KR102327104B1 - 정수장의 계면 측정방법 - Google Patents

정수장의 계면 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 슬러지 계면에 초음파를 발신하고 슬러지 계면에 반사되는 반사신호를 수신하는 센서를 구비하여 슬러지 계면의 높이를 측정함과 동시에 정수장에 설치된 대차의 위치, 주행방향, 주행속도를 측정하여 계면의 측정값에 반영하여 계면을 정확하게 측정할 수 있는 센서를 이용한 정수장의 계면 측정방법에 관한 것이다.

Description

정수장의 계면 측정방법{METHOD FOR MEASURING SLUDGE LEVEL OF WATER PURIFCATION PLANT}
본 발명은 정수장의 계면 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬러지 계면에 초음파를 발신하고 슬러지 계면에 반사되는 반사신호를 수신하는 센서를 구비하여 슬러지 계면의 높이를 측정함과 동시에 정수장에 설치된 대차의 위치, 주행방향, 주행속도를 측정하여 계면의 측정값에 반영하여 계면을 정확하게 측정할 수 있는 정수장의 계면 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 정수장은 수원에서 송수되어 온 원수를 급배수 지역의 근교에서 사용 목적의 수질로 정화하는 시설로 대·중 도시에서는 주로 약품을 이용하는 급속 정화법이 쓰고 있으며, 하수나 폐수를 처리하거나 물을 정수할 때는 침전과정을 거치게 되는데, 이러한 침전과정에서 슬러지가 발생되고, 슬러지는 정수장의 바닥에 적층되며, 적층된 슬러지는 대차를 통해 외부로 인발되어 여과, 침전, 중화와 같은 약품처리에 의한 폐수 처리기술의 물리 화학적 방법을 통해 처리된다.
그리고 상기와 같은 정수장에 일정량의 슬러지가 적층되면 대차 등 슬러지 인발장치를 이용하여 슬러지는 인발하게 되는데, 이와 같은 슬러지의 인발은 정수장의 원활한 운영과 슬러지량을 고려하여 일정한 높이의 슬러지가 적층되기 이전에 슬러지를 인발할 수 있도록 슬러지의 높이를 측정한 다음 인발하게 된다.
그러나, 정수장에 적층된 슬러지의 높이를 정확하게 측정하지 못하면 적당한 시기에 슬러지를 처리하지 못하게 되고 이로 인해 적층된 슬러지의 부패로 정수장 하부로부터 부상되는 부상슬러지가 증가하게 되어 폐수처리 시간이 지연되며, 적층된 슬러지가 처리수와 함께 유출되는 사고가 발생하게 된다.
상기와 문제점을 해결하기 위해 슬러지층의 높이를 측정하는 다양한 방법이 제안된 바 있으며, 이러한 슬러지층의 높이를 측정하는 방법으로 초음파를 이용한 주파수 측정방법, LED 등과 같은 빛을 이용한 광학적 측정방법, 중량체를 단 줄에 센서를 부착하는 방법과 같이 물리적인 부품을 이용하여 측정하는 구동방식 측정방법 등이 있다.
그리고 일반적인 수중 계면 측정방법에는 수중에 설치된 초음파 센서를 이용하여 슬러지의 계면을 측정하는 방법이 있으며, 이러한 측정방법은 수중에서 초음파를 발신하여 슬러지의 계면에 반사되는 데 걸리는 시간 및 초음파의 전달 속도를 기준으로 초음파 센서와 슬러지의 계면까지의 거리를 산출한다.
한편 대차는 정수장에 설치되어 정수장에서 이루어지는 정수과정에서 바닥에 침전된 슬러지를 수집하여 외부로 인발하는 장치로 체인플라이트식, 중심구동형, 수중대차식 등이 사용되고 있으며, 수중대차식은 정수장의 양측 바닥 또는 측벽에 설치된 레일을 따라 수중대차가 이송되면서 정수장 바닥의 슬러지를 슬러지 인발구로 수집하여 외부로 인발하게 된다.
또한 종래의 대차운용은 필요에 따라 작업자가 직접 운용하거나 타이머를 이용하여 설정된 시간에 주기적으로 슬러지를 수집하고 있다.
그러나 종래에는 대차가 주행시에도 초음파 센서가 작동되어 계면의 측정값이 매우 부정확한 문제점이 있었다.
따라서 정수장의 계면을 측정하면서 상기 측정값에 대차의 위치, 방향, 속도 등 다양한 정보는 계면의 측정값에 반영할 수 있는 기술이 절실한 실정이다.
한국 특허등록 제0989591호(2010. 10. 18.) 한국 특허등록 제1568382호(2015. 11. 05.) 한국 특허등록 제1271452호(2013. 05. 30.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 슬러지 계면에 초음파를 발신하고 슬러지 계면에 반사되는 반사신호를 수신하는 센서를 구비하여 슬러지 계면의 높이를 정확하게 측정할 수 있는 정수장의 계면 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명은 계면센서를 이용하여 계면을 측정함과 동시에 리미트 스위치와 로터리 엔코더를 이용하여 대차의 위치, 주행방향, 주행속도를 실시간으로 측정한 후 계면 측정값에 반영함으로써 계면 측정의 정확성을 향상시킬 수 있는 정수장의 계면 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 다른 목적으로는 대차의 운행 시점 정보를 측정하여 계면센서의 측정 시기를 제어하여 계면 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 정수장의 계면 측정방법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명은 정수장의 기존 설비 장치를 이용하여 정수장의 계면 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 정수장(10) 내에 설치되어 일측에서 타측으로 주행되어 정수장(10) 외부로 슬러지를 수집하는 대차(20); 상기 정수장(10)의 외부에 설치되어 이송와이어(31)를 통해 대차(20)를 왕복 주행시키는 모터(30); 상기 정수장(10)의 수면(11)에 설치되어 슬러지의 계면(40)을 향해 초음파를 발신한 후 발신된 초음파가 계면(40)에 반사되는 계면 반사신호를 수신하는 계면센서(50); 상기 정수장(10) 내 인발구(12)에 설치되어 대차(20)를 감지하는 리미트 스위치(60); 상기 모터(30)의 회전축에 설치되어 회전속도를 감지하는 로터리 엔코더(70); 상기 계면센서(50)에 수신되는 계면 반사 신호의 반사 시간 정보를 추출하고, 추출된 반사 시간 정보를 토대로 수신된 데이터를 분석하며, 분석된 데이터를 토대로 계면센서(50)에서 슬러지의 계면(40)까지의 거리를 측정하고, 계면센서(50)에서 계면(40)까지 거리를 토대로 슬러지의 계면(40)의 높이를 측정하며, 상기 리미트 스위치(60)에 감지되는 대차 감지신호를 통해 대차(20)의 위치와 주행방향을 측정하고, 로터리 엔코더(70)를 통해 대차(20)의 주행속도를 측정하며, 대차(20) 위치가 계면센서(50) 위치에 도달하는 시점을 예측하여 이 시점에서 대차(20) 정보를 계면센서(50)에 측정된 계면 측정값에 반영하여 계면센서(50)의 측정 시기를 제어하는 제어부(80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부(80)는 대차(20)가 주행되면 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호를 수신하여 대차(20)의 위치를 측정하며, 대차(20)가 인발구(12) 방향으로 슬러지를 수집시 상기 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호로 대차(20)의 주행방향을 측정하는 것을 특징으로 한다
또한 정수장의 계면 측정장치를 이용한 정수장의 계면 측정방법에 있어서, 제어부(80)는 정수장(10)의 수면(11)에 설치된 계면센서(50)를 통해 슬러지의 계면(40)을 향해 초음파를 발신한 후 발신된 초음파가 계면(40)에 반사되는 계면 반사신호를 수신하여 계면센서(50)에서 슬러지의 계면(40)까지 거리를 토대로 슬러지의 계면(40) 높이를 측정하는 단계(S100); 제어부(80)는 대차(20)가 주행되면 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호를 수신하여 대차(20)의 위치를 측정하는 단계(S200); 제어부(80)는 대차(20)가 인발구(12) 방향으로 슬러지를 수집시 상기 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호와 원위치로 복귀하는 대차(20)의 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호를 비교하여 대차(20)의 주행방향을 측정하는 단계(S300); 제어부(80)는 모터(30)의 축에 설치된 로터리 엔코더(70)의 신호를 수신하여 대차(20)의 주행속도는 측정하는 단계(S400); 제어부(80)는 리미트 스위치(60)와 로터리 엔코더(70)에서 측정된 대차(20)의 위치, 주행방향, 주행속도 정보와 대차(20) 위치가 계면센서(50) 위치에 도달하는 시점을 예측하여 이 시점에서 대차(20) 정보를 계면센서(50)에서 측정된 계면 측정값에 반영하여 계면센서(50)의 측정 시기를 조절하는 단계(S500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 센서를 이용한 정수장의 계면 측정장치 및 그 측정방법은 슬러지 계면에 초음파를 발신하고 슬러지 계면에 반사되는 반사신호를 수신하는 계면센서를 구비하여 슬러지 계면의 높이를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명은 계면센서를 이용하여 계면을 측정함과 동시에 대차의 위치, 주행방향, 주행속도를 실시간으로 측정하여 계면 측정값에 반영함으로써 계면 측정의 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 정수장의 계면 측정장치를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 정수장의 계면 측정장치에서 대차가 주행되는 상태를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 정수장의 계면 측정방법을 나타낸 순서도.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도면 중 미설명 부호 12는 정수장의 슬러지가 인발되는 인발구이고, 31은 모터와 대차에 연결되어 모터의 작동에 의해 대차를 이송시키는 이송와이어이다.
본 발명의 정수장의 계면 측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이 정수장(10) 내에 일측에서 타측으로 주행되어 정수장(10) 외부로 슬러지를 수집하는 대차(20)가 구비되며, 상기 정수장(10)의 외부에는 상기 대차(20)에 이송와이어(31)로 연결되어 대차(20)를 왕복 주행시키는 모터(30)가 구비된다.
이때 상기 정수장(10)의 일측 바닥면에는 슬러지가 외부로 인발되는 인발구(12)를 구비되며, 대차(20)는 정수장(20)의 바닥 또는 양측 벽면에 설치된 레일(도면에 부호 미도시)을 따라 주행되고, 모터(30)에 의해 이송되는 이송와이어(31)에 의해 주행되도록 실시하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 정수장(10)의 수면(11)에 설치되어 슬러지의 계면(40)을 향해 초음파를 발신한 후 발신된 초음파가 계면(40)에 반사되는 계면 반사신호를 수신하는 계면센서(50)가 구비된다.
이때 상기 계면센서(50)는 제어부(80)와 케이블 또는 무선으로 연결되는 것이 바람직하다.
또한 상기 정수장(10) 내 대차(20)의 인발 위치에 대차(20)를 감지하는 리미트 스위치(60)가 구비되며, 모터(30)의 회전축에는 회전속도를 감지하는 로터리 엔코더(70)가 구비된다.
그리고 본 발명은 계면센서(50)에 수신되는 계면 반사 신호의 반사 시간 정보를 추출하고, 추출된 반사 시간 정보를 토대로 수신된 데이터를 분석하며, 분석된 데이터를 토대로 계면센서(50)에서 슬러지의 계면(40)까지의 거리를 측정하고, 계면센서(50)에서 계면(40)까지 거리를 토대로 슬러지의 계면(40)의 높이를 측정하며, 상기 리미트 스위치(60)에 감지되는 대차 감지신호를 통해 대차(20)의 위치와 주행방향을 측정하고, 로터리 엔코더(80)를 통해 대차(20)의 주행속도를 측정하며, 대차(20) 위치가 계면센서(50) 위치에 도달하는 시점을 예측하여 이 시점에서 대차(20) 정보를 계면센서(50)에 측정된 계면 측정값에 반영하여 계면센서(50)의 측정 시기를 제어하는 제어부(80)가 구비된다.
이때 상기 제어부(80)에는 계면 반사신호의 반사 시간정보와 일정 시간 측정한 측정값의 변화를 지속적으로 확인하면서 변화되는 슬러지의 계면(40) 높이 변화를 모니터링할 수 있도록 디스플레이가 구비되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 리미트 스위치(60)와 로터리 엔코더780)는 제어부(80)와 통신케이블로 연결되거나 무선으로 연결될 수 있다.
그리고 상기 제어부(80)는 대차(20)가 주행되면 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호를 수신하여 대차(20)의 위치를 측정한다.
즉 정수장(10) 내 일측에서 모터(30)에 의해 대차(20)가 인발구(12) 방향으로 주행하고, 도 2에 도시된 바와 같이 대차(20)가 인발구(12)까지 주행하면 리미트 스위치(60)에서 대차(20)를 감지한다
또한 본 발명은 대차(20)가 인발구(12) 방향으로 슬러지를 수집시 상기 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호의 수신 순서와 수집 후 원위치로 복귀하는 대차(20)의 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호를 비교하여 대차(20)의 주행방향을 측정한다.
따라서 작업자는 작업 중 대차(20)가 어느 방향으로 주행하고 있는지 실시간으로 확인이 가능하다.
한편 본 발명의 정수장의 계면 측정장치를 이용한 정수장의 계면 측정방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저 제어부(80)는 정수장(10)의 수면(11)에 설치된 계면센서(50)를 통해 슬러지의 계면(40)을 향해 초음파를 발신한 후 발신된 초음파가 계면(40)에 반사되는 계면 반사신호를 수신하여 계면센서(50)에서 슬러지의 계면(40)까지 거리를 토대로 슬러지의 계면(40) 높이를 측정(S100)한다.
이때 제어부(80)는 초음파가 슬러지의 계면(40)에 반사되어 되돌아 오는 시간(Distance Time)을 2로 나누고, 그 값을 정수장 처리수의 음속(V)과 곱하여 계면센서(50)에서 슬러지 계면(40)까지의 거리(Distance)를 산출하고, 미리 입력된 정수장(10)의 전체 높이에서 계면센서(50)에서 슬러지의 계면(30)까지의 거리를 빼 슬러지의 계면(40) 높이를 산출한다.
그리고 제어부(80)는 대차(20)가 주행되면 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호를 수신하여 대차(20)의 위치를 측정(S200)하고, 대차(20)가 인발구(12) 방향으로 슬러지를 수집시 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호와 수집 후 원위치로 복귀하는 대차(20)의 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호를 순차적으로 비교하여 대차(20)의 주행방향을 측정(S300)한다.
또한 제어부(80)는 모터(30)의 축에 설치된 로터리 엔코더(70)의 신호를 수신하여 대차(20)의 주행속도는 측정(S400)한다.
상기와 같이 대차(20)의 위치와 주행방향의 측정이 완료되면 제어부(80)는 리미트 스위치(60)와 로터리 엔코더(70)에서 측정된 대차(20)의 위치, 주행방향, 주행속도 정보와 대차(20) 위치가 계면센서(50) 위치에 도달하는 시점을 예측하여 이 시점에서 대차(20) 정보를 계면센서(50)에서 측정된 계면 측정값에 반영하여 계면센서(50)의 측정 시기를 조절(S500)한다.
즉 제어부(80)는 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호와 로터리 엔코더(70)에서 회전속도가 감지되는 신호를 반영하여 계면센서(50)로 연속적으로 측정하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은 계면센서를 이용하여 정수장의 계면센서에서 슬러지 계면까지 일정한 시간 측정한 측정값의 변화를 지속적으로 확인하면서 계면센서에서 슬러지 계면까지의 거리 변화를 모니터링 할 수 있으며, 계면센서를 이용하여 슬러지 계면까지의 거리를 측정하여 슬러지 계면의 높이를 산출함으로써 종래 기술에 비해 정확한 슬러지 계면의 높이를 자동으로 측정할 수 있다.
그리고 본 발명은 계면센서를 이용하여 계면을 측정함과 동시에 리미트 스위치와 로터리 엔코더를 이용하여 대차의 위치, 주행방향, 주행속도를 실시간으로 측정하여 계면 측정값에 반영함으로써 계면 측정의 정확성을 향상시킬 수 있으며, 대차의 운행 정보를 측정하여 계면센서의 계면 측정 시기를 제어하여 계면 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10 : 정수장
11 : 수면
20 : 대차
30 : 모터
40 : 계면
50 : 계면센서
60 : 리미트 스위치
70 : 로터리 엔코더
80 : 제어부

Claims (4)

  1. 정수장(10) 내에 설치되어 일측에서 타측으로 주행되어 정수장(10) 외부로 슬러지를 수집하는 대차(20);
    상기 정수장(10)의 외부에 설치되어 이송와이어(31)를 통해 대차(20)를 왕복 주행시키는 모터(30);
    상기 정수장(10)의 수면(11)에 설치되어 슬러지의 계면(40)을 향해 초음파를 발신한 후 발신된 초음파가 계면(40)에 반사되는 계면 반사신호를 수신하는 계면센서(50);
    상기 정수장(10) 내 인발구(12)에 설치되어 대차(20)를 감지하는 리미트 스위치(60);
    상기 모터(30)의 회전축에 설치되어 회전속도를 감지하는 로터리 엔코더(70);
    상기 계면센서(50)에 수신되는 계면 반사 신호의 반사 시간 정보를 추출하고, 추출된 반사 시간 정보를 토대로 수신된 데이터를 분석하며, 분석된 데이터를 토대로 계면센서(50)에서 슬러지의 계면(40)까지의 거리를 측정하고, 계면센서(50)에서 계면(40)까지 거리를 토대로 슬러지의 계면(40)의 높이를 측정하며, 상기 리미트 스위치(60)에 감지되는 대차 감지신호를 통해 대차(20)의 위치와 주행방향을 측정하고, 로터리 엔코더(70)를 통해 대차(20)의 주행속도를 측정하여 계면센서(50)에 측정된 계면 측정값에 반영하여 계면센서(50)의 측정 시기를 제어하는 제어부(80)를 포함하는 정수장의 계면 측정장치를 이용한 정수장의 계면 측정방법에 있어서,
    제어부(80)는 정수장(10)의 수면(11)에 설치된 계면센서(50)를 통해 슬러지의 계면(40)을 향해 초음파를 발신한 후 발신된 초음파가 계면(40)에 반사되는 계면 반사신호를 수신하여 계면센서(50)에서 슬러지의 계면(40)까지 거리를 토대로 슬러지의 계면(40) 높이를 측정하는 단계(S100);
    제어부(80)는 대차(20)가 주행되면 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호를 수신하여 대차(20)의 위치를 측정하는 단계(S200);
    제어부(80)는 대차(20)가 인발구(12) 방향으로 슬러지를 수집시 상기 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호와 원위치로 복귀하는 대차(20)의 리미트 스위치(60)의 대차 감지신호를 비교하여 대차(20)의 주행방향을 측정하는 단계(S300);
    제어부(80)는 모터(30)의 축에 설치된 로터리 엔코더(70)의 신호를 수신하여 대차(20)의 주행속도는 측정하는 단계(S400);
    제어부(80)는 리미트 스위치(60)와 로터리 엔코더(70)에서 측정된 대차(20)의 위치, 주행방향, 주행속도 정보와 대차(20) 위치가 계면센서(50) 위치에 도달하는 시점을 예측하여 이 시점에서 대차(20) 정보를 계면센서(50)에서 측정된 계면 측정값에 반영하여 계면센서(50)의 측정 시기를 조절하는 단계(S500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수장의 계면 측정방법.
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KR1020210049950A KR102327104B1 (ko) 2021-04-16 2021-04-16 정수장의 계면 측정방법

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100232721B1 (ko) * 1997-09-04 1999-12-01 강준 쎈터레일식 슬러지 제거 및 대차위치 검출장치
JP4258754B2 (ja) * 2001-08-27 2009-04-30 株式会社日立プラントテクノロジー 汚泥掻寄装置
KR100989591B1 (ko) 2003-07-23 2010-10-25 주식회사 포스코 폐수처리설비의 침전조내 슬러지 누적층 검지장치
KR101271452B1 (ko) 2013-01-21 2013-06-05 임병하 슬러지 제거용 수중대차의 위치검출장치
KR101423491B1 (ko) * 2014-04-03 2014-07-28 권진희 디지털 필터 방식을 이용하여 침전슬러지 계면과 부유슬러지 형상의 동시 측정이 가능한 슬러지 측정장치 및 측정방법
KR101568382B1 (ko) 2015-04-13 2015-11-12 황소용 위치방향 표시장치가 탑재된 수중대차식 슬러지 수집기

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