KR102371788B1 - IoT-based self-powered pressure sensor for smart water supply network management - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서부와 계측제어부(중앙처리부), 송수신부(IoT 전송부), 전원부가 각각 구비되는 케이스를 결합 가능하도록 분리형으로 구성하여 설치장소의 IoT 통신망 전계강도를 고려한 데이터 통신 성공율 보장을 위해 센서부와 결합한 일체형 또는 센서부와 분리한 분리형으로 설치 가능함과 아울러 분리형으로 구성하여 고정식과 이동식으로 적용 가능하며, 맨홀의 내부 무선 통신 문제를 해결하기 위해 센서부와 송수신부를 분리하여 송수신부를 맨홀 뚜껑 인접 위치에 설치 가능하도록 한 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 관한 것이다. The present invention relates to an IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management. In order to ensure data communication success rate considering the field strength of the IoT communication network at the installation site, it can be installed as an integral type combined with the sensor unit or as a detachable type separated from the sensor unit. To solve the problem of internal wireless communication in the manhole, the sensor unit and the transceiver unit are separated so that the transceiver unit can be installed in the vicinity of the manhole cover.
상수도 공급 체계는 취수장, 정수장, 가압장, 배수지 시설물과 공급 관로로 구성 된다.The water supply system consists of an intake plant, a water purification plant, a pressurization plant, a drainage facility, and a supply pipeline.
공급 관로는 광범위한 지역에 걸쳐 지하에 매설되어 있으며, 수량의 안정적 공급, 수질의 안전성 확보, 수압의 균등성 확보는 상수도 관로분야의 유지관리 목표이며, 이중 수압의 균등성 확보를 위해서는 관로 주요지점의 적정 수압 유지여부에 대한 상시적인 감시가 필수적이다.Supply pipelines are buried underground over a wide area. Stable supply of water, securing water quality, and ensuring uniformity of water pressure are the maintenance goals in the water supply pipeline field. Regular monitoring of maintenance is essential.
이를 위한, 기존 압력측정 방식은 도 19표시와 같이 상수도 관로상에 직독식 압력계가 설치되어 필요시 점검요원이 직접 측정하여 기록하는 오프라인 정보 수집과 도 20표시와 같이 상수도 관로상 주요지점 및 분기점 맨홀 내부에 전자식 압력계를 설치하고 데이터 수집/전송장치(PLC or RTU 등), 무선모뎀, 서지보호기, UPS등 부속장치로 구성된 현장제어반을 압력계가 설치된 맨홀 인근에 설치하여 유/무선 통신망을 통해 중앙의 감시제어 서버에서 온라인 감시하는 방식이 보편적으로 활용되고 있다.For this, the existing pressure measurement method has a direct reading pressure gauge installed on the water supply pipe as shown in FIG. 19, and when necessary, an inspector directly measures and records offline information collection and, as shown in FIG. 20, main points and branch manholes on the water supply pipe An electronic pressure gauge is installed inside, and an on-site control panel composed of data collection/transmission devices (PLC or RTU, etc.), wireless modem, surge protector, UPS, etc. is installed near the manhole where the pressure gauge is installed, The online monitoring method in the monitoring control server is commonly used.
그러나 기존 압력측정 방식에서 도 19표시의 오프라인 정보 수집은 저렴한 설치비용의 장점은 있으나, 온란인 측정이 불가능하고, 관리자가 주기적으로 측정하여 기록하여야 하며, 정보활용을 위한 데이타화 작업이 필요한 단점이 있다. However, in the existing pressure measurement method, offline information collection as shown in Fig. 19 has the advantage of low installation cost, but has the disadvantage that online measurement is not possible, the administrator must measure and record periodically, and dataization work for information utilization is required. there is.
또한, 도 20표시의 온라인 정보 수집은 실시간 측정이 가능하고, 급격한 수압 변화(누수, 파손 등)에 신속 대응이 가능하며, 데이터를 로깅할 수 있는 장점이 있으나, 설치비용이 과다하고 위치 및 공간적 제한 요소(도로, 산악지형, 하천변 등)에 따른 수요 대비 설치 수량이 미흡하고 유지보수 비용이 지속 발생하는 단점이 있다. In addition, the online information collection shown in FIG. 20 can measure in real time, respond quickly to sudden changes in water pressure (leakage, damage, etc.), and have the advantage of logging data, but the installation cost is excessive and the location and space There are disadvantages in that the number of installations is insufficient compared to the demand due to limiting factors (roads, mountainous terrain, riverside, etc.) and maintenance costs are continuously incurred.
이러한 방식은 IoT 통신망이 상용화된 국내에서 이와 같은 수집 방식은 운영측면과 경제측면 모두 비효율적이며 개선이 시급한 상황이다. In Korea, where IoT communication networks have been commercialized, this collection method is inefficient in both operational and economic aspects, and improvement is urgently needed.
따라서, 상수도 관로 유지관리 주요목표인 수압 균등성 확보에 필수적인 실시간 압력감시시스템 도입 확대를 위해, 기 설치·운영중인 맨홀 시설물(제수변실, 신축관실, 공기변실 등) 내부에 설치가 가능하고, 오프라인 방식의 직독식 압력계에 준하는 설치로 현장제어반 등 별도의 시스템 설치공간이 필요 없으며, 내장 밧데리에 의한 장시간 구동으로 전기수용이 필요 없는 설치가 간단하고 경제성을 갖춘 압력센서 개발이 필요하다. Therefore, in order to expand the introduction of the real-time pressure monitoring system, which is essential for securing water pressure uniformity, which is the main goal of water supply pipeline maintenance, it can be installed inside the already installed and operated manhole facilities (removal toilet room, new pipe room, air toilet room, etc.) and offline method It is necessary to develop an economical pressure sensor that is easy to install and does not require electricity due to long-time operation by a built-in battery, as it is installed in accordance with the direct reading type pressure gauge of the on-site control panel.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 센서부와 계측제어부, 송수신부, 전원부가 각각 구비되는 케이스를 결합 가능하도록 분리형으로 구성하여 센서부는 상수도 관로상에 설치하고 계측제어부와 송수신부 및 전원부는 설치장소의 IoT 통신망 전계강도를 고려한 데이터 통신 성공율 보장을 위해 센서부와 결합한 일체형 또는 센서부와 분리한 분리형으로 설치할 수 있도록 한 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서를 제공하는데 있다. The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to configure a case in which a sensor unit, a measurement control unit, a transceiver unit, and a power supply unit, respectively, can be combined in a separate type so that the sensor unit is on the water supply pipe. IoT-based waterworks smart pipe network management that installed the measurement control unit, transceiver unit, and power supply unit as an integrated type combined with the sensor unit or separated from the sensor unit to ensure data communication success rate considering the field strength of the IoT network at the installation site To provide a self-powered driving type pressure sensor.
이러한 목적을 갖는 본 발명은, 맨홀 내 사용(고정식)과 이동식 압력 측정 방식에 적용 가능한 특징을 갖는다. The present invention having this object has features applicable to use in manholes (fixed type) and mobile pressure measurement methods.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서는, 관의 수압을 측정할 수 있는 센서부가 구비되는 센서부 케이스; 상기 센서부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 데이터 송수신을 위한 송수신부와 전원 공급을 위한 배터리로 이루어지는 전원부가 구비되는 전원부 케이스; 상기 전원부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 센서부의 측정 정보를 계측 제어할 수 있는 계측제어부가 구비되는 계측제어부 케이스; 상기 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스를 분리 가능하게 결합할 수 있도록 각 케이스의 대면 부위에 형성되어 상호 락킹될 수 있는 락킹수단; 및 상기 락킹수단에 의해 분리 가능하게 결합되는 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스의 각 결합 부위에 설치되는 방수용 씰링;을 포함하는 것이 바람직하다.The IoT-based self-powered driving type pressure sensor for smart pipe network management of the present invention for achieving the above object includes: a sensor unit case having a sensor unit capable of measuring water pressure in a pipe; a power supply case detachably coupled to the sensor unit case and having a power supply unit comprising a transceiver unit for data transmission and reception and a battery for supplying power; a measurement control unit case detachably coupled to the power supply unit case and provided with a measurement control unit capable of measuring and controlling the measurement information of the sensor unit; a locking means that is formed on a facing portion of each case to be mutually lockable so as to detachably couple the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case; and a waterproof sealing installed at each coupling portion of the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case, which are separably coupled by the locking means.
여기서, 계측제어부 케이스에는 두 개의 선(wire)이 구비되는 것이 바람직하며, 한 개의 선은 센서의 신호선으로 구비되고, 다른 한 개의 선은 확장 배터리 팩의 전원 공급선으로 구비되는 것이 바람직하다. Here, it is preferable that two wires are provided in the case of the measurement control unit, one wire is provided as a signal line of the sensor, and the other line is preferably provided as a power supply line of the extended battery pack.
상기 락킹수단은: 상기 계측제어부 케이스와 상기 전원부 케이스의 하부 내주면에 각각 형성되는 락킹홈부; 및 상기 락킹홈부에 락킹되도록 상기 전원부 케이스와 상기 센서부 케이스의 상부로 각각 돌출 형성되어 계측제어부 케이스와 상기 전원부 케이스의 하부에 각각 끼움 결합되는 끼움돌부의 외주면에 형성되는 락킹돌부;를 포함하는 것이 바람직하다.The locking means may include: locking grooves respectively formed on lower inner peripheral surfaces of the measurement control unit case and the power supply unit case; and a locking protrusion formed on the outer peripheral surface of the fitting protrusion which is respectively protruded to the upper portions of the power supply case and the sensor case so as to be locked in the locking groove and fitted to the lower portions of the measurement control unit case and the power supply case, respectively; desirable.
상기 락킹돌부는: 상기 끼움돌부의 외주면에 돌출 형성되는 걸림돌부와, 상기 걸림돌부의 일측에 인접하여 돌출 형성되고 소정 텐션을 갖도록 상하부에 절개홈이 형성되는 고정돌부로 이루어지고, 상기 락킹홈부는: 상기 걸림돌부가 삽입될 수 있도록 케이스의 내주면에 형성되는 삽입홈부와, 상기 삽입홈부의 일측에 인접하여 요입 형성되고 상기 고정돌부가 소정 텐션을 가지면서 가압 고정되는 고정홈부로 이루어지는 것이 바람직하다.The locking protrusion includes: a locking protrusion protruding from the outer circumferential surface of the fitting protrusion, and a fixing protrusion protruding adjacent to one side of the locking protrusion and having cut-out grooves formed in the upper and lower parts to have a predetermined tension, the locking groove part: It is preferable to include an insertion groove formed on the inner circumferential surface of the case so that the locking protrusion can be inserted, and a fixing groove formed adjacent to one side of the insertion groove, and in which the fixing protrusion is press-fixed while having a predetermined tension.
상기 송수신부는: 약전계 지역 수신 전계강도 세기 보상을 위해, 전파 음영지역에서 테이터 통신의 안정성을 확보하도록 상기 송수신부로부터 이격된 위치에 설치되는 확장형 안테나로 이루어지는 안테나 확장부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.The transmitting/receiving unit may further include an antenna extension unit comprising an extended antenna installed at a location spaced apart from the transmitting/receiving unit to ensure stability of data communication in a radio wave shadow area to compensate for received electric field strength in a weak electric field area. Do.
상기 안테나 확장부는: 상면이 노출되도록 지면에 매립 설치되고, 내부에는 판 형상 또는 막대 형상의 확장형 안테나가 설치되는 상부몸체와, 상기 상부몸체의 하부에 구비되는 하부몸체와, 상기 상하부몸체를 연결하도록 설치되는 중공 구조의 연결체를 포함하는 몸체부; 및 상기 몸체부의 연결체가 결합되는 상부몸체의 하단부와 하부몸체의 상단부에 각각 씰링 처리되도록 설치되는 씰링부재;를 포함하는 것이 바람직하다.The antenna extension part is installed embedded in the ground so that the upper surface is exposed, and an upper body in which a plate-shaped or rod-shaped expandable antenna is installed, a lower body provided in the lower part of the upper body, and the upper and lower body are connected to each other a body portion including a connecting body of a hollow structure to be installed; and a sealing member installed at the lower end of the upper body and the upper end of the lower body to which the connecting body of the body is coupled, respectively, to be sealed.
상기 상부몸체는: 상기 확장형 안테나의 전계강도 세기를 확장할 수 있도록 상부몸체의 측면테두리부가 상부로 갈수록 넓어지는 형상의 확장경사면으로 이루어지는 것이 바람직하다.The upper body is preferably made of an extended inclined surface having a shape in which a side edge portion of the upper body becomes wider toward the upper side so as to expand the electric field strength of the extended antenna.
상기 안테나 확장부는: 상기 상부몸체 내부에 설치되는 확장형 안테나를 승하강 시킬 수 있도록 구비되는 승하강수단;을 더 포함하되, 상기 승하강수단은, 상기 연결체의 내부에 설치되는 승하강조절볼트로 이루어지며, 상기 승하강조절볼트의 승하강에 의해 상기 확장형 안테나의 높낮이를 조절하도록 구성되는 것이 바람직하다.The antenna extension unit: Elevating means provided to elevate the extended antenna installed inside the upper body; further comprising, wherein the elevating means is a elevating adjustment bolt installed inside the connector It is preferably configured to adjust the height of the extended antenna by the elevation of the elevation adjustment bolt.
상기 전원부는 보조배터리로 이루어지는 확장 배터리 팩을 포함하며, 상기 확장 배터리 팩에 의해 배터리의 교체시 중단 없는 계측 가능하도록 하는 것이 바람직하다. Preferably, the power supply unit includes an extended battery pack made of an auxiliary battery, and the extended battery pack enables uninterrupted measurement when replacing the battery.
상기 계측제어부는: 상기 센서부에 구비되는 센서의 고장 상태를 자체 진단할 수 있는 자가진단모드;를 포함하고, 상기 자가진단모드는: 상기 센서부로부터 측정한 미소 직류전압을 아나로그(Analog) 신호로 변환하며, 센서부의 출력 전압이 1DCV 미만이고 특정값 이하일 경우 단선으로 판단하여 알람을 발생시키고, 압력 측정점의 상한과 하한을 설정한 후, 센서부의 출력 전압이 설정된 해당 상한 혹은 하한을 초과한 순간 헌팅 데이터는 제외시키고, 상한 혹은 하한을 일정시간 유지할 경우 압력센서의 고장으로 판단하여 알람을 발생시키는 것이 바람직하다.The measurement and control unit includes: a self-diagnostic mode capable of self-diagnosing a failure state of a sensor provided in the sensor unit, wherein the self-diagnosis mode includes: a minute DC voltage measured from the sensor unit in analog When the output voltage of the sensor unit is less than 1DCV and is below a certain value, it is determined as a disconnection and an alarm is generated. It is desirable to exclude instantaneous hunting data and generate an alarm by judging the failure of the pressure sensor when the upper or lower limit is maintained for a certain period of time.
상기 계측제어부는: 소비전력을 최소화 하기 위해 평상 시 딥슬립(Deep sleep)모드를 유지하고, 측정 주기에 맞추어 스스로 웨이크업(wake-up)하여 압력정보를 측정하여 저장하고 다시 딥슬립(Deep sleep)모드를 유지하되, 매 1분 측정 주기의 경우 0.5초 이내 동안만 압력을 측정, 저장하고 나머지 시간 동안은 절전모드로 운영하는 것이 바람직하다.The measurement and control unit: In order to minimize power consumption, it normally maintains a deep sleep mode, wakes up itself according to the measurement cycle, measures and stores pressure information, and then sleeps again. ) mode, but in the case of every 1 minute measurement cycle, it is desirable to measure and store pressure within 0.5 seconds and operate in power-saving mode for the rest of the time.
상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서의 압력 측정 지점이 블루투스 통신 반경 이내에 2개 이상 설치될 경우, 상호 간 피어(Peer)를 등록하여 IoT 송수신부를 각진 메인 압력계가 그 외의 압력계 정보를 블루투스 통신을 이용하여 수집하고 원격전송 하도록 하여 통신비용을 절감할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.When two or more pressure measuring points of the IoT-based self-powered pressure sensor for water supply smart pipe network management are installed within the Bluetooth communication radius, the main pressure gauge angled in the IoT transceiver unit sends other pressure gauge information by registering mutual peers. It is desirable to reduce the communication cost by collecting and remote transmission using Bluetooth communication.
상기 계측제어부는: 수십 초 이내의 웨이크업(Wake up) 주기로 극히 짧은 시간 동안 압력 정보를 취득하여 1시간 이내의 이전 취득 정보와 비교하여 급격한 압력 변화 유지 여부를 분석하여 측정 압력 정보의 이상 유무를 판단하고, 측정 압력 정보에 이상이 발생시 모뎀에 전원을 공급하여 원격으로 상황실에 측정 압력 정보의 이상 유무를 전송한 이후 실시간 계측 모드로 자동 전환하는 것이 바람직하다. The measurement and control unit: Acquires pressure information for an extremely short time with a wake-up cycle within several tens of seconds, compares it with the previously acquired information within 1 hour, and analyzes whether the rapid pressure change is maintained to determine whether there is an abnormality in the measured pressure information It is desirable to determine and automatically switch to the real-time measurement mode after transmitting power to the modem to remotely transmit the presence or absence of the measurement pressure information to the control room when an abnormality occurs in the measured pressure information.
본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 의하면, 센서부와 계측제어부, 송수신부, 전원부부가 각각 구비되는 케이스를 결합 가능하도록 분리형으로 구성하여 센서부는 상수도 관에 설치하고 계측제어부와 송수신부 및 전원부는 맨홀 내부 IoT 통신망 수신 전계강도 세기에 따라 센서부와 결합한 일체형 또는 센서부와 분리하여 맨홀 뚜껑에 최대한 인접하여 설치할 수 있도록 분리형 설치가 가능하여 상수도 관로의 압력을 용이하게 측정하여 관리할 수 있는 효과가 있다. According to the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for waterworks smart pipe network management according to the present invention, the sensor unit, the measurement control unit, the transceiver unit, and the power supply unit are configured in a separate type to be able to combine each case, and the sensor unit is installed in the water supply pipe. In addition, the measurement control unit, the transceiver unit, and the power supply unit can be installed as an integral type combined with the sensor unit or separated from the sensor unit and installed as close to the manhole cover as possible according to the strength of the received electric field strength of the IoT communication network inside the manhole, so the pressure of the water supply pipe is easy. It has an effect that can be measured and managed.
또한, 본 발명은 본체 충전지와 외부 1차 전지 확장팩 구조에 의해, 외부 배터리팩이 방전될 경우에도 본체를 수거할 필요 없이 확장팩의 배터리만 교체 가능하므로 중단 없는 압력 계측이 가능한 장점이 있고, 확장팩에 사용되는 전지는 시중에서 손쉽게 구매 가능한 제품으로 유지 관리에 상당한 편리성을 갖는 효과가 있다. In addition, the present invention has the advantage of enabling uninterrupted pressure measurement because only the battery of the expansion pack can be replaced without the need to collect the body even when the external battery pack is discharged due to the structure of the main body rechargeable battery and the external primary battery expansion pack. The battery used is a product that can be easily purchased in the market and has the effect of having considerable convenience in maintenance.
또한, 본 발명은 본체와 이격된 위치에 설치할 수 있는 안테나 확장부에 의해 전파가 약한 지역에서도 수신을 향상시킬 수 있고, 특히 확장형 안테나의 높낮이 조절 및 확장형 안테나가 설치되는 본체의 내면에 코팅된 반사층에 의해 수신율을 높일 수 있는 효과가 있으며, 이로 인해 배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention can improve reception even in an area where radio waves are weak by an antenna extension that can be installed at a location spaced apart from the main body, and in particular, a reflective layer coated on the inner surface of the main body where the extension antenna is installed and height adjustment of the extension antenna This has the effect of increasing the reception rate, thereby extending the life of the battery.
도 1은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서를 여러 형태로 사용할 수 있는 예를 보인 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 보조배터리가 연결되어 전원을 확장하는 예를 보인 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 각 케이스들이 분리된 상태를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 센서부 케이스를 나타낸 도면이고,
도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 전원부 케이스의 상부와 하부를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 계측제어부 케이스를 나타낸 도면이고,
도 8 내지 도 9는 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 센서부 케이스와 전원부 케이스 및 계측제어부 케이스를 분리하여 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 센서부 케이스의 하부에 커넥터가 적용된 예를 나타낸 도면으로, (a)는 원터치 커플링 타입 커넥터가 적용된 예이고, (b)는 수도관 타입 커넥터가 적용된 예이다.
도 11 내지 도 12는 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서가 상수도 관로상에 설치된 예를 보인 도면이고,
도 13은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 안테나 확장부의 설치예를 보인 도면이고,
도 14는 도 13표시에서 안테나 확장부의 구조를 나타낸 도면이고,
도 15는 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에서 센서부 회로 구성 및 단선 검출을 나타낸 도면이고,
도 16은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에서 ADC 신호 분석을 통한 센서 오류 검출 방안 예를 나타낸 도면이고,
도 17 내지 도 18은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서가 블루투스 통신 반경 이내에 2개 이상 설치되어 상호 간 피어(Peer)를 등록하는 예시도이고,
도 19는 종래의 상수도 관로상에 직독식 압력계가 설치되어 필요시 점검요원이 직접 측정하여 기록하는 오프라인 정보 수집 하는 상태를 나타낸 도면이고,
도 20은 종래의 상수도 관로상에 주요지점 및 분기점에 전자식 압력계가 설치되어 측정설비(TM판넬, LTE모뎀 등)에 의해 온라인 정보 수집하는 상태를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing an example in which an IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention can be used in various forms;
2 is a view showing an example of expanding power by connecting an auxiliary battery to the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for waterworks smart pipe network management according to the present invention;
3 is a view showing a state in which each case provided in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention is separated;
4 is a view showing the sensor unit case provided in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention;
5 to 6 are views showing the upper and lower parts of the power supply case provided in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention;
7 is a view showing the measurement control unit case provided in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for waterworks smart pipe network management according to the present invention;
8 to 9 are views showing the sensor unit case, the power supply unit case, and the measurement control unit case separately provided in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for waterworks smart pipe network management according to the present invention;
10 is a view showing an example in which a connector is applied to the lower part of the sensor unit case provided in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention, (a) is an example in which a one-touch coupling type connector is applied and (b) is an example to which a water pipe type connector is applied.
11 to 12 are views showing an example in which an IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention is installed on a water supply pipe;
13 is a view showing an installation example of an antenna extension provided in an IoT-based self-powered driving type pressure sensor for waterworks smart pipe network management according to the present invention;
14 is a view showing the structure of the antenna extension in the display of FIG. 13,
15 is a view showing the sensor circuit configuration and disconnection detection in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention;
16 is a view showing an example of a sensor error detection method through ADC signal analysis in an IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention;
17 to 18 are exemplary views in which two or more IoT-based self-powered driving type pressure sensors for water supply smart pipe network management according to the present invention are installed within a Bluetooth communication radius to register mutual peers,
19 is a view showing a state in which a direct reading pressure gauge is installed on a conventional water supply pipe, and offline information collected by an inspector directly measured and recorded when necessary;
20 is a view showing a state in which electronic pressure gauges are installed at main points and branch points on a conventional water supply pipeline, and online information is collected by measuring equipment (TM panel, LTE modem, etc.).
이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Prior to the description of the present invention, the following specific structural or functional descriptions are only exemplified for the purpose of describing embodiments according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms and , should not be construed as being limited to the embodiments described herein.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, since the embodiment according to the concept of the present invention may have various changes and may have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to a specific disclosed form, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
또한, 본 발명의 구성들은 직접적인 접촉이나 연결뿐만 아니라 구성과 구성 사이에 다른 구성을 통해 접촉이나 연결된 것도 같은 범위로 해석하도록 한다. In addition, the components of the present invention are to be interpreted in the same range not only in direct contact or connection, but also in contact or connection through other components between components and components.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서를 여러 형태로 사용할 수 있는 예를 보인 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 보조배터리가 연결되는 전원확장부의 예를 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 각 케이스들이 분리된 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 센서부 케이스를 나타낸 도면이고, 도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 전원부 케이스의 상부와 하부를 각각 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 계측제어부 케이스를 나타낸 도면이고, 도 8 내지 도 9는 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 센서부 케이스와 전원부 케이스 및 계측제어부 케이스를 분리하여 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 센서부 케이스의 하부에 커넥터가 적용된 예를 나타낸 도면으로, (a)는 원터치 커플링 타입 커넥터가 적용된 예이고, (b)는 수도관 타입 커넥터가 적용된 예이다.1 is a view showing an example in which the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention can be used in various forms, and FIG. It is a view showing an example of a power extension unit to which an auxiliary battery is connected to a power driving type pressure sensor, and FIG. 3 is a state in which each case provided in the IoT-based self power driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention is separated. 4 is a view showing the sensor unit case provided in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention, and FIGS. 5 to 6 are water supply smart pipe network management according to the present invention It is a view showing the upper part and the lower part of the power supply case provided in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor, respectively, and FIG. 7 is a measurement control unit case provided in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention. 8 to 9 are views showing the sensor unit case, the power unit case, and the measurement control unit case separately provided in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for waterworks smart pipe network management according to the present invention, and FIG. 10 is As a diagram showing an example in which a connector is applied to the lower part of the sensor unit case provided in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention, (a) is an example in which a one-touch coupling type connector is applied, ( b) is an example of a water pipe type connector applied.
또한, 도 11 내지 도 12는 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서가 상수도 관로상에 설치된 예를 보인 도면이고, 도 13은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에 구비되는 안테나 확장부의 설치예를 보인 도면이고, 도 14는 도 13표시에서 안테나 확장부의 구조를 나타낸 도면이고, 도 15는 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에서 센서부 회로 구성 및 단선 검출을 나타낸 도면이고, 도 16은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서에서 ADC 신호 분석을 통한 센서 오류 검출 방안 예를 나타낸 도면이고, 도 17 내지 도 18은 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서가 블루투스 통신 반경 이내에 2개 이상 설치되어 상호 간 피어(Peer)를 등록하는 예시도이다. 11 to 12 are views showing an example in which an IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention is installed on a water supply pipe, and FIG. 13 is a water supply smart pipe network management IoT according to the present invention It is a view showing an example of the installation of the antenna extension provided in the self-powered driving type pressure sensor, FIG. 14 is a diagram showing the structure of the antenna extension in FIG. 13, and FIG. 15 is an IoT-based water supply smart pipe network management according to the present invention. It is a diagram showing the sensor circuit configuration and disconnection detection in the self-powered driving type pressure sensor, and FIG. 16 is an example of a sensor error detection method through ADC signal analysis in the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention 17 to 18 are exemplary views of registering two or more IoT-based self-powered driving type pressure sensors for smart pipe network management according to the present invention within a Bluetooth communication radius to register mutual peers. .
이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서의 실시예는, 센서부 케이스(110)와 전원부 케이스(120), 계측제어부 케이스(130), 락킹수단(140) 및 방수용 씰링(150)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. As shown in these drawings, an embodiment of the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management according to the present invention is a
이때, 상기 센서부 케이스(110)와 전원부 케이스(120) 및 계측제어부 케이스(130)는 상기 락킹수단(140) 및 방수용 씰링(150)에 의해 상호 분리 가능하도록 결합되는 것이 바람직하며, 이와 같이 각각의 케이스가 결합 가능하도록 분리될 수있는 구성이 본 발명의 특징을 이루는 부분이다. At this time, it is preferable that the
도시된 바와 같이, 센서부 케이스(110)에는 관의 수압을 측정할 수 있는 센서부(미도시)가 구비되고, 상기 전원부 케이스(120)에는 데이터 송수신을 위한 송수신부와 전원 공급을 위한 배터리로 이루어지는 전원부가 구비되는 것이 바람직하다. As shown, the
상기 전원부 케이스(120)는 상기 센서부 케이스(110)의 상부에 분리 가능하게 결합되는 것이 바람직하다. Preferably, the
또한, 상기 계측제어부 케이스(130)에는 센서부의 측정 정보를 계측 제어할 수 있는 계측제어부가 구비되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the measurement
이러한 계측제어부 케이스(130)는 상기 전원부 케이스(120)의 상부에 분리 가능하게 결합되는 것이 바람직하다. It is preferable that the measurement
한편, 상기 락킹수단(140)은 계측제어부 케이스(130)와 전원부 케이스(100) 및 센서부 케이스(110)를 분리 가능하게 결합할 수 있도록 각 케이스의 대면 부위에 락킹될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. On the other hand, the locking means 140 is preferably configured to be locked at the facing portion of each case so that the measurement
또한, 상기 방수용 씰링(150)은 락킹수단(140)에 의해 분리 가능하게 결합되는 계측제어부 케이스(130)와 전원부 케이스(120) 및 센서부 케이스(110)의 각 결합 부위에 설치되어 방수되도록 구성되는 것이 바람직하다. In addition, the
이러한 락킹수단(140)은 상기 계측제어부 케이스(130)와 상기 전원부 케이스(120)의 하부 내주면에 락킹홈부(142)가 각각 형성되고, 상기 락킹홈부(142)에 락킹되도록 상기 전원부 케이스(120)와 상기 센서부 케이스(140)의 상부로 각각 돌출 형성되어 계측제어부 케이스(130)와 상기 전원부 케이스(120)의 하부에 각각 끼움 결합되도록 형성되는 끼움돌부(146)의 외주면에 락킹돌부(144)가 형성되는 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다. The locking means 140 has a locking
또한, 상기 락킹돌부(144)는 끼움돌부(146)의 외주면에 돌출 형성되는 걸림돌기(144a)와, 상기 걸림돌기(144a)의 일측에 인접하여 돌출 형성되고 소정 텐션을 갖도록 상하부에 원주방향을 따라 소정 길이만큼 절개홈(144c)이 형성되는 고정돌기(144b)로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 락킹홈부(142)는 상기 걸림돌기(144a)가 삽입될 수 있도록 케이스의 내주면에 형성되는 삽입홈(142a)과, 상기 삽입홈(142a)의 일측에 인접하여 요입 형성되고 상기 고정돌기(144a)가 소정 텐션을 가지면서 가압 고정되는 고정홈(142b)으로 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, the locking
이러한 락킹돌부(144)와 락킹홈부(142)에 의해 각 케이스들을 원터치 방식으로 끼움 결합할 수 있음으로, 본 발명은 보다 편리하게 락킹 결합할 수 있는 특징을 갖는다. Since each case can be fitted in a one-touch manner by the locking
도시된 바와 같이, 상기 센서부 케이스(110)는 전원부 케이스(120)와 계측제어부 케이스(130)로부터 분리되어 내부에 유체가 흐르는 상수도 관로상에 구비되는 도압관에 탈착 가능하게 설치되어 관의 수압을 측정할 수 있다. As shown, the
이때, 상기 센서부 케이스(110)에 구비되는 센서부는 상기 계측제어부 케이스(130)에 구비되는 계측제어부 및 상기 전원부 케이스(120)에 구비되는 전원부에 신호선 및 전원선 등으로 연결되어 신호전달 및 전원을 공급받아 압력측정 정보를 계측 제어할 수 있다. At this time, the sensor unit provided in the
또한, 상기 전원부 케이스(120)에 구비되는 송수신부는 계측제어부의 데이터를 외부로 송수신할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하며, 상기 전원부는 송수신부와 계측제어부 및 센서부에 전원을 공급할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. In addition, the transceiver provided in the
한편, 각 케이스에는 신호선 등을 연결할 수 있는 연결포트(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 각 케이스의 측면 혹은 후면에 연결포트가 설치될 수 있도록 홀(h)을 형성하여 상기 홀(h)에 연결포트를 설치하여 신호선 혹은 전원선 등을 연결할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. On the other hand, it is preferable that each case is provided with a connection port (not shown) capable of connecting a signal line or the like. That is, it is preferable to form a hole (h) so that a connection port can be installed on the side or rear side of each case, and install a connection port in the hole (h) so that a signal line or a power line can be connected.
도시된 바와 같이, 상기 송수신부는 케이스의 외부에 구비되는 송수신 안테나를 포함할 수 있으며, 송수신 안테나가 케이스에 구비됨에 의해 인도, 도로 등의 지역에 설치된 맨홀에서 안테나 외부 노출을 최소화할 수 있다. As shown, the transceiver may include a transceiver antenna provided on the outside of the case, and since the transceiver antenna is provided in the case, it is possible to minimize external exposure of the antenna in a manhole installed in an area such as a sidewalk or a road.
이러한 송수신부는 약전계 지역 수신 전계강도 세기 보상을 위해, 전파 음영지역에서 테이터 통신의 안정성을 확보하도록 상기 송수신부로부터 이격된 위치에 설치되는 확장형 안테나로 이루어지는 안테나 확장부(160)를 포함하는 것이 바람직하다. Such a transceiver unit preferably includes an
상기 안테나 확장부(160)는 안테나선(안테나케이블)(126)을 이용하여 송수신부와 연결되도록 하는 것이 바람직하며, 안테나선(126)을 분리 가능하게 결합할 수 있도록 케이스에 안테나선 연결포트가 구비되는 것이 바람직하다. Preferably, the
이와 같은 안테나 확장부(160)는 몸체부를 구비하는 것이 바람직하며, 상기 몸체부는 상면이 노출되도록 지면에 매립 설치되고, 내부에는 판 형상 혹은 막대 형상의 확장형 안테나(168)가 설치되는 상부몸체(161)와, 상기 상부몸체(161)의 하부에 구비되는 하부몸체(162)와, 상기 상하부몸체를 연결하도록 설치되는 중공 구조의 연결체(163)를 포함하는 것이 바람직하다. The
이때, 상기 안테나 확장부(160)는 몸체부를 지면에 매립시 상기 연결체(163)가 결합되는 상부몸체(161)의 하단부와 하부몸체(162)의 상단부에 각각 씰링부재(167)가 설치되어 씰링처리되는 것이 바람직하다. At this time, the
이러한 안테나 확장부(160)에는 상부몸체(161)의 내부에 설치되는 확장형 안테나(168)를 승하강 시킬 수 있도록 승하강수단(164)이 구비되는 것이 바람직하다. It is preferable that the
상기 승하강수단(164)은 연결체(163)의 내부에 설치되는 승하강조절볼트로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 승하강조절볼트의 승하강에 의해 상기 확장형 안테나(168)의 높낮이를 조절하도록 구성되는 것이 바람직하다. The elevating means 164 is preferably made of an elevating adjustment bolt installed inside the
또한, 상기 상부몸체(161)는 확장형 안테나(168)의 전계강도 세기를 확장할 수 있도록 상부몸체(161)의 측면테두리부가 상부로 갈수록 넓어지는 형상의 확장경사면(166)으로 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the
이와 같은 확장경사면(166) 및 확장형 안테나(168)의 높낮이를 조절할 수 있는 승하강수단(164)에 의해 전파를 수신 상태를 향상시킬 수 있다. 즉, 지역에 따라 전파 수신율에 차이가 있는데, 수신율이 낮은 지역에서는 상기 승하강수단(164)에 의해 상기 확장형 안테나(168)를 상승시켜 지면에 최대한 위치도록 하면 그 만큼 전파 수신율이 좋아진다. 이때, 모든 지역에서 확장형 안테나를 지면에 가깝게 설치하게 되면 전파 수신율은 높일 수 있으나 확장형 안테나가 지면에 가깝게 설치됨에 의해 파손 확률이 높아지게 되어 전파수신율이 양호한 지역에서는 상기 확장경사면(166)에 의해서만 수신율을 좋게 하는 것이 바람직하다. The radio wave reception state can be improved by the elevating means 164 capable of adjusting the height of the extended
통상 상수도 관망 압력 측정점은 대부분 맨홀에서 이루어지는데, 안테나 확장부에 의해 전파 음영 지역에서 데이터 통신 안정성을 확보할 수 있다. IoT 무선망을 이용하는 경우 전파 음영지역 또는 약전계 지역에서 사용될 경우 확장 안테나를 적용하는 것이 바람직하며, 약전계 또는 전파 음영지역에는 센서 및 송신부 분리형 구조를 갖는 것이 좋다. In general, most of the pressure measurement points in the water supply network are made in the manhole, and data communication stability can be secured in the radio wave shadow area by the antenna extension. When using an IoT wireless network, it is desirable to apply an extended antenna when used in a radio wave shaded area or a weak electric field area, and it is desirable to have a separate sensor and transmitter structure in the weak electric field or radio wave shadow area.
대다수의 상수도 관로상에 압력계는 지하 맨홀에 설치되어 있으며, 맨홀의 깊이에 따라 송수신 감도에 많은 영향이 있다. 따라서, 전파 음영 지역이나 약전계 지역에서는 안테나의 확장이 필수적이므로, 이를 고려하여 센서부와 송수신부를 분리하여 맨홀 상부에 송수신부를 설치하고 상수도 관로상에 센서부를 부착하거나 최소한의 맨홀 상단부 천공을 통하여 안테나를 외부에 노출시킬 수 있다. Pressure gauges are installed in underground manholes on most of the water supply pipelines, and the depth of the manhole has a great influence on the transmission/reception sensitivity. Therefore, since the extension of the antenna is essential in the radio wave shadow area or the weak electric field area, in consideration of this, the sensor unit and the transceiver unit are separated, the transceiver unit is installed on the upper part of the manhole, and the sensor unit is attached to the water supply pipe or the antenna is made through the minimum perforation in the upper part of the manhole. can be exposed to the outside.
도시된 바와 같이, 상기 전원부는 전원부 케이스(120)에 내장되는 배터리 혹은 전원부 케이스(120)의 외부에 구비되는 전원확장부로 이루어질 수 있으며, 전원확장부는 전원부 케이스(120)에 전선으로 연결되는 보조배터리를 포함한다. As shown, the power supply unit may be formed of a battery built into the
따라서, 상기 전원부는 외부전원의 사용이 가능함은 물론 케이스에 내장되는 배터리, 전원확장부의 보조 배터리(대용량)에 의해 배터리 교체시 중단 없는 계측 가능한 장점을 갖는다. Accordingly, the power supply unit has the advantage of being able to use an external power source as well as being able to measure without interruption when replacing the battery by a battery built in the case and an auxiliary battery (large capacity) of the power extension unit.
특히, 대용량의 보조 배터리는 약전계 지역에서 송수신에 대한 소비전력 증가를 대비할 수 있다. 즉, 약전계 지역에서는 송수신 성공률이 낮아져 재시도 횟수가 증가하게 되어 배터리 소비량도 함께 증가하게 된다. 따라서, 내장된 충전 배터리의 수명이 전계 강도에 따라 결정되므로 충분한 사용시간을 확보하기 위해 보조 배터리는 필수적이라 할 수 있다. 배터리 확장팩의 추가로 인해 배터리 교체 시 본체의 작동상태는 유지하면서 배터리 팩만을 교체하므로 중단 없는 압력 계측이 가능하다. In particular, a large-capacity auxiliary battery can prepare for an increase in power consumption for transmission and reception in a weak electric field region. That is, in the weak electric field region, the transmission/reception success rate is lowered, and the number of retries increases, thereby increasing battery consumption. Therefore, since the lifespan of the built-in rechargeable battery is determined by the strength of the electric field, the auxiliary battery is essential to secure sufficient usage time. Due to the addition of the battery expansion pack, uninterrupted pressure measurement is possible because only the battery pack is replaced while maintaining the operating state of the main body when replacing the battery.
한편, 상기 계측제어부에는 압력센서의 고장 상태를 자체 진단할 수 있는 자가진단모드를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 자가진단모드는 상기 압력센서로부터 측정한 미소 직류전압을 아나로그(Analog) 신호로 변환하며, 센서부의 출력 전압이 1DCV 미만이면 단선으로 판단하여 알람을 발생시키고, 압력 측정점의 상한과 하한을 설정한 후, 센서부의 출력 전압이 설정된 해당 상한 혹은 하한을 초과한 순간 헌팅 데이터는 제외시키고, 상한 혹은 하한을 일정시간 유지할 경우 압력센서의 고장으로 판단하여 알람을 발생시키는 것이 바람직하다. On the other hand, the measurement control unit preferably includes a self-diagnosis mode capable of self-diagnosing the failure state of the pressure sensor, wherein the self-diagnosis mode converts the minute DC voltage measured from the pressure sensor into an analog signal. If the output voltage of the sensor unit is less than 1DCV, it is determined as a disconnection and an alarm is generated. If the upper or lower limit is maintained for a certain period of time, it is desirable to determine that the pressure sensor is malfunctioning and generate an alarm.
이러한 계측제어부는 소비전력을 최소화 하기 위해 평상 시 딥슬립(Deep sleep)모드를 유지하고, 측정 주기에 맞추어 스스로 웨이크업(wake-up)하여 압력정보를 측정하여 저장하고 다시 딥슬립(Deep sleep)모드를 유지하여 전류 손실을 최소화하도록 하는 것이 바람직하다. In order to minimize power consumption, the measurement and control unit normally maintains a deep sleep mode, wakes up itself according to the measurement cycle, measures and stores pressure information, and then goes back to deep sleep. It is desirable to maintain the mode to minimize current loss.
본 발명은 압력센서의 고장 상태를 자체 진단하고 자동 알람 기능을 갖도록 구성될 수 있다. The present invention can be configured to self-diagnose the failure state of the pressure sensor and have an automatic alarm function.
도 15는 센서부 회로 구성 및 단선 검출을 나타낸 도면이다. 15 is a diagram illustrating a circuit configuration of a sensor unit and detection of disconnection.
도 15에 나타낸 바와 같이, 단선검출은 목표 제품이 압력센서로부터 측정한 미소 직류전압을 아나로그(Analog) 신호로 변환하고, 계측제어부는 전압(1~5V(DC))을 측정하여 계측정보를 산출한다. 이때, 구성된 회로에서 단선이 발생할 경우 계측제어부에는 1V(DC) 이하의 전압이 측정되는데, 이를 수 mV(DC) 단위로 측정하도록 회로를 설계하여 측정값이 특정값 이하의 경우 단선으로 인지하고 알람을 발생시킨다. 15, disconnection detection converts the minute DC voltage measured by the target product from the pressure sensor into an analog signal, and the measurement and control unit measures the voltage (1-5V (DC)) to provide measurement information. Calculate. At this time, when a disconnection occurs in the configured circuit, a voltage of 1V (DC) or less is measured in the measurement and control unit, and the circuit is designed to measure it in units of several mV (DC). causes
즉, 센서부의 출력 전압을 감시하여 1DCV 미만의 상황에서 단선 여부 판단하고, 알람을 발생하게 구성할 수 있다. That is, by monitoring the output voltage of the sensor unit, it is possible to determine whether there is a disconnection in a situation of less than 1 DCV, and to generate an alarm.
도 16은 ADC 신호 분석을 통한 센서 오류 검출 방안 예를 나타낸 도면이다. 16 is a diagram illustrating an example of a method for detecting a sensor error through ADC signal analysis.
도 16에 나타낸 바와 같이, 센서 고장(오동작) 검출은 설치된 압력 측정점의 상한과 하한을 설정하고 해당 상하한선을 일정시간 유지 할 경우 센서 고장으로 판단하고 알람 발생할 수 있다. 즉, 순간 헌팅은 매우 적은 빈도이지만 발생 가능한 경우이며, 이는 S/W 알고리즘으로 필터링 처리하고, 그 외 상,하한 구간헌팅의 경우는 센서 기능에 문제가 있는 것으로 판단하여 점검하는 것이 바람직하다. As shown in Fig. 16, sensor failure (malfunction) detection may be determined as a sensor failure and an alarm may be generated when the upper and lower limits of the installed pressure measurement point are set and the upper and lower limits are maintained for a certain period of time. That is, instantaneous hunting is a very small frequency, but it is possible to occur, and it is desirable to filter it with a S/W algorithm, and to check other upper and lower limit section hunting by determining that there is a problem with the sensor function.
여기서, 상하한은 아날로그 신호의 유효범위(4~20mA)이고, 상하한을 초과한 순간 헌팅 데이터는 제외시키며, 상한 또는 하한을 특정시간 동안 유지하는 경우 센서 오동작으로 판단하여 알람을 발생한다. 즉, 설정된 데이터 상하한 정보와 계측치의 비교와 변화량 분석으로 센서의 고장을 검출하게 된다. Here, the upper and lower limits are the effective range of the analog signal (4 to 20 mA), and hunting data that exceeds the upper and lower limits is excluded. That is, a sensor failure is detected by comparing the set data upper/lower limit information with the measured value and analyzing the amount of change.
특히, 본 발명은 방수방진 설계는 기본이며, 첨부된 도 1표시와 같이 이동식 혹은 고정식으로 압력 측정이 가능한 구조이다. 구체적으로, 상기 센서부 케이스(110)의 하부에 커넥터를 결합하여 즉, 도 10의 (a)와 같이 원터치 커플링 타입 커넥터를 결합하거나, 도 10의 (b)와 같이 수도관 타입 커넥터를 결합하여 사용할 수 있다. In particular, the present invention is a basic waterproof and dustproof design, as shown in the accompanying Figure 1, a structure that can measure the pressure in a movable or fixed type. Specifically, by coupling a connector to the lower portion of the
이때, 이동식 활용예로서 수도 관압 측정이나 소화전 압력 측정이 가능하고, 고정식 활용예로서 맨홀 내부 상수관압 측정이 가능하다. 즉, 주요 압력 측정지점 이외에 소화전, 수도꼭지 등 간헐적 측정점 계측을 위해 센서부 케이스의 하부로 커넥터 타입을 이동식과 고정식 형태로 사용 가능하도록 커넥터를 교체 가능하게 구성할 수 있다. At this time, as a mobile application example, it is possible to measure the water pipe pressure or the fire hydrant pressure, and as a fixed application example, it is possible to measure the water pipe pressure inside the manhole. That is, in addition to the main pressure measurement point, the connector can be configured to be replaceable so that the connector type can be used in a movable and fixed form as a lower part of the sensor case for measuring intermittent measurement points such as a fire hydrant and a faucet.
따라서, 본 발명은 센서부 케이스의 커넥터 만을 변경하여 이동식 및 고정식 설치가 가능하게 하여 다목적 활용이 가능하도록 한 장점을 갖는다. Therefore, the present invention has the advantage of enabling multi-purpose use by changing only the connector of the sensor unit case to enable movable and fixed installation.
특히, 고정식의 경우 TM설비로부터 전원이 공급될 경우 배터리 상시 충전이 가능하므로 배터리 교체가 필요 없게 되고, 정전시에도 자체 배터리에 의한 데이터 저장 기능을 수행하므로 인공지능 관망관리를 위한 빅데이터용 기초 데이터 수집에 상당한 장점이 있다. In particular, in the case of the stationary type, when power is supplied from the TM facility, the battery can be charged all the time, so there is no need to replace the battery. There are significant advantages to collecting.
또한, 본 발명은 압력 측정 지점이 블루투스 통신 반경 이내에 2개 이상 설치될 경우, 상호 간 피어(Peer)를 등록하여 통신 장치의 고장시 피어를 통한 자동 우회 통보 할 수 있다. 즉, 도 17표시와 같이 Peer #1이 통신 불가한 경우 Peer를 통한 Peer #2로 자동 우회 통보가 가능하게 할 수 있다. In addition, according to the present invention, when two or more pressure measuring points are installed within a Bluetooth communication radius, mutual peers are registered to automatically detour through a peer in case of a communication device failure. That is, as shown in FIG. 17 , when
특히, 마스터 센서와 슬레이브 센서 지정하여 1대의 IoT 모뎀으로 2개 이상의 전송 시스템을 구축할 수 있다. 즉, 설치 초기 단계에서 도 18표시와 같이 Master, Slave #1, Slave #2, Slave #n과 같이 역할을 지정할 수 있다. 이때, 상시 전원 공급 상태이고, 모든 센서는 블루투스 통신 반경내에 설치되는 조건이 충족되어야 한다. 구체적으로 설치 단계에서 Master로 지정된 센서에 Slave로 지정된 각각의 센서를 블루투스 연결 설정하고, Slave 센서에는 IoT 모뎀 미적용되며, Master 센서는 전송 주기마다 각각의 Slave와 연결 시도하여 Slave 측정 정보를 IoT 모뎀을 통해 전송하도록 하는 것이 바람직하다. In particular, two or more transmission systems can be built with one IoT modem by designating a master sensor and a slave sensor. That is, in the initial stage of installation, as shown in FIG. 18 , roles such as Master,
이를 위한 소프트웨어 측면의 기능은, 블루투스 기반의 설정 UI 제공(전용 앱 사용)하는 것이 바람직하다. 즉, 1) 현재 측정값 및 상태(모뎀 전계, 원격지 통신, 배터리 등)를 표시하고, 2) 측정 주기마다 저장된 측정값 및 상태 정보 로그 조회하며, 3) 측정 주기, 전송 주기, Bluetooth Master & Slave, 원격지 접속 정보 등 설정하는 것이 바람직하다. For this, it is desirable to provide a Bluetooth-based setting UI (using a dedicated app) for the software-side function. That is, 1) displays the current measurement value and status (modem electric field, remote communication, battery, etc.) 2) Inquires the stored measurement value and status information log for each measurement cycle 3) Measurement cycle, transmission cycle, Bluetooth Master & Slave , it is desirable to set remote access information, etc.
또한, 원격 로그 백업하는 것이 바람직하다. 즉, 1) 원격지 요청에 따라 과거 데이터 로그 송신하는 것이 바람직하다. Also, it is desirable to back up the remote log. That is, 1) it is desirable to transmit the past data log according to the remote site request.
그리고, 원격 운영을 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 1) 측정 주기, 전송 주기 변경하고, 2) 배터리 경고 레벨 설정하며, 3) 압력 변화 이벤트 레벨 설정하는 것이 바람직하다. And, it is desirable to set up remote operation. That is, it is desirable to 1) change the measurement cycle and transmission cycle, 2) set the battery warning level, and 3) set the pressure change event level.
이때, 측정 압력 정보 이상 유무 판단 및 이벤트 발생 상황 통보하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 수십 초 이내의 Wake up 주기로 극히 짧은 시간 동안 압력 정보를 취득하여 이전 취득 정보(1시간 이내)와 비교하여 급격한 압력 변화 유지 여부를 분석하고 이벤트 발생 수준일 경우 즉시 모뎀에 전원을 공급, 원격 상황실에 이벤트 정보를 전송, 이후 실시간 계측 모드로 자동 전환하는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable to determine whether there is an abnormality in the measured pressure information and notify the event occurrence status. Specifically, it acquires pressure information for an extremely short period of time with a wake-up cycle of less than tens of seconds, compares it with the previously acquired information (within 1 hour) to analyze whether a sudden pressure change is maintained, and supplies power to the modem immediately if the event occurs. It is desirable to transmit event information to the remote control room and then automatically switch to real-time measurement mode.
한편, 본 발명은 약전계 또는 전파 음영지역 적용을 위한 안테나를 확장할 수 있다. 즉, 맨홀 내부는 기본적으로 약전계이며, 특히 통신사 기지국과 거리가 멀거나 음영 지역에서는 통신이 불가 하므로, 이러한 상황에서 원격감시가 가능하도록 하기 위해 지면에 확장형 안테나를 설치하여 통신 환경을 향상시킬 수 있다. On the other hand, the present invention can extend the antenna for application to the weak electric field or radio wave shadow area. In other words, the inside of the manhole is basically a weak electric field, and communication is not possible, especially in areas that are far from the base station of the telecommunication company or in a shaded area. there is.
특히, 본 발명은 배터리 수명 최대화를 위한 제어 및 송수신부 초절전 모드 구현할 수 있다. 예컨대, 압력 계측제어부에서 게측제어부의 MCU를 초절전 모드로 설계 반영하여 계측 순간을 제외한 전체 대기시간의 소비 전력을 최소화 할 수 있다. 예를 들어, 소비전력을 최소화 하기 위해 평상 시 딥슬립(Deep sleep)모드를 유지하고, 측정 주기에 맞추어 스스로 웨이크업(wake-up)하여 압력정보를 측정하여 저장하고 다시 딥슬립(Deep sleep)모드를 유지하는 것이 바람직하다. 사용 예로서, 매 1분 측정 주기의 경우 0.5초 이내 동안만 압력을 측정, 저장하고 나머지 시간동안은 절전모드로 운영하는 것이 바람직하다.In particular, the present invention can implement a control and transceiver ultra power saving mode for maximizing battery life. For example, it is possible to minimize the power consumption of the entire standby time excluding the moment of measurement by designing and reflecting the design of the MCU of the measurement control unit in the ultra-power saving mode in the pressure measurement and control unit. For example, to minimize power consumption, it normally maintains a deep sleep mode, wakes up itself according to the measurement cycle, measures and stores pressure information, and then goes to deep sleep again. It is desirable to keep the mode. As an example of use, it is desirable to measure and store pressure within 0.5 seconds for every 1 minute measurement cycle, and to operate in power saving mode for the rest of the time.
본 발명에 따르면, 계측제어부 케이스와 센서부 케이스 및 송수신부와 전원부가 구비디는 전원부 케이스를 분리 가능하도록 결합되는 구성이 특징이며, 각 케이스는 커넥터로 연결되는 방식을 채택할 수 있다. 또한, 외부에 노출되는 커넥터는 방수제품을 사용하는 것이 바람직하고, 커넥터를 이용하여 센서부 케이스의 분리시 압력측정 정보를 취득할 수 있다. According to the present invention, it is characterized in that the measurement control unit case and the sensor unit case, and the transceiver unit and the power supply unit case provided with the power supply unit are detachably coupled to each other, and a method in which each case is connected by a connector may be adopted. In addition, it is preferable to use a waterproof product for the connector exposed to the outside, and pressure measurement information can be acquired when the sensor unit case is separated using the connector.
특히, 전파 음영지역의 맨홀 또는 맨홀 내부 기존 시설물과의 공간적 간섭이 발생할 경우 매우 효과적으로 설치가 가능한 장점이 있다.In particular, there is an advantage that can be installed very effectively in the case of spatial interference with a manhole in a radio wave shadow area or an existing facility inside the manhole.
이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.The technical problem of the present invention is achieved by the technical configuration as described above, and although described with reference to the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and the present invention is not limited thereto by those of ordinary skill in the art. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the equivalent scope of the technical spirit of the claims and the claims to be described below.
110 - 센서부 케이스 120 - 전원부 케이스
130 - 계측제어부 케이스 140 - 락킹수단
150 - 방수용 씰링 160 - 안테나 확장부110 - sensor unit case 120 - power unit case
130 - Measurement control unit case 140 - Locking means
150 - sealing for waterproofing 160 - antenna extension
Claims (12)
관의 수압을 측정할 수 있는 센서부가 구비되는 센서부 케이스;
상기 센서부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 데이터 송수신을 위한 송수신부와 전원 공급을 위한 배터리로 이루어지는 전원부가 구비되는 전원부 케이스;
상기 전원부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 센서부의 측정 정보를 계측 제어할 수 있는 계측제어부가 구비되는 계측제어부 케이스;
상기 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스를 분리 가능하게 결합할 수 있도록 각 케이스의 대면 부위에 형성되어 상호 락킹될 수 있는 락킹수단; 및
상기 락킹수단에 의해 분리 가능하게 결합되는 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스의 각 결합 부위에 설치되는 방수용 씰링;을 포함하고,
상기 락킹수단은:
상기 계측제어부 케이스와 상기 전원부 케이스의 하부 내주면에 각각 형성되는 락킹홈부; 및
상기 락킹홈부에 락킹되도록 상기 전원부 케이스와 상기 센서부 케이스의 상부로 각각 돌출 형성되어 계측제어부 케이스와 상기 전원부 케이스의 하부에 각각 끼움 결합되는 끼움돌부의 외주면에 형성되는 락킹돌부;를 포함하고,
상기 락킹돌부는:
상기 끼움돌부의 외주면에 돌출 형성되는 걸림돌부와, 상기 걸림돌부의 일측에 인접하여 돌출 형성되고 소정 텐션을 갖도록 상하부에 절개홈이 형성되는 고정돌부로 이루어지고,
상기 락킹홈부는:
상기 걸림돌부가 삽입될 수 있도록 케이스의 내주면에 형성되는 삽입홈부와, 상기 삽입홈부의 일측에 인접하여 요입 형성되고 상기 고정돌부가 소정 텐션을 가지면서 가압 고정되는 고정홈부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서.In the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management,
a sensor unit case provided with a sensor unit capable of measuring the water pressure in the pipe;
a power supply case detachably coupled to the sensor unit case and having a power supply unit comprising a transceiver unit for data transmission and reception and a battery for supplying power;
a measurement control unit case detachably coupled to the power supply unit case and provided with a measurement control unit capable of measuring and controlling the measurement information of the sensor unit;
a locking means that is formed on a facing portion of each case to be mutually lockable so as to detachably couple the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case; and
Including; and a waterproofing sealing installed in each coupling portion of the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case that are detachably coupled by the locking means;
The locking means includes:
locking grooves respectively formed on lower inner peripheral surfaces of the measurement control unit case and the power supply unit case; and
A locking protrusion formed on the outer circumferential surface of the fitting protrusion which is respectively protruded to the upper portions of the power supply case and the sensor case so as to be locked in the locking groove and is fitted to the lower portions of the measurement control unit case and the power supply case, respectively;
The locking protrusion is:
It consists of a locking protrusion protruding from the outer circumferential surface of the fitting protrusion, and a fixing protrusion protruding adjacent to one side of the locking protrusion and having cut-out grooves formed in the upper and lower parts to have a predetermined tension,
The locking groove part:
Waterworks smart, characterized in that it consists of an insertion groove formed on the inner circumferential surface of the case so that the locking protrusion can be inserted, and a fixing groove that is recessed adjacent to one side of the insertion groove and that the fixing protrusion is press-fixed while having a predetermined tension. IoT-based self-powered pressure sensor for pipe network management.
관의 수압을 측정할 수 있는 센서부가 구비되는 센서부 케이스;
상기 센서부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 데이터 송수신을 위한 송수신부와 전원 공급을 위한 배터리로 이루어지는 전원부가 구비되는 전원부 케이스;
상기 전원부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 센서부의 측정 정보를 계측 제어할 수 있는 계측제어부가 구비되는 계측제어부 케이스;
상기 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스를 분리 가능하게 결합할 수 있도록 각 케이스의 대면 부위에 형성되어 상호 락킹될 수 있는 락킹수단; 및
상기 락킹수단에 의해 분리 가능하게 결합되는 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스의 각 결합 부위에 설치되는 방수용 씰링;을 포함하고,
상기 송수신부는:
약전계 지역 수신 전계강도 세기 보상을 위해, 전파 음영지역에서 테이터 통신의 안정성을 확보하도록 상기 송수신부로부터 이격된 위치에 설치되는 확장형 안테나로 이루어지는 안테나 확장부;를 더 포함하고,
상기 안테나 확장부는:
상면이 노출되도록 지면에 매립 설치되고, 내부에는 판 형상 또는 막대 형상의 확장형 안테나가 설치되는 상부몸체와, 상기 상부몸체의 하부에 구비되는 하부몸체와, 상기 상하부몸체를 연결하도록 설치되는 중공 구조의 연결체를 포함하는 몸체부; 및
상기 몸체부의 연결체가 결합되는 상부몸체의 하단부와 하부몸체의 상단부에 각각 씰링 처리되도록 설치되는 씰링부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서.In the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management,
a sensor unit case provided with a sensor unit capable of measuring the water pressure in the pipe;
a power supply case detachably coupled to the sensor unit case and having a power supply unit comprising a transceiver unit for data transmission and reception and a battery for supplying power;
a measurement control unit case detachably coupled to the power supply unit case and provided with a measurement control unit capable of measuring and controlling the measurement information of the sensor unit;
a locking means that is formed on a facing portion of each case to be mutually lockable so as to detachably couple the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case; and
Including; and a waterproofing sealing installed in each coupling portion of the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case that are detachably coupled by the locking means;
The transceiver includes:
In order to compensate for the received electric field strength in the weak electric field area, an antenna extension unit comprising an extended antenna installed at a location spaced apart from the transceiver to secure data communication stability in a radio wave shadow area;
The antenna extension includes:
The upper body is embedded in the ground so that the upper surface is exposed, and a plate-shaped or rod-shaped expandable antenna is installed therein, a lower body provided under the upper body, and a hollow structure installed to connect the upper and lower bodies a body portion including a connecting body; and
A self-powered self-powered pressure sensor for water supply smart pipe network management, characterized in that it includes; a sealing member installed to be sealed at the lower end of the upper body and the upper end of the lower body to which the connector of the body is coupled.
상기 상부몸체는:
상기 확장형 안테나의 전계강도 세기를 확장할 수 있도록 상부몸체의 측면테두리부가 상부로 갈수록 넓어지는 형상의 확장경사면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서.6. The method of claim 5,
The upper body includes:
IoT-based self-powered driving type pressure sensor for waterworks smart pipe network management, characterized in that the side rim of the upper body is formed of an extended inclined surface with a shape that becomes wider toward the top so that the electric field strength of the extended antenna can be expanded.
상기 안테나 확장부는:
상기 상부몸체 내부에 설치되는 확장형 안테나를 승하강 시킬 수 있도록 구비되는 승하강수단;을 더 포함하되,
상기 승하강수단은,
상기 연결체의 내부에 설치되는 승하강조절볼트로 이루어지며, 상기 승하강조절볼트의 승하강에 의해 상기 확장형 안테나의 높낮이를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서.6. The method of claim 5,
The antenna extension includes:
It further includes; elevating means provided to elevate the extended antenna installed inside the upper body;
The elevating means is
IoT-based self-powered driving for water supply smart pipe network management, characterized in that it is composed of an elevation control bolt installed inside the connector, and is configured to adjust the height of the expandable antenna by the elevation of the elevation control bolt method pressure sensor.
관의 수압을 측정할 수 있는 센서부가 구비되는 센서부 케이스;
상기 센서부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 데이터 송수신을 위한 송수신부와 전원 공급을 위한 배터리로 이루어지는 전원부가 구비되는 전원부 케이스;
상기 전원부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 센서부의 측정 정보를 계측 제어할 수 있는 계측제어부가 구비되는 계측제어부 케이스;
상기 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스를 분리 가능하게 결합할 수 있도록 각 케이스의 대면 부위에 형성되어 상호 락킹될 수 있는 락킹수단; 및
상기 락킹수단에 의해 분리 가능하게 결합되는 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스의 각 결합 부위에 설치되는 방수용 씰링;을 포함하고,
상기 계측제어부는:
상기 센서부에 구비되는 센서의 고장 상태를 자체 진단할 수 있는 자가진단모드;를 포함하고,
상기 자가진단모드는:
상기 센서부로부터 측정한 미소 직류전압을 아나로그(Analog) 신호로 변환하며,
센서부의 출력 전압이 1DCV 미만이고 특정값 이하일 경우 단선으로 판단하여 알람을 발생시키고,
압력 측정점의 상한과 하한을 설정한 후, 센서부의 출력 전압이 설정된 해당 상한 혹은 하한을 초과한 순간 헌팅 데이터는 제외시키고, 상한 혹은 하한을 일정시간 유지할 경우 압력센서의 고장으로 판단하여 알람을 발생시키는 것을 특징으로 하는 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서.In the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management,
a sensor unit case provided with a sensor unit capable of measuring the water pressure in the pipe;
a power supply case detachably coupled to the sensor unit case and having a power supply unit comprising a transceiver unit for data transmission and reception and a battery for supplying power;
a measurement control unit case detachably coupled to the power supply unit case and provided with a measurement control unit capable of measuring and controlling the measurement information of the sensor unit;
a locking means that is formed on a facing portion of each case to be mutually lockable so as to detachably couple the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case; and
Including; and a waterproofing sealing installed in each coupling portion of the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case that are detachably coupled by the locking means;
The measurement control unit:
and a self-diagnosis mode capable of self-diagnosing the failure state of the sensor provided in the sensor unit;
The self-diagnosis mode is:
Converts the minute DC voltage measured from the sensor unit into an analog signal,
If the output voltage of the sensor unit is less than 1DCV and is below a certain value, it is determined as a disconnection and an alarm is generated.
After setting the upper and lower limits of the pressure measurement point, hunting data is excluded at the moment when the output voltage of the sensor unit exceeds the set upper or lower limit. IoT-based self-powered driving type pressure sensor for waterworks smart pipe network management.
관의 수압을 측정할 수 있는 센서부가 구비되는 센서부 케이스;
상기 센서부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 데이터 송수신을 위한 송수신부와 전원 공급을 위한 배터리로 이루어지는 전원부가 구비되는 전원부 케이스;
상기 전원부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 센서부의 측정 정보를 계측 제어할 수 있는 계측제어부가 구비되는 계측제어부 케이스;
상기 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스를 분리 가능하게 결합할 수 있도록 각 케이스의 대면 부위에 형성되어 상호 락킹될 수 있는 락킹수단; 및
상기 락킹수단에 의해 분리 가능하게 결합되는 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스의 각 결합 부위에 설치되는 방수용 씰링;을 포함하고,
상기 계측제어부는:
소비전력을 최소화 하기 위해 평상 시 딥슬립(Deep sleep)모드를 유지하고, 측정 주기에 맞추어 스스로 웨이크업(wake-up)하여 압력정보를 측정하여 저장하고 다시 딥슬립(Deep sleep)모드를 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서.In the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management,
a sensor unit case provided with a sensor unit capable of measuring the water pressure in the pipe;
a power supply case detachably coupled to the sensor unit case and having a power supply unit comprising a transceiver unit for data transmission and reception and a battery for supplying power;
a measurement control unit case detachably coupled to the power supply unit case and provided with a measurement control unit capable of measuring and controlling the measurement information of the sensor unit;
a locking means that is formed on a facing portion of each case to be mutually lockable so as to detachably couple the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case; and
Including; and a waterproofing sealing installed in each coupling portion of the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case that are detachably coupled by the locking means;
The measurement control unit:
In order to minimize power consumption, it normally maintains deep sleep mode, wakes up itself according to the measurement cycle, measures and stores pressure information, and maintains deep sleep mode again. IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management, characterized in that it controls.
관의 수압을 측정할 수 있는 센서부가 구비되는 센서부 케이스;
상기 센서부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 데이터 송수신을 위한 송수신부와 전원 공급을 위한 배터리로 이루어지는 전원부가 구비되는 전원부 케이스;
상기 전원부 케이스에 분리 가능하게 결합되며, 센서부의 측정 정보를 계측 제어할 수 있는 계측제어부가 구비되는 계측제어부 케이스;
상기 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스를 분리 가능하게 결합할 수 있도록 각 케이스의 대면 부위에 형성되어 상호 락킹될 수 있는 락킹수단; 및
상기 락킹수단에 의해 분리 가능하게 결합되는 계측제어부 케이스와 전원부 케이스 및 센서부 케이스의 각 결합 부위에 설치되는 방수용 씰링;을 포함하고,
상기 계측제어부는:
수십 초 이내의 웨이크업(Wake up) 주기로 극히 짧은 시간 동안 압력 정보를 취득하여 1시간 이내의 이전 취득 정보와 비교하여 급격한 압력 변화 유지 여부를 분석하여 측정 압력 정보의 이상 유무를 판단하고, 측정 압력 정보에 이상이 발생시 모뎀에 전원을 공급하여 원격으로 상황실에 측정 압력 정보의 이상 유무를 전송한 이후 실시간 계측 모드로 자동 전환하는 것을 특징으로 하는 상수도 스마트 관망 관리용 IoT 기반 자가전원 구동방식 압력센서.In the IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management,
a sensor unit case provided with a sensor unit capable of measuring the water pressure in the pipe;
a power supply case detachably coupled to the sensor unit case and having a power supply unit comprising a transceiver unit for data transmission and reception and a battery for supplying power;
a measurement control unit case detachably coupled to the power supply unit case and provided with a measurement control unit capable of measuring and controlling the measurement information of the sensor unit;
a locking means that is formed on a facing portion of each case to be mutually lockable so as to detachably couple the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case; and
Including; and a waterproofing sealing installed in each coupling portion of the measurement control unit case, the power supply unit case, and the sensor unit case that are detachably coupled by the locking means;
The measurement control unit:
It acquires pressure information for an extremely short time with a wake-up cycle within several tens of seconds, compares it with the previously acquired information within an hour, and analyzes whether the rapid pressure change is maintained to determine whether there is an abnormality in the measured pressure information, An IoT-based self-powered driving type pressure sensor for water supply smart pipe network management, characterized in that it automatically switches to real-time measurement mode after transmitting power to the modem when an abnormality occurs in information and remotely transmitting the presence or absence of measurement pressure information to the control room.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210148548A KR102371788B1 (en) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | IoT-based self-powered pressure sensor for smart water supply network management |
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| KR1020210148548A KR102371788B1 (en) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | IoT-based self-powered pressure sensor for smart water supply network management |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR102371788B1 true KR102371788B1 (en) | 2022-03-08 |
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ID=80812311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020210148548A KR102371788B1 (en) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | IoT-based self-powered pressure sensor for smart water supply network management |
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|---|---|
| KR (1) | KR102371788B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240131823A (en) | 2023-02-24 | 2024-09-02 | 주식회사 가나인 | Smart water pipeline management system |
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2021
- 2021-11-02 KR KR1020210148548A patent/KR102371788B1/en active IP Right Grant
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