KR102432816B1 - 함정 탱크의 수위 감시 장치 및 방법 - Google Patents

함정 탱크의 수위 감시 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 함정 탱크의 수위 감시 장치 및 방법에 관한 것으로, 함정 탱크에 수용되는 유체의 수위를 감시하기 위한 함정 탱크의 수위 감시 장치로서, 상기 함정 탱크에 설치된 측정기로부터의 출력 값에 따른 유체의 기준 수위 정보가 미리 저장된 저장부; 상기 측정기로부터 출력된 출력 값으로부터 유체의 실제 수위 정보를 계산하기 위한 연산부; 및 상기 기준 수위 정보를 계산된 실제 수위 정보로 보정하기 위한 보정부;를 포함하고, 함정 탱크 등과 같은 함정 탱크의 내부에 수용되는 유체의 수위를 정확하게 감시할 수 있다.

Description

함정 탱크의 수위 감시 장치 및 방법{Device and method for monitoring the water level in a warship tank}
본 발명은 함정 탱크의 수위 감시 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 함정 탱크기의 내부에 수용되는 유체의 수위를 정확하게 감시할 수 있는 함정 탱크 수위 감시 장치 및 방법에 관한 것이다.
함정에는 연료유, 폐유, 물 등 다양한 유체를 수용할 수 있는 다양한 탱크들이 설치되고, 탱크에 수용되는 유체 수위를 감시하기 위한 수위 감시 장치가 설치된다. 수위 감시 장치는 탱크에 설치되는 측정기에서 생성되는 유체 압력에 따른 전기 신호값, 수두압, 유체 수위, 유체 수위에 따른 탱크의 용적(탱크 내에서 유체의 부피) 등에 대한 기준 수위 정보를 토대로 탱크 내부의 유체 수위를 감시한다. 그런데 기준 수위 정보는 탱크 내에서 측정기가 측정할 수 없는 사각지대(dead zone)나 마진이 고려되지 않은 상태로 마련되고, 작업자에 의해 수기로 입력되는 정보이기 때문에 오기재 및 오계산으로 인해 실제 유체 수위와 오차를 가질 수 있다. 이러한 오차는 주로 함정 시운전 평가 시 함정 탱크 측심하는 과정에서 발견되기 때문에, 오차를 수정하는데 시간이 소요되어 함정을 건조하는데 소요되는 시간이 증가하는 문제가 있다.
KR10-0955660 B
본 발명은 함정 탱크 내부에 수용되는 유체의 수위를 정확하게 감시할 수 있는 함정 탱크의 수위 감시 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 함정을 건조하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 함정 탱크의 수위 감시 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 함정 탱크의 수위 감시 장치는, 함정 탱크에 수용되는 유체의 수위를 감시하기 위한 함정 탱크의 수위 감시 장치로서, 상기 함정 탱크에 설치된 측정기로부터의 출력 값에 따른 유체의 기준 수위 정보가 미리 저장된 저장부; 상기 측정기로부터 출력된 출력 값으로부터 유체의 실제 수위 정보를 계산하기 위한 연산부; 및 상기 기준 수위 정보를 계산된 실제 수위 정보로 보정하기 위한 보정부;를 포함할 수 있다.
상기 함정 탱크에 설치된 측정기로부터의 출력 값은 기준 전기 신호값을 포함하고, 상기 저장부에는 상기 기준 전기 신호값에 따라 기준 수두압 및 기준 수위를 포함하는 기준 수위 정보가 매칭되어 룩업 테이블 방식으로 저장될 수 있다.
상기 측정기로부터 출력된 출력 값은 실제 전기 신호값을 포함하고, 상기 연산부는 상기 실제 전기값으로부터 상기 함정 탱크 내에 수용되는 유체의 실제 수두압과 실제 수위를 산출할 수 있다.
상기 보정부는 상기 저장부에서 상기 실제 전기 신호값에 매칭되는 기준 전기 신호값을 검색하고, 검색된 기준 전기 신호값에 매칭되어 있는 유체의 기준 수위와 상기 실제 수위를 간의 오차를 산출하고, 산출된 오차에 따라 상기 기준 수위 정보에서 유체의 기준 수위를 보정할 수 있다.
상기 보정부는 상기 기준 수위 정보를 상기 실제 수위 정보로 보정한 보정 수위 정보를 생성하고, 상기 보정 수위 정보를 상기 저장부에 저장시킬 수 있다.
상기 측정기로부터 출력되는 출력 값과 상기 보정 수위 정보로부터 상기 함정 탱크 내에 수용되는 유체의 수위를 감시할 수 있는 감시부를 포함할 수 있다.
상기 저장부, 연산부, 보정부 및 감시부에서 생성되는 정보들을 출력하기 위한 표시부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 함정 탱크의 수위 감시 방법은, 함정 탱크 내에 수용되는 유체의 수위를 감시하는 수위 감시 방법으로서, 상기 함정 탱크에 설치된 측정기로부터의 출력 값에 따른 유체의 기준 수위 정보를 마련하는 과정; 상기 측정기로부터 유체의 수위에 따른 출력 값을 입력받고, 입력된 출력 값으로부터 유체의 실제 수위 정보를 마련하는 과정; 및 상기 기준 수위 정보와 상기 실제 수위 정보를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 기준 수위 정보의 보정 여부를 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 측정기의 출력 값은 전기 신호 값을 포함하고, 상기 기준 수위 정보를 마련하는 과정은, 하기의 식1과 식2를 이용하여 상기 함정 탱크에 수용될 유체의 수위에 따른 기준 수두압과 기준 전기 신호값을 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
식1)
Figure 112021153081386-pat00001
식2)
Figure 112021153081386-pat00002
상기 기준 수위 정보를 마련하는 과정은, 상기 함정 탱크에 수용될 유체의 수위에 따라 산출되는 상기 기준 수두압 및 상기 기준 전기 신호값을 매칭시켜 룩업 테이블을 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 측정기의 출력 값은 유체의 압력에 따른 실제 전기 신호값을 포함하고, 상기 실제 수위 정보를 마련하는 과정은, 하기의 식3을 이용하여 상기 함정 탱크에 수용되어 있는 유체의 실제 수두압을 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
식3)
Figure 112021153081386-pat00003
(실제 전기 신호값은 전류값이고, 전류값은 4 내지 20mA임)
상기 실제 수위 정보를 마련하는 과정은, 하기의 식4)을 이용하여 상기 함정 탱크에 수용되어 있는 유체의 실제 수위를 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
식4)
Figure 112021153081386-pat00004
(여기에서 Dead zone 수위값은 상기 함정 탱크의 바닥으로부터 측정기가 설치된 위치에 수용된 유체의 수위이고, 비중은 함정 탱크에 수용된 유체의 비중을 의미함)
상기 보정 여부를 결정하는 과정은, 상기 실제 수위 정보와 상기 기준 수위 정보 간에 오차가 있으면, 상기 기준 수위 정보를 보정하는 것으로 결정하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 보정 여부를 결정하는 과정은, 상기 실제 전기 신호값에 대응하는 기준 전기 신호값을 검색하는 과정; 검색된 기준 전기 신호값에 매칭되어 있는 기준 수두압 및 유체의 기준 수위와, 상기 실제 수두압 및 실제 수위를 비교하는 과정; 비교 결과, 상기 기준 수두압과 상기 유체의 기준 수위가 상기 실제 수두압 및 실제 수위와 다르면, 상기 기준 수두압과 상기 유체의 기준 수위를 상기 실제 수두압 및 실제 수위로 보정하는 과정; 및 보정된 기준 수두압과 유체의 기준 수위를 보정 수위 정보로 생성하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 보정 여부를 결정하는 과정은, 상기 실제 전기 신호값에 대응하는 기준 전기 신호값을 검색하는 과정; 검색된 기준 전기 신호값에 매칭되어 있는 기준 수두압 및 유체의 기준 수위와, 상기 실제 수두압 및 실제 수위를 비교하는 과정; 및 비교 결과, 상기 기준 수두압과 상기 유체의 기준 수위가 상기 실제 수두압 및 실제 수위와 동일하면, 상기 기준 수두압과 상기 유체의 기준 수위를 보정 수위 정보로 생성하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 함정 탱크에 수용되는 유체량에 따라 상기 측정기에서 출력되는 출력 값을 입력 받는 과정; 및 상기 측정기에서 출력되는 출력 값과 상기 보정 수위 정보를 이용하여 상기 유체의 수위를 감시하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 유체의 수위를 감시하는 과정은, 상기 보정 수위 정보에서 상기 측정기에서 출력되는 전기 신호값에 대응되는 실제 전기 신호값을 검색하는 과정; 및 상기 실제 전기 신호값과 매칭되어 있는 수위 값을 현재 상기 함정 탱크에 수용되는 유체의 수위로 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 함정에 설치되는 탱크의 내부에 수용되는 유체의 수위를 정확하게 감시할 수 있다. 즉, 함정 건조 시 미리 마련되는 탱크의 정보의 오차를 사전에 검출하여 보정하고, 보정된 정보를 근거로 탱크 내 유체의 수위를 감시함으로써 탱크에 수용되는 유체의 수위를 보다 정확하게 감시할 수 있다. 또한, 함정 건조 후 탱크 실측을 통한 오차 보정을 제거하여 함정을 건조하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 함정 탱크의 수위 감시 설비를 개략적으로 보여주는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 함정 탱크의 수위 감시 장치의 구성을 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 함정 탱크의 수위 감시 방법을 보여주는 순서도.
도 4는 기준 수위 정보를 마련하는 과정을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 함정 탱크의 수위 감시 방법으로 기준 정 정보를 보정하는 과정을 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장되어 도시될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명에 따른 함정 탱크의 수위 감시 장치 및 방법은, 군용 선박인 함정에 설치되는 탱크에 수용되는 유체의 수위를 측정하고 감시하는데 사용될 수 있다. 여기에서는 함정 탱크의 수위 감시 장치 및 방법이 함정에 설치되는 탱크에 수용되는 유체의 수위를 감시하는데 사용되는 것으로 설명하나, 내부에 유체를 수용할 수 있는 다양한 용기에 수용되는 유체의 수위를 감시하는데 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 함정 탱크의 수위 감시 설비를 개략적으로 보여주는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 함정 탱크의 수위 감시 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 함정 탱크의 수위 감시 설비는, 함정에 설치되는 탱크에 설치되고, 탱크에 수용되는 유체량 또는 유체의 수위에 따른 출력 값을 출력할 수 있는 측정기(100)와, 측정기(100)에서 출력되는 출력 값을 이용하여 탱크 내부의 유체의 수위를 감시할 수 있는 함정 탱크의 수위 감시 장치(200)를 포함할 수 있다.
측정기(100)는 탱크의 내부에 설치되어, 탱크의 내부에 수용되는 유체량에 따라 전기 신호를 출력할 수 있다. 이때, 측정기는 탱크 내부에 수용되는 유체량, 예컨대 수위에 따른 압력을 측정하고, 측정된 압력에 따라 전기 신호값을 출력할 수 있다. 이러한 측정기(100)는 탱크의 내부 바닥으로부터 소정 거리 이격되도록 설치되고, 설치된 위치로부터 상부에 존재하는 유체의 압력을 측정할 수 있다.
수위 감시 장치(200)는 측정기(100)로부터 이격되는 위치에 설치되어, 측정기(100)의 출력 값으로부터 탱크에 수용되는 유체의 수위를 감시할 수 있다. 수위 감시 장치(200)는 측정기(100)로부터 수 m 내지 수십 m 이격된 거리에 있는 조타실, 장비실 등에 설치될 수 있다. 그러나 수위 감시 장치(200)가 설치되는 위치는 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 측정기(100)와 수위 감시 장치(200)는 서로 이격되어 설치되고, 측정기(100)에서 출력되는 전기 신호는 측정기(100)와 이격된 수위 감시 장치(200)로 전송되고, 전기 신호 값, 예컨대 전류 값으로 입력될 수 있다.
수위 감시 장치(200)는 함정을 건조하고 함정을 시운전평가하는 과정에서 측정기(100)로부터 출력되는 전기 신호값을 이용하여 미리 마련된 탱크의 기준 수위 정보를 보정할 수 있다. 이에 수위 감시 장치(200)는 탱크의 유체 수위를 감시하는 과정에서 탱크에 수용되는 유체의 수위를 정확하게 감시할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수위 감시 장치(200)는, 함정에 설치되는 탱크에 수용되는 유체의 수위를 감시하기 위한 함정 탱크의 수위 감시 장치로서, 함정 탱크에 설치된 측정기(100)로부터의 출력 값에 따른 유체의 기준 수위 정보가 미리 저장된 저장부(210)와, 측정기(100)로부터 출력된 출력 값으로부터 유체의 실제 수위 정보를 계산하기 위한 연산부(220) 및 기준 수위 정보를 계산된 실제 수위 정보로 보정하기 위한 보정부(230)를 포함할 수 있다. 또한, 수위 감시 장치(200)는 측정기(100)로부터 출력되는 출력 값과, 보정된 수위 정보를 이용하여 함정 탱크에 수용되는 유체의 수위를 감시하기 위한 감시부(240)와, 각종 정보들을 출력할 수 있는 표시부(250)를 더 포함할 수 있다.
저장부(210)는 함정 탱크의 수위를 감시하기 위한 기준 수위 정보를 저장할 수 있다. 이때, 기준 수위 정보는 측정기(100)에서 출력될 기준 전기 신호값에 따라 기준 수두압, 기준 수위를 매칭시켜 룩업 테이블 방식으로 저장할 수 있다. 또한, 저장부(210)는 연산부(220), 보정부(230) 및 감시부(240)에서 생성되는 각종 정보와, 감시 결과 등을 저장할 수 있다.
한편, 유체의 수위는 함정 탱크의 형상이나 용적에 따라 달라질 수 있으며, 기준 수위 정보는 유체의 수위에 따른 용적값과 기준 전기 신호값을 매칭시켜 저장될 수 있다. 함정 탱크의 용적값은 함정 탱크를 설계할 때 마련된 함정 탱크의 내부 크기(폭, 너비, 깊이 등)로부터 함정 탱크에 수용되는 유체의 수위에 따라 함정 탱크의 용적값을 산출할 수 있다. 여기에서 함정 탱크의 용적값은 함정 탱크에서 유체가 차지하는 부피를 의미할 수 있다.
함정 탱크의 용적을 구할 때, 측정기(100)가 설치된 위치를 기준으로 유체를 정상적으로 수용할 수 있는 위치까지의 용적을 함정 탱크의 전체 용적이라 한다. 즉, 함정 탱크의 용적은 함정 탱크 내에서 측정기(100)가 설치된 위치로부터 함정 탱크의 바닥까지인 사각지대의 용적과와, 유체를 정상적으로 수용할 수 있는 위치로부터 그 상부 공간, 예컨대 함정 탱크의 천장까지의 마진(margin) 용적을 제외한 용적을 의미한다. 또한, 함정 탱크 내에 수용되는 유체의 수위는 함정 탱크 내에서 측정기(100)가 설치된 위치로부터 함정 탱크의 바닥까지의 거리를 사각지대(dead zone) 수위이고, 유체를 정상적으로 수용할 수 있는 위치로부터 그 상부 공간, 예컨대 함정 탱크의 천장까지의 거리를 마진 수위일 수 있다. 이와 같은 함정 탱크의 용적 및 유체의 수위는 함정 탱크를 설계할 때 마련된 함정 탱크의 내부 크기를 이용하여 산출될 수 있다. 이처럼, 저장부(210)에는 기준 전기 신호값에 따라 기준 수두압 및 기준 수위가 매칭되어 룩업 테이블 방식으로 저장될 수 있다.
연산부(220)는 측정기(100)로부터 출력된 출력 값을 입력받아, 유체의 실제 수위 정보를 계산할 수 있다. 연산부(220)는 측정기(100)로부터 출력된 출력 값, 즉 함정 탱크에 수용되는 유체량에 따른 압력에 따라 출력되는 전기 신호값, 예컨대 실제 전기 신호값을 입력받아, 함정 탱크에 수용되는 유체의 실제 수두압과 실제 수위를 계산할 수 있다.
보정부(230)는 저장부(210)에서 측정기(100)로부터 출력된 출력 값, 즉 실제 전기 신호값에 대응하는 기준 전기 신호값을 검색하고, 기준 전기 신호값과 매칭되어 있는 정보들을 비교하고, 비교 결과에 따라 기준 수위 정보의 보정 여부를 결정할 수 있다. 즉, 보정부(230)는 검색된 기준 전기 신호값과 매칭되어 있는 기준 수두압 및 기준 수위와, 연산부(220)에서 계산된 실제 수두압과 실제 수위를 비교하고, 비교 결과, 기준 수두압과 실제 수두압, 기준 수위와 실제 수위 간에 오차가 있으면, 기준 수두압과 기준 수위를 실제 수두압과 실제 수위로 보정할 수 있다. 이때, 보정부(230)는 기준 수두압과 기준 수위를 실제 수두압과 실제 수위로 보정하여 보정 수위 정보로 생성할 수 있다. 반면, 비교 결과, 기준 수두압과 실제 수두압, 기준 수위와 실제 수위 간에 오차가 없으면, 기준 수두압과 기준 수위를 보정하지 않고 함정 탱크에 수용되는 유체의 수위를 감시하기 위한 정보로 사용할 수 있다. 이 경우, 보정부(230)는 유지되는 기준 수위 정보를 보정된 다른 기준 수위 정보와 취합하여 보정 수위 정보를 생성할 수 있다. 이처럼, 보정부(230)에서 생성되는 정보들은 저장부(210)에 저장될 수 있다.
감시부(240)는 측정기(100)에서 출력되는 실제 전기 신호값과, 저장부(210)에 저장되는 보정 수위 정보를 이용하여 유체의 수위를 감시할 수 있다. 감시부(240)의 감시 결과는 저장부(210)에 저장될 수 있다.
표시부(250)는 저장부(210), 연산부(220) 및 보정부(230)에서 생성되는 각종 정보들과, 각종 정보들이 도출되는 과정을 출력할 수 있다. 이러한 표시부(250)는 모니터, 프린터 등으로 마련될 수 있다.
이와 같은 수위 감시 장치(200)는 기준 수위 정보를 보정하는 보정 모드와, 보정된 기준 수위 정보, 즉 보정 수위 정보를 이용하여 함정 탱크에 수용되는 유체의 수위를 감시하는 일반 모드로 작동될 수 있다. 예컨대 수위 감시 장치(200)는 함정을 건조한 이후 시운전평가가 수행되는 기간이나, 시운전평가가 완료된 이후 함정을 정비하는 기간 등에는 보정 모드로 작동할 수 있다. 또한, 수위 감시 장치(200)는 시운전평가가 완료된 이후 보정 모드로 작동하는 기간을 제외한 전 기간 동안 일반 모드로 작동할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 함정 탱크의 수위 감시 방법에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 함정 탱크의 수위 감시 방법을 보여주는 순서도이고, 도 4는 기준 수위 정보를 마련하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 함정 탱크의 수위 감시 방법으로 기준 수위 정보를 보정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수위 감시 방법은, 함정 탱크에 설치된 측정기(100)로부터의 출력 값에 따른 유체의 기준 수위 정보를 마련하는 과정(S110)과, 측정기(100)로부터 유체의 수위에 따른 출력 값을 입력받고, 입력된 출력 값으로부터 유체의 실제 수위 정보를 마련하는 과정(S120) 및 기준 수위 정보와 실제 수위 정보를 비교하고, 비교 결과에 따라 기준 수위 정보의 보정 여부를 결정하는 과정(S130)을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 유체의 기준 수위 정보를 마련하는 과정(S110)은, 기준 수위를 마련하는 과정(S111)과, 기준 수두압을 계산하는 과정(S112) 및 기준 전기 신호값을 계산하는 과정(S113)을 포함할 수 있다. 여기에서 유체의 기준 수위 정보를 마련하는 과정은 함정 탱크에 유체를 주입하지 않은 상태에서 함정 탱크의 내부 크기 정보를 기반으로 수행될 수 있다.
기준 수위를 마련하는 과정(S111)은 함정 탱크의 내부 크기 정보를 이용하여 함정 탱크에 수용될 유체량에 따른 기준 수위를 마련할 수 있다. 여기에서 기준 수위는 함정 탱크를 설계할 때 마련된 함정 탱크의 내부 크기(폭, 너비, 깊이 등)로부터 마련될 수 있다. 예컨대 기준 수위는 함정 탱크의 내부 크기에 따라 함정 탱크에 수용될 유체량 별 수위로 마련될 수 있다. 예컨대 함정 탱크의 전체 용적에 대해 10%의 유체를 수용했을 때, 20%의 유체를 수용했을 때 등으로 기준 수위를 마련할 수 있다. 이 경우, 기준 수위에 따라 유체가 차지하는 용적을 매칭시켜 기준 수위 정보를 마련할 수 있다.
기준 수위가 마련되면, 하기의 식1을 이용하여 기준 수위별로 기준 수두값을 계산할 수 있다.
(식1)
Figure 112021153081386-pat00005
여기에서 비중은 탱크에 수용되는 유체의 비중을 의미하며, 예컨대 유체가 물인 경우 비중은 1이다. 또한, Dead Zone 수위는 함정 탱크의 바닥으로부터 측정기(100)가 설치된 위치까지의 거리, 즉 사각지대의 높이로서 측정된 값이며, 측정기(100)의 설치 위치에 따라 변화될 수 있다.
이처럼, 기준 수두압이 계산되면, 하기의 식2를 이용하여 기준 수두압별로 기준 전기 신호값을 계산할 수 있다.
(식2)
Figure 112021153081386-pat00006
측정기(100)는 일정 범위의 전류 신호값을 출력할 수 있으며, 함정에서 사용되는 전류 신호는 4 내지 20mA 정도다. 식 2에서 상수 4와 16은 탱크 내에 사각지대의 수위와 마진 공간의 수위를 고려하여 도출된 수치이다. 마진 수두압은 탱크 내에 수용된 유체가 적정 용량을 초과한 경우의 수두압으로 측정기(100)에 의해 측정되는 값이다.
기준 전기 신호값이 계산되면, 계산된 기준 전기 신호값에 따라 함정 탱크에 수용될 유체의 수위(기준 수위), 유체가 함정 탱크에서 차지할 용적, 기준 수두압을 매칭시켜 저장부에 룩업 테이블 방식으로 저장할 수 있다.
아래의 표1은 탱크의 기준 수위 정보의 일예를 보여준다. 여기에서 함정 탱크는 청수를 수용하는 청수 탱크이고, 청수의 비중은 1이다.
No. Tank name Height(M) Dead zone 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Margin
2 청수탱크 Volume 1.000 2.539 5.078 7.617 10.156 12.695 15.234 17.773 20.312 22.851 25.390 -
Display Height 0.070 0.188 0.350 0.549 0.708 0.859 1.004 1.152 1.338 1.550 1.82 2.100
전기신호값(mA) 4.00 4.93 6.44 7.78 9.03 10.22 11.36 12.53 13.99 15.67 17.79 20.00
비중 1 수두압(mH2O) 0.00 0.12 0.29 0.48 0.64 0.79 0.93 1.08 1.27 1.48 1.75 2.03
이처럼, 기준 수위 정보가 마련되면, 함정 탱크에 유체를 주입하고 측정기(100)로부터 출력되는 출력 값을 이용하여 실제 수위 정보를 마련할 수 있다.
도 4를 참조하면, 실제 수위 정보를 마련하는 과정(S120)은 함정 탱크의 유체 압력을 측정하는 과정(S121)과, 실제 수두압을 계산하는 과정(S122)을 포함할 수 있다.
실제 수위 정보를 마련하기 위해, 함정 탱크에 유체를 주입하면서 측정기(100)를 이용하여 유체의 압력을 측정할 수 있다. 측정기(100)는 측정된 압력에 따른 출력 값, 즉 실제 전기 신호값을 출력할 수 있다. 측정기(100)에서 출력된 실제 전기 신호값은 수위 감시 장치(200)의 연산부(220)로 입력될 수 있다. 연산부(220)에서는 하기의 식3과 식4를 이용하여 실제 수두압과 함정 탱크에 수용된 유체의 실제 수위를 계산할 수 있다.
(식 3)
Figure 112021153081386-pat00007
(식 4)
Figure 112021153081386-pat00008
이와 같은 방법으로 함정 탱크에 유체를 주입하고, 유체량의 변화에 따라 측정기(100)에서 출력되는 실제 전기 신호값을 이용하여 실제 수두압과 실제 수위를 계산하고, 실제 전기 신호값에 따라 실제 수두압 및 실제 수위를 매칭시켜 실제 수위 정보를 마련할 수 있다. 이때, 실제 수위 정보는 유체의 실제 수위에 따른 함정 탱크의 용적을 포함할 수 있는데, 함정 탱크의 용적은 기준 수위 정보에 포함된 함정 탱크의 용적을 그대로 사용할 수 있다.
실제 수위 정보가 마련되면, 다음과 같은 방법으로 실제 수위 정보로부터 기준 수위 정보의 보정 여부를 결정(S130)할 수 있다.
먼저, 보정부(230)는 측정기(100)로부터 출력된 실제 전기 신호값을 입력받고, 저장부(210)에서 입력받은 실제 전기 신호값과 매칭되는 기준 전기 신호값을 검색할 수 있다. 실제 전기 신호값과 매칭되는 기준 전기 신호값이 검색되면, 검색된 기준 전기 신호값에 매칭되어 있는 기준 수위 정보, 예컨대 기준 수두압 및 기준 수위와, 실제 수위 정보, 예컨대 계산된 실제 수두압과 실제 수위를 비교할 수 있다. 이때, 기준 수위 정보와 실제 수위 정보 간의 오차를 산출할 수도 있고, 기준 수위 정보가 실제 수위 정보와 동일한지 여부만 비교할 수도 있으나, 여기에서는 기준 수위 정보와 실제 수위 정보 간의 오차를 산출하는 것으로 설명한다.
비교 결과, 기준 수위 정보와 실제 수위 정보 간에 오차가 있으면, 기준 수위 정보에 오류가 있는 것으로 판단하고, 기준 수위 정보를 실제 수위 정보로 보정할 수 있다.
예컨대 측정기(100)로부터 입력되는 실제 전기 신호값이 6.44mA인 경우, 기준 수위 정보에서 입력된 실제 전기 신호값과 동일한 기준 전기 신호값을 검색할 수 있다. 표 1을 참조하면, 실제 전기 신호값인 6.44mA와 동일한 기준 전기 신호값에 매칭되어 있는 기준 수두압은 0.29이고, 기준 수위는 0.35인 것을 알 수 있다. 그러나 실제 전기 신호값을 상기 식3에 대입하여 실제 수두압을 계산하면 0.31(소수점 3자리에서 반올림함)이 도출되고, 계산된 실제 수두압을 식4에 대입하여 실제 수위를 계산하면 0.38(소수점 3자리에서 반올림함)이 도출된다.
이처럼, 측정기(100)로부터 출력되는 실제 전기 신호값을 이용하여 계산되는 실제 수위 정보와, 미리 마련된 기준 수위 정보 간에 오차가 있으면, 기준 수위 정보에 오류가 있는 것으로 판단하고, 기준 수위 정보를 계산된 실제 수위 정보로 보정할 수 있다.
아래의 표2는 기준 수위 정보를 보정하여 생성된 보정 수위 정보로서, 함정 탱크 내의 기준 수위가 20%인 경우, 기준 수위와 기준 수두압을 보정한 상태를 보여주고 있다.
No. Tank name Height(M) Dead zone 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Margin
2 청수탱크 Volume 1.000 2.539 5.078 7.617 10.156 12.695 15.234 17.773 20.312 22.851 25.390 -
Display Height 0.070 0.188 0.380 0.549 0.708 0.859 1.004 1.152 1.338 1.550 1.82 2.100
전기신호값(mA) 4.00 4.93 6.44 7.78 9.03 10.22 11.36 12.53 13.99 15.67 17.79 20.00
비중 1 수두압(mH2O) 0.00 0.12 0.31 0.48 0.64 0.79 0.93 1.08 1.27 1.48 1.75 2.03
반면, 검색된 기준 수위 정보와 입력된 실제 수위 정보 간에 오차가 없으면, 기준 수위 정보가 정확한 것으로 판단하고, 기준 수위 정보를 그대로 유지(S142)할 수 있다. 그리고 유지된 기준 수위 정보를 보정된 기준 수위 정보들과 함께 통합하여 보정 수위 정보를 생성할 수 있다.
이와 같은 방법으로 미리 마련된 기준 수위 정보를 보정하고, 보정된 수위 정보, 예컨대 보정 수위 정보를 유체의 수위를 감시하는 기준으로 사용함으로써 함정 탱크 내에서 유체의 수위를 보다 정확하게 감시할 수 있다.
이와 같이 기준 수위 정보를 마련하고, 보정하는 과정은 함정을 건조한 이후 시운전평가가 수행되는 기간이나, 시운전평가가 완료된 이후 함정을 정비하는 기간 등에 수행될 수 있다.
이후, 시운전평가가 완료된 다음에는 보정 수위 정보를 이용하여 함정 탱크의 수위를 감시(S150)할 수 있다.
함정 탱크 내에 수용된 유체의 수위를 감시하는 과정은, 측정기(100)로부터 탱크에 수용되는 유체의 압력에 따라 출력되는 전기 신호값을 입력받는 과정과, 입력된 전기 신호값을 보정 수위 정보와 비교하여 함정 탱크의 수위를 감시하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 함정 탱크의 수위를 감시하는 과정은 룩업 테이블 방식으로 마련되는 보정 수위 정보에서 입력되는 전기 신호값에 대응하는 보정 전기 신호값을 찾고, 해당 보정 전기 신호값에 매칭되어 있는 유체의 수위를 확인함으로써 수행될 수 있다.
이와 같은 일련의 과정은 작업자가 확인할 수 있도록 수위 감시 장치(200)에 마련되어 있는 표시부(250)에 출력될 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100 : 측정기 200: 수위 감시 장치
210: 저장부 220: 연산부
230: 보정부 240: 감시부
250: 표시부

Claims (17)

  1. 함정 탱크에 수용되는 유체의 수위를 감시하기 위한 함정 탱크의 수위 감시 장치로서,
    상기 함정 탱크에 설치된 측정기로부터의 출력 값에 따른 유체의 기준 수위 정보가 미리 저장된 저장부;
    상기 측정기로부터 출력된 출력 값으로부터 유체의 실제 수위 정보를 계산하기 위한 연산부; 및
    상기 기준 수위 정보를 계산된 실제 수위 정보로 보정하기 위한 보정부;를 포함하고,
    상기 측정기로부터의 출력 값은 기준 전기 신호값을 포함하고,
    상기 기준 수위 정보는,
    하기의 식1과 식2를 이용하여 산출된 상기 함정 탱크에 수용될 유체의 수위에 따른 기준 수두압과 기준 전기 신호값을 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 장치.
    식1)
    Figure 112022055392776-pat00018

    식2)
    Figure 112022055392776-pat00019
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장부에는 상기 기준 전기 신호값에 따라 상기 기준 수위 정보가 매칭되어 룩업 테이블 방식으로 저장되는 함정 탱크의 수위 감시 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 측정기로부터 출력된 출력 값은 실제 전기 신호값을 포함하고,
    상기 연산부는 상기 실제 전기값으로부터 상기 함정 탱크 내에 수용되는 유체의 실제 수두압과 실제 수위를 산출할 수 있는 함정 탱크의 수위 감시 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 보정부는 상기 저장부에서 상기 실제 전기 신호값에 매칭되는 기준 전기 신호값을 검색하고, 검색된 기준 전기 신호값에 매칭되어 있는 유체의 기준 수위와 상기 실제 수위를 간의 오차를 산출하고, 산출된 오차에 따라 상기 기준 수위 정보에서 유체의 기준 수위를 보정할 수 있는 함정 탱크의 수위 감시 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보정부는 상기 기준 수위 정보를 상기 실제 수위 정보로 보정한 보정 수위 정보를 생성하고, 상기 보정 수위 정보를 상기 저장부에 저장시킬 수 있는 함정 탱크의 수위 감시 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 측정기로부터 출력되는 출력 값과 상기 보정 수위 정보로부터 상기 함정 탱크 내에 수용되는 유체의 수위를 감시할 수 있는 감시부를 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 저장부, 연산부, 보정부 및 감시부에서 생성되는 정보들을 출력하기 위한 표시부를 더 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 장치.
  8. 함정 탱크의 내에 수용되는 유체의 수위를 감시하는 함정 탱크의 수위 감시 방법으로서,
    상기 함정 탱크에 설치된 측정기로부터의 출력 값에 따른 유체의 기준 수위 정보를 마련하는 과정;
    상기 측정기로부터 유체의 수위에 따른 출력 값을 입력받고, 입력된 출력 값으로부터 유체의 실제 수위 정보를 마련하는 과정; 및
    상기 기준 수위 정보와 상기 실제 수위 정보를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 기준 수위 정보의 보정 여부를 결정하는 과정;을 포함하고,
    상기 측정기의 출력 값은 전기 신호 값을 포함하고,
    상기 기준 수위 정보를 마련하는 과정은,
    하기의 식1과 식2를 이용하여 상기 함정 탱크에 수용될 유체의 수위에 따른 기준 수두압과 기준 전기 신호값을 산출하는 과정을 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 방법.
    식1)
    Figure 112022055392776-pat00020

    식2)
    Figure 112022055392776-pat00021
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 기준 수위 정보를 마련하는 과정은,
    상기 함정 탱크에 수용될 유체의 수위에 따라 산출되는 상기 기준 수두압 및 상기 기준 전기 신호값을 매칭시켜 룩업 테이블을 생성하는 과정을 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 측정기의 출력 값은 유체의 압력에 따른 실제 전기 신호값을 포함하고,
    상기 실제 수위 정보를 마련하는 과정은,
    하기의 식3을 이용하여 상기 함정 탱크에 수용되어 있는 유체의 실제 수두압을 산출하는 과정을 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 방법.
    식3)
    Figure 112022055392776-pat00011

    (실제 전기 신호값은 전류값이고, 전류값은 4 내지 20mA임)
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 실제 수위 정보를 마련하는 과정은,
    하기의 식4)을 이용하여 상기 함정 탱크에 수용되어 있는 유체의 실제 수위를 산출하는 과정을 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 방법.
    식4)
    Figure 112021153081386-pat00012

    (여기에서 Dead zone 수위값은 상기 함정 탱크의 바닥으로부터 측정기가 설치된 위치에 수용된 유체의 수위이고, 비중은 함정 탱크에 수용된 유체의 비중을 의미함)
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 보정 여부를 결정하는 과정은,
    상기 실제 수위 정보와 상기 기준 수위 정보 간에 오차가 있으면, 상기 기준 수위 정보를 보정하는 것으로 결정하는 과정을 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 보정 여부를 결정하는 과정은,
    상기 실제 전기 신호값에 대응하는 기준 전기 신호값을 검색하는 과정;
    검색된 기준 전기 신호값에 매칭되어 있는 기준 수두압 및 유체의 기준 수위와, 상기 실제 수두압 및 실제 수위를 비교하는 과정;
    비교 결과, 상기 기준 수두압과 상기 유체의 기준 수위가 상기 실제 수두압 및 실제 수위와 다르면, 상기 기준 수두압과 상기 유체의 기준 수위를 상기 실제 수두압 및 실제 수위로 보정하는 과정; 및
    보정된 기준 수두압과 유체의 기준 수위를 보정 수위 정보로 생성하는 과정;을 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 보정 여부를 결정하는 과정은,
    상기 실제 전기 신호값에 대응하는 기준 전기 신호값을 검색하는 과정;
    검색된 기준 전기 신호값에 매칭되어 있는 기준 수두압 및 유체의 기준 수위와, 상기 실제 수두압 및 실제 수위를 비교하는 과정; 및
    비교 결과, 상기 기준 수두압과 상기 유체의 기준 수위가 상기 실제 수두압 및 실제 수위와 동일하면, 상기 기준 수두압과 상기 유체의 기준 수위를 보정 수위 정보로 생성하는 과정;을 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 함정 탱크에 수용되는 유체량에 따라 상기 측정기에서 출력되는 출력 값을 입력 받는 과정; 및
    상기 측정기에서 출력되는 출력 값과 상기 보정 수위 정보를 이용하여 상기 유체의 수위를 감시하는 과정;을 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 유체의 수위를 감시하는 과정은,
    상기 보정 수위 정보에서 상기 측정기에서 출력되는 전기 신호값에 대응되는 실제 전기 신호값을 검색하는 과정; 및
    상기 실제 전기 신호값과 매칭되어 있는 수위 값을 현재 상기 함정 탱크에 수용되는 유체의 수위로 결정하는 과정;을 포함하는 함정 탱크의 수위 감시 방법.
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