KR102297324B1 - 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 무선 현장제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 무선 현장제어장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수위측정기의 무선 현장제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선전력 송신기로부터 송신되는 무선전력을 수신하고, 수신된 무선전력에 기반한 구동전원에 의해 동작 및 무선 데이터통신을 수행하며, 도로 주변의 도로 시설물에 설치되는 센서를 통해 측정되는 측정데이터를 획득하여 관리장치로 제공하는 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 무선 현장제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 무선 현장제어장치 및 그 제어방법{Wireless local control apparatus with wireless power transfer function of water level measurement system and control method thereof}
본 발명은 수위측정기의 무선 현장제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선전력 송신기로부터 송신되는 무선전력을 수신하고, 수신된 무선전력에 기반한 구동전원에 의해 동작 및 무선 데이터통신을 수행하며, 도로 주변의 도로 시설물에 설치되는 센서를 통해 측정되는 측정데이터를 획득하여 관리장치로 제공하는 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 무선 현장제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로에는 하수의 범람을 관리하기 위해 하수관로를 흐르는 하수의 수위, 유량 등을 계측하기 위한 수위/유량 계측 시스템, 상수관로를 흐르는 상수의 유량 등을 계측하기 위한 상수 유량 계측 시스템 등이 설치되고 있다.
이러한 도로 시설 중 하나인 시스템들의 현장 제어, 예를 들면 수위 계측 시스템의 해당 수위 측정 위치의 맨홀 근처에 설치되어 중앙관제센터의 제어를 받아 또는 일정 주기로 하수의 수위를 측정하여 중앙관제 센터로 전송하도록 현장 제어를 수행하는 수위 측정 현장제어장치(Local Control Apparatus: 통상적으로 현장제어반(Local Control Panel)이라 함) 등과 같은 다양한 현장제어장치가 도로 위에 설치된다.
도 1은 일반적인 수위 계측 시스템의 현장제어장치 설치 일례를 나타낸 도면이다. 도 1의 참조부호 1은 전력선 및 통신선이 연결되는 전신주, 가로등, 건물 등의 시설물로, 이하 전력 통신 포인트(Power and Communication Point) 또는 전력 포인트(Power Point)라 한다. 그리고 도 1의 참조부호 2는 하수관로, 상수관로 등의 도로 시설물이고, 10은 현장제어장치이며, 20은 맨홀이다.
도 1을 참조하면, 종래 현장제어장치(10)는 전력 통신 포인트(1)의 전력선에 연결되는 전력 공급선을 통해 전력을 공급받거나 태양광 패널에 연결되는 통신 포인트(1)에 연결되어 태양광 패널의 전력을 공급받아 동작하고, 전력 통신 포인트(1)의 통신선에 연결되어 중앙관제센터와 데이터통신을 수행할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 도로 시설물이 관로인 경우, 현장제어장치(10)는 맨홀(20) 등의 내측 공간부(21)로 연결되는 센서선을 구비하고 센서선 끝에 수위측정센서(11)를 설치하여 관로인 도로 시설물(2)을 흐르는 하수의 수위 또는 상수의 유량을 측정하여 수위 또는 유량을 모니터링하고, 측정된 수위 또는 유량 측정데이터를 중앙관제센터로 전송한다.
이러한 현장제어장치가 맨홀 주변에 설치됨에 따라 도로가 혼잡해질 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 기존 현장제어장치는 전력선 및 통신선을 전력 통신 포인트(1)의 해당 선에 연결하여야 하므로 그 설치가 복잡하고 시간이 많이 소요되며, 공사 및 시간의 흐름에 따라 선이 훼손될 수 있는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-2160029호 [지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반](이하 "선행기술"이라 함)은 지하 시설물의 계측을 위해 전력선의 연결 없이도 동작할 수 있도록 배터리를 구비하고, 무선통신수단을 구비하여 유선 통신선을 연결하지 않고도 측정한 데이터를 전송할 수 있는 기술을 개시하고 있다.
상술한 바와 같이 선행기술은 배터리를 사용하므로 배터리의 전력이 방전되기 전에 관리자가 배터리를 교체하거나 전력선을 연결하여 배터리를 충전하여야 한다.
따라서 전자의 경우 번거로운 문제점이 있고, 후자의 경우 전력선을 전력 포인트로부터 끌어와야 하므로 종래와 동일한 문제점이 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-2160029호(2020.09.25.공고)
따라서 본 발명의 목적은 무선전력 송신기로부터 송신되는 무선전력을 원거리에서 수신하고, 수신된 무선전력에 기반한 구동전원에 의해 동작 및 무선 데이터통신을 수행하며, 도로 주변의 도로 시설물에 설치되는 센서를 통해 측정되는 측정데이터를 획득하여 관리장치로 제공하는 원거리 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 무선 현장제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원거리 무선전력 수신 기능을 가지는 맨홀 무선 현장제어장치는: 전력선이 통과하거나 태양광 패널이 설치되어 있는 전력 포인트에 설치되어 상기 전력선 및 태양광 패널 중 어느 하나를 통해 전송되는 전력을 자기공진, 전자기파 및 레이저 방식 중 어느 한 방식에 따른 무선전력으로 변환하여 송신하는 무선전력 송신기; 및 상기 전력 포인트와 인접하되 상기 무선전력 송신기와 떨어진 거리에 설치되어 상기 무선전력을 자기공진, 전자기파 및 레이저 방식 중 상기 무선전력 송신기에 대응하는 어느 한 방식에 따라 수신받아 구동전원을 생성하고, 상기 구동전원에 의해 동작하여 계측 대상의 상태를 측정하고, 상태 측정에 따른 측정 데이터를 관리장치로 전송하는 현장제어부를 포함하되, 상기 현장제어부는, 도로 시설물의 계측 대상의 상태를 측정하여 측정 데이터를 출력하는 센서 제어부; 무선전력 수신 안테나를 포함하여 전력 포인트에 설치된 무선전력 송신기가 송신하는 무선전력을 수신하여 출력하는 무선전력 수신부; 상기 무선전력에 따른 구동전원을 인가받아 동작하여 유무선 데이터통신망에 무선접속하고, 상기 유무선 데이터통신망에 접속한 관리장치와 통신을 수행하는 무선 통신부; 및 상기 무선전력에 따른 구동전원을 인가받아 동작하여 상기 센서 제어부를 통해 상기 계측 대상의 상태를 측정하고, 측정된 상기 측정 데이터를 상기 무선통신부를 통해 상기 관리장치로 전송하는 제어모듈을 포함하되, 상기 센서 제어부는, 상기 하수의 수위, 유량 및 상수관로의 상수의 유량 중 어느 하나를 측정한 상기 측정데이터를 상기 제어모듈로 출력하고, 상기 도로 시설물의 계측 대상은 하수관로의 하수의 수위, 유량 및 상수관로의 상수의 유량 중 어느 하나이며, 상기 현장제어부는, 맨홀에 구성되되, 상기 맨홀의 맨홀 뚜껑은, 상기 맨홀을 덮도록 구성되고 상부에 상기 무선전력 수신 안테나가 삽입되는 상기 수신 안테나에 대응하는 수의 홈을 구비하는 베이스부; 및 상기 무선전력을 투과시키고, 상기 홈과 상기 홈에 삽입된 무선전력 수신 안테나를 덮도록 구성되는 안테나 보호부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 현장제어부는, 일정 용량의 전력을 저장하는 배터리; 상기 무선전력 수신부로부터 출력되는 무선전력을 입력받아 충전전류를 생성하여 상기 배터리로 출력하여 상기 배터리를 충전시키는 충전부; 및 상기 배터리에 저장된 전력에 대한 전원을 입력받아 상기 센서 제어부, 무선통신부 및 제어모듈에 필요한 구동전원을 생성하여 출력하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원거리 무선전력 수신 기능을 가지는 맨홀 무선 현장제어장치의 제어방법은: 전력선이 통과하거나 태양광 패널이 설치되어 있는 전력 포인트에 설치된 무선전력 송신기가 무선전력을 현장제어부 방향으로 송신하는 무선전력 송신 과정; 상기 현장제어부가 상기 무선전력을 수신받아 출력하는 무선전력 수신 과정; 및 상기 현장제어부가 상기 수신된 무선전력으로부터 구동전원을 생성하여 계측 대상의 상태를 측정하고, 측정에 따른 측정데이터를 관리장치로 전송하는 현장제어 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 현장제어 과정은, 상기 수신된 무선전력에 대응하는 충전전류를 생성하여 배터리로 출력하여 배터리를 충전하는 배터리 충전 단계; 상기 배터리에 저장된 전원을 무선통신부, 센서 제어부 및 제어모듈이 필요로 하는 구동전원으로 변환하는 구동전원 생성 단계; 및 계측 대상의 상태를 측정하고, 측정에 따른 측정 데이터를 관리장치로 전송하는 현장제어 동작 단계를 포함하고, 상기 현장제어 동작 단계는, 상기 배터리의 잔여 전력량을 측정하는 배터리 잔여 전력량 측정 단계; 상기 배터리의 잔여 전력량이 제1기준치를 초과하면 충전부를 오프하여 충전을 종료하고, 상기 배터리의 잔여 전력량이 제2기준치 미만이면 상기 충전부를 온하여 상기 배터리의 충전을 개시하는 충전 제어 단계; 및 계측 대상의 상태를 측정하고, 측정에 따른 측정 데이터를 관리장치로 전송하는 현장제어 수행 단계를 포함하며, 상기 충전 제어 단계는, 상기 배터리의 잔여 전력량이 제1기준치를 초과하는지를 판단하는 충전 여부 판단 단계; 상기 배터리 잔여 전력량이 제1기준치를 초과하면 충전부를 오프하는 충전 중단 단계; 상기 충전부가 오프되면 무선전력 송신 중단 요청 정보를 무선전력 송신기로 전송하여 무선전력의 송신을 중단시키는 무선전력 송신 중단 요청 단계; 상기 배터리의 잔여 전력량이 제2기준치 미만이면 상기 충전부를 온하여 상기 배터리의 충전을 개시하는 충전 개시 단계; 및 상기 충전부의 온 시 상기 무선전력 송신기로 무선전력 송신 재개 요청 정보를 전송하여 무선전력의 송신을 요청하는 무선전력 송신 재개 요청 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 현장제어장치를 맨홀 내측에 구성함으로써 기존 도로 위에 설치되는 시설물을 없앨 수 있고, 이로 인해 도로를 혼잡도를 줄일 수 있어 깨끗한 도로를 만들 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 자기공진(공명), 전자기파 및 레이저 방식 중 어느 하나의 무선전력전송 기술을 적용하므로 현장제어장치의 별도의 유선 통신선 및 전력선을 전력 통신 포인트에 연결하지 않아도 되므로 설치가 간편하고 전력선, 통신선 등의 단선으로 인한 현장제어장치의 고장을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배터리를 구비하여 수신되는 무선전력을 저장하여 사용할 수 있으므로 시스템에 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 효과가 있으며, 무선전력에 의해 배터리를 충전하므로 배터리를 교체할 필요가 없는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 일실시예에 따라 맨홀 뚜껑의 상부에 맨홀 뚜껑과 일체화되는 무선전력 수신 안테나를 구성하는 경우, 맨홀 내부에서도 무선전력 수신을 용이하게 하여 무선전력 수신 효율 및 무선충전 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 일실시예에 따라 무선전력 수신 안테나를 맨홀 뚜껑의 상부에 맨홀 뚜껑과 일체로 구성하되, 맨홀 뚜껑 상부 표면에 무선전력 수신 안테나가 삽입되어 노출되도록 구성하여, 상기 자기공진, 전자기파 또는 레이저 방식의 취약점인 장애물에 의한 무선전력전송 효율 저하를 방지하고, 그 상부를 무선전력 신호가 통과하기 쉬우면서도 단단한 재질의 보호커버를 구성함으로써 무선전력 수신 안테나의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 수위 계측 시스템의 현장제어장치 설치 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 무선 현장제어장치의 설치 일례를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치의 현장제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치의 현장제어부가 설치되는 맨홀의 맨홀 뚜껑의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 현장제어부의 무선전력 수신 안테나가 설치된 맨홀 뚜껑의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 현장제어부의 무선전력 수신 안테나가 설치된 맨홀 뚜껑의 수직 단면도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 현장제어부의 무선전력 수신 안테나가 설치된 맨홀 뚜껑의 수직 단면도를 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치의 설치 일례를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치는 무선전력 송신기(100) 및 현장제어부(300)를 포함한다.
무선전력 송신기(100)는 전력선이 통과하는 전신주, 가로등, 건물 등의 전력 포인트(1) 또는 태양광 패널이 설치되어 전력을 생산하는 전력 포인트(1)에 설치되어 전력선 또는 태양광 패널에 의해 공급되는 전력을 상기 자기공진 방식, 전자기파 방식 중 어느 하나의 방식에 따라 무선전력으로 변환하여 송신한다.
또한, 무선전력 송신기(100)의 무선전력 안테나(미도시)는 지향성 안테나인 것이 바람직하며, 상기 현장제어부(300) 방향으로 무선전력이 전송되도록 배치되는 것이 바람직할 것이다.
현장제어부(300)는 상기 전력 포인트(1)로부터 인접한 맨홀(200) 내측 공간부(210), 하수관로 토구(방류구), 하천 등에 설치될 수 있으며, 그 설치 위치는 유동적이 될 수 있을 것이다.
현장제어부(300)는 실시 예에 따라 맨홀의 측면 벽부, 방류구 천장, 방류구 측면 벽부 등에 설치되는 거치대(230)에 배치될 수도 있고, 도 2와 같이 맨홀 뚜껑(220)의 하부면에 고정되는 거치대(230)에 배치될 수도 있을 것이다.
상기 무선전력 송신기(100)와 현장제어부(300)의 거리는 무선전력 효율을 고려하여 가능한 한 인접한 거리 내에 배치하는 것이 바람직할 것이다.
상기 현장제어부(300)는 유무선 데이터통신망(미도시)에 무선으로 접속하여 유무선 데이터통신망을 통해 관리장치에 접속하거나, 직접 무선으로 관리장치에 접속할 수 있을 것이다.
상기 유무선 데이터통신망은 와이파이(WiFi)망을 포함하는 인터넷망, 3세대(3 Generation: 3G), 4G, 5G 등의 이동통신망, 와이브로망 등 중 어느 하나로 구성되거나 둘 이상이 결합되어 있는 데이터통신망일 수 있을 것이다.
상기 관리장치는 상기 유무선 데이터통신망에 접속해 있는 원거리의 중앙관제센터의 관리서버일 수도 있고, 관리자의 모바일 단말기일 수도 있을 것이다.
관리장치와 직접 무선통신을 수행하기 위해 상기 현장제어부(300)는 블루투스(Bluetooth), 와이파이 다이렉트(WiFi Direct) 등의 근거리 무선통신기술이 적용될 수 있을 것이다.
무선전력 송신기(100) 또한 유무선 데이터통신망에 유선 및 무선 중 어느 하나로 연결될 수 있는 통신 수단 및 현장제어부(300)에 직접 무선으로 연결되어 근거리 무선통신을 수행할 수 있는 근거리 무선통신 수단을 포함할 수도 있을 것이다.
상기 현장제어부(300)는 상기 무선전력 송신기(100)가 송신하는 무선전력을 자기공진, 전자기파 및 레이저 방식 중 어느 한 방식에 따라 수신하여 구동전원으로 변환하고, 변환된 구동전원에 의해 동작하여 계측 대상의 상태를 측정하고, 상태 측정에 따른 측정 데이터를 관리장치로 전송한다.
즉, 상기 현장제어부(300)는 하수관로, 상수관로 등의 도로 시설물(2)의 하수 수위, 하수 유량, 상수 유량, 상수관 수압 등의 계측 대상을 측정하기 위한 센서 수단을 포함하여 계측 대상의 상태를 측정하고, 측정된 측정데이터를 관리장치(미도시)로 전송한다.
도 3은 본 발명에 따른 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치의 현장제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 맨홀 무선 현장제어장치의 현장제어반(300)은 제어모듈(310), 무선통신부(320), 센서 제어부(330), 무선전력 수신부(340) 및 전원부(370)를 포함하고, 실시 예에 따라 충전부(350), 배터리(360) 및 외부기기 인터페이스부(380)를 더 포함할 수 있을 것이다.
제어모듈(310)은 본 발명의 현장제어부(300)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어모듈(310)의 상세 동작은 다른 구성을 먼저 설명한 후 상세히 설명한다.
무선통신부(320)는 유무선 데이터통신망에 무선으로 접속할 수 있는 원거리 무선통신수단 및 근거리의 무선전력 송신기(100) 및 관리장치와 직접 무선 연결되어 근거리 무선통신을 수행할 수 있는 근거리 무선통신 수단 중 어느 하나 이상을 포함하여 관리장치와 데이터통신을 수행한다.
센서 제어부(330)는 도로 시설물의 계측 대상의 상태를 측정하여 측정 데이터를 제어모듈(310)로 출력한다. 상기 도로 시설물이 하수관로이고, 계측 대상이 하수인 경우를 예를 들면, 센서 제어부(330)는 수위센서(301)를 통해 하수의 수위를 측정하고, 측정된 수위값을 측정 데이터로서 제어모듈(310)로 출력한다.
무선전력 수신부(340)는 무선전력 수신 안테나(341)를 포함하고, 자기공진, 전자기파 및 레이저 방식 중 어느 한 방식에 따라 무선전력 송신기(100)가 송신하는 무선전력을 수신하여, 실시 예에 따라 충전부(350) 또는 전원부(370)로 출력한다.
상기 무선전력 수신부(340)는 수신되는 무선전력에 의해 독립적으로 동작하도록 구성될 수도 있고, 제어모듈(310)의 제어를 받아 동작하도록 구성될 수도 있을 것이다.
충전부(350)는 실시예에 따라 구성되어 상기 무선전력 수신부(340)로부터 출력되는 무선전력을 충전전류로 변환하여 배터리(360)를 충전한다.
배터리(360)는 임의 전압 및 전류를 가지는 전력을 일정 용량 저장하고, 현장제어부(300)의 구동 시 상기 전압 및 전류를 전원부(370)로 공급한다.
전원부(370)는 실시 예에 따라 무선전력 수신부(340)로부터 무선전력을 수신받아 무선통신부(320), 센서 제어부(330), 외부기기 인터페이스부(380) 및 제어모듈(310)이 동작하는 데 필요한 동작전원을 각각의 구성으로 공급한다.
다른 실시예에 따라 전원부(370)는 배터리(360)로부터 공급되는 전원을 공급받아 무선통신부(320), 센서 제어부(330), 외부기기 인터페이스부(380) 및 제어모듈(310)이 동작하는 데 필요한 동작전원을 생성하여 각각의 구성으로 공급한다.
외부기기 인터페이스부(380)는 관리장치 등의 외부기기와 유선으로 연결되어 제어모듈(310)과 외부기기 간 데이터통신을 수행할 수 있도록 한다. 데이터통신 방식으로는 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus: USB) 등이 적용될 수 있을 것이다.
제어모듈(310)은 전원부(370)를 통해 수신되는 무선전력에 기반한 동작전원을 인가받아 동작하여 센서 제어부(330)를 통해 도로 시설물의 계측 대상의 상태에 대한 측정 데이터를 획득하여 저장하고, 저장된 측정 데이터를 무선통신부(320) 및 외부기기 인터페이스부(380) 중 어느 하나를 통해 관리장치로 전송한다.
한편, 제어모듈(310)은 전원부(370)를 통해 배터리(360)의 잔여 전력량을 모니터링하고, 잔여 전력량이 미리 설정된 제1기준치를 초과하면 충전부(350)를 오프하여 배터리(360)의 충전을 종료하고, 잔여 전력량이 미리 설정된 제2기준치 미만이면 상기 충전부(350)를 구동하여 배터리(360)를 충전한다. 상기 제1기준치와 제2기준치는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있으나, 다른 것이 바람직할 것이다. 즉 제1기준치는 배터리(360)의 전체 전력량의 상위 90% 이상에서 결정되는 것이 바람직하고, 제2기준치는 배터리(360)의 전체 전력량의 하위 30% 내지 50% 사이에서 결정되는 것이 바람직할 것이다. 상기 제1기준치와 제2기준치 기준은 측정기기의 운영 방식에 따라 다르게 설정될 수 있다.
또한, 제어모듈(310)은 상기 충전부(350)의 오프 시 무선통신부(320) 및 유무선 데이터통신망, 또는 무선통신부(320)를 통해 직접 무선전력 송신기(100)로 무선전력 송신 중단 요청 정보를 전송하고, 충전부(350)의 온 시 무선전력 송신 재개 요청 정보를 전송하도록 구성될 수도 있을 것이다.
무선전력 송신기(100)는 무선전력 송신 중단 요청 정보의 수신 시 무선전력의 송신을 중단하고, 무선전력 송신 재개 요청 정보의 수신 시 무선전력의 송신을 재개한다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치의 현장제어부(300)가 설치되는 맨홀의 맨홀 뚜껑(220)의 일례를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치의 현장제어부(300)의 무선전력 수신 안테나(341)가 설치된 맨홀 뚜껑의 평면도를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치의 현장제어부(300)의 무선전력 수신 안테나(341)가 설치된 맨홀 뚜껑(220)의 수직 단면도를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치의 현장제어부(300)의 무선전력 수신 안테나(341)가 설치된 맨홀 뚜껑의 수직 단면도를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 도 3의 무선전력 수신부(340)의 무선전력 수신 안테나(341)는 현장제어부(300)에서 외부로 돌출되도록 구성될 수 있을 것이다. 이 경우, 무선전력 수신 안테나(341)로 무선전력 송신기(100)에서 송신되는 무선전력의 수신 효율을 높이기 위해 맨홀 뚜껑(220)은 도 4와 같이 상부에 홀(230)이 많이 형성되는 것이 바람직할 것이다.
도 4와 같이 맨홀 뚜껑(220)에 홀(230)이 많이 형성되어 있어도 무선전력 수신 효율은 떨어질 수 있으며, 도로 시설물의 종류에 따라 맨홀 뚜껑(220)은 밀폐형으로 구성되어야 할 수도 있을 것이다.
이러한 점을 고려하여 무선전력 수신 안테나(341)는 맨홀 뚜껑(220)의 상부면에 다양한 형태로 하나 이상 구성될 수 있을 것이다.
도 5에서와 같이 두 개의 무선전력 수신 안테나(341-1, 341-2)가 직교하도록 구성될 수도 있고, 하나 이상의 무선전력 수신 안테나(341)가 중첩되지 않는 소용돌이 형상, 사행 형상 등으로 형성될 수도 있을 것이다.
상기 무선전력 수신 안테나(341)는 맨홀 뚜껑(220)의 주물 시 맨홀(200)의 맨홀 공간부(210)의 상부를 덮는 베이스부(240)의 상부면에 일체로 구성되도록 구성될 수도 있을 것이다. 이때 무선전력 수신 안테나(341)를 통해 수신되는 무선전력이 전송될 전송라인이 베이스부(240)를 관통하여 베이스부(240)의 하부면에서 맨홀 공간부(210)로 돌출되도록 구성되어야 할 것이다.
또한 맨홀 뚜껑(220)의 상부면, 즉 베이스부(240)의 상부면에 노출된 무선전력 수신 안테나(341)를 보호하기 위해 상기 베이스부(240)의 상부에 무선전력을 잘 통과할 수 있고 강한 재질로 구성되는 안테나 보호부(250)가 더 구성될 수 있을 것이다.
상기 안테나 보호부(250)는 무선전력 안테나(341)를 보호하기 위해 베이스부(240)의 상부면 전체에 구성될 수도 있고, 무선전력 수신 안테나(341)가 구성된 부분에만 구성될 수도 있을 것이다.
후자의 경우, 무선전력 수신 안테나(341)가 구성된 부분에만 안테나 보호부(250)를 구성하기 위해 상기 베이스부(240)의 상기 무선전력 수신 안테나(341)의 형상에 대응하는 홈이 더 구성될 수 있을 것이다.
즉, 상기 베이스부(240)의 홈에 무선전력 수신 안테나(341)가 삽입되고, 삽입된 무선전력 수신 안테나(341) 위로 안테나 보호부(250)가 구성될 수 있을 것이다.
또한, 도 7과 같이 다수의 무선전력 수신 안테나(341-n)가 맨홀 뚜껑(220)의 상부에 구성될 수 있을 것이다.
이 경우 무선전력 수신부(340)는 다수의 무선전력 수신 안테나(341-n) 각각으로부터 수신되는 무선전력을 누적하여 출력하도록 구성될 수도 있을 것이다.
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
1: 전력 통신 포인트 또는 전력 포인트 2: 도로 시설물
100: 무선전력 송신기 200: 맨홀
210: 맨홀 공간부 220: 맨홀 뚜껑
230: 맨홀 거치대 240: 베이스부
250: 안테나 보호부 300: 현장제어부
310: 제어모듈 320: 무선 통신부
330: 센서 제어부 340: 무선전력 수신부
341: 무선전력 수신 안테나 350: 충전부
360: 배터리 370: 전원부
380: 외부기기 인터페이스부

Claims (6)

  1. 전력선이 통과하거나 태양광 패널이 설치되어 있는 전력 포인트에 설치되어 상기 전력선 및 태양광 패널 중 어느 하나를 통해 전송되는 전력을 자기공진, 전자기파 및 레이저 방식 중 어느 한 방식에 따른 무선전력으로 변환하여 송신하는 무선전력 송신기; 및
    상기 전력 포인트와 인접하되 상기 무선전력 송신기와 떨어진 거리에 설치되어 상기 무선전력을 자기공진, 전자기파 및 레이저 방식 중 상기 무선전력 송신기에 대응하는 어느 한 방식에 따라 수신받아 구동전원을 생성하고, 상기 구동전원에 의해 동작하여 계측 대상의 상태를 측정하고, 상태 측정에 따른 측정 데이터를 관리장치로 전송하는 현장제어부를 포함하되,
    상기 현장제어부는,
    도로 시설물의 계측 대상의 상태를 측정하여 측정 데이터를 출력하는 센서 제어부;
    무선전력 수신 안테나를 포함하여 전력 포인트에 설치된 무선전력 송신기가 송신하는 무선전력을 수신하여 출력하는 무선전력 수신부;
    상기 무선전력에 따른 구동전원을 인가받아 동작하여 유무선 데이터통신망에 무선접속하고, 상기 유무선 데이터통신망에 접속한 관리장치와 통신을 수행하는 무선 통신부; 및
    상기 무선전력에 따른 구동전원을 인가받아 동작하여 상기 센서 제어부를 통해 상기 계측 대상의 상태를 측정하고, 측정된 상기 측정 데이터를 상기 무선통신부를 통해 상기 관리장치로 전송하는 제어모듈을 포함하되,
    상기 센서 제어부는,
    상기 하수의 수위, 유량 및 상수관로의 상수의 유량 중 어느 하나를 측정한 상기 측정데이터를 상기 제어모듈로 출력하고,
    상기 도로 시설물의 계측 대상은 하수관로의 하수의 수위, 유량 및 상수관로의 상수의 유량 중 어느 하나이며,
    상기 현장제어부는,
    맨홀에 구성되되,
    상기 맨홀의 맨홀 뚜껑은,
    상기 맨홀을 덮도록 구성되고 상부에 상기 무선전력 수신 안테나가 삽입되는 상기 수신 안테나에 대응하는 수의 홈을 구비하는 베이스부; 및
    상기 무선전력을 투과시키고, 상기 홈과 상기 홈에 삽입된 무선전력 수신 안테나를 덮도록 구성되는 안테나 보호부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 현장제어부는,
    일정 용량의 전력을 저장하는 배터리;
    상기 무선전력 수신부로부터 출력되는 무선전력을 입력받아 충전전류를 생성하여 상기 배터리로 출력하여 상기 배터리를 충전시키는 충전부; 및
    상기 배터리에 저장된 전력에 대한 전원을 입력받아 상기 센서 제어부, 무선통신부 및 제어모듈에 필요한 구동전원을 생성하여 출력하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치.
  4. 삭제
  5. 전력선이 통과하거나 태양광 패널이 설치되어 있는 전력 포인트에 설치된 무선전력 송신기가 무선전력을 현장제어부 방향으로 송신하는 무선전력 송신 과정;
    상기 현장제어부가 상기 무선전력을 수신받아 출력하는 무선전력 수신 과정; 및
    상기 현장제어부가 상기 수신된 무선전력으로부터 구동전원을 생성하여 계측 대상의 상태를 측정하고, 측정에 따른 측정데이터를 관리장치로 전송하는 현장제어 과정을 포함하고,
    상기 현장제어 과정은,
    상기 수신된 무선전력에 대응하는 충전전류를 생성하여 배터리로 출력하여 배터리를 충전하는 배터리 충전 단계;
    상기 배터리에 저장된 전원을 무선통신부, 센서 제어부 및 제어모듈이 필요로 하는 구동전원으로 변환하는 구동전원 생성 단계; 및
    계측 대상의 상태를 측정하고, 측정에 따른 측정 데이터를 관리장치로 전송하는 현장제어 동작 단계를 포함하고,
    상기 현장제어 동작 단계는,
    상기 배터리의 잔여 전력량을 측정하는 배터리 잔여 전력량 측정 단계;
    상기 배터리의 잔여 전력량이 제1기준치를 초과하면 충전부를 오프하여 충전을 종료하고, 상기 배터리의 잔여 전력량이 제2기준치 미만이면 상기 충전부를 온하여 상기 배터리의 충전을 개시하는 충전 제어 단계; 및
    계측 대상의 상태를 측정하고, 측정에 따른 측정 데이터를 관리장치로 전송하는 현장제어 수행 단계를 포함하며,
    상기 충전 제어 단계는,
    상기 배터리의 잔여 전력량이 제1기준치를 초과하는지를 판단하는 충전 여부 판단 단계;
    상기 배터리 잔여 전력량이 제1기준치를 초과하면 충전부를 오프하는 충전 중단 단계;
    상기 충전부가 오프되면 무선전력 송신 중단 요청 정보를 무선전력 송신기로 전송하여 무선전력의 송신을 중단시키는 무선전력 송신 중단 요청 단계;
    상기 배터리의 잔여 전력량이 제2기준치 미만이면 상기 충전부를 온하여 상기 배터리의 충전을 개시하는 충전 개시 단계; 및
    상기 충전부의 온 시 상기 무선전력 송신기로 무선전력 송신 재개 요청 정보를 전송하여 무선전력의 송신을 요청하는 무선전력 송신 재개 요청 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 기능을 가지는 수위측정기의 현장제어장치의 제어방법.
  6. 삭제
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