수탱크 관리 장치로 전송하여, 상기 관리자가 상기 저수탱크의 상태를 즉시 확인하도록 하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 펌프 구동여부 판정 단계는,
상기 저수탱크 관리 장치에서, 상기 펌프가 동작되는 동안, 상기 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보를 참조하여, 현재 수위가 기 설정된 제1 기준수위 이상이 되면 상기 펌프의 구동을 중지하도록 판정하는 단계; 및
상기 펌프가 동작되지 않는 동안, 상기 수신한 상기 저수탱크의 현재 수위 정보를 참조하여, 현재 수위가 기 설정된 제2 기준수위 이하가 되면 상기 펌프의 구동을 시작하도록 판정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 방법은,
상기 저수탱크 관리 장치에서, 상기 수신한 무선신호로부터 배터리 상태 정보를 확인하는 배터리 정보 확인 단계;를 더 포함하며,
상기 펌프 구동여부 판정 단계는,
상기 저수탱크의 현재 수위가 상기 제2 기준수위 이하가 아니어도, 상기 확인한 배터리 상태 정보가 기 설정된 임계값 이하이면 상기 펌프를 강제로 구동하도록 판정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 방법은,
상기 무선송신장치에서 상기 저수탱크 관리 장치로 상기 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 전송한 이후, 상기 소수력 발전기가 동작하지 않으면, 직전에 전송한 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보를 재전송함으로써, 상기 저수탱크 관리 장치에서 상기 현재 수위 정보와 배터리 상태 정보의 수신에러가 발생하지 않도록 하는 정보 재전송 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전기를 이용한 저수탱크 관리 방법.
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