KR102460155B1 - 스마트 밸브실 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 밸브실에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지하에 매설된 배관에 국부적으로 설치된 다수의 밸브실 내부에, 사전설정한 다양한 종류의 감지센서를 설치함으로써, 이를 통해 지진, 싱크홀 등의 자연재해 사고에 의한 각종 데이터를 감지데이터로 취합 및 저장하여, 배관의 누수탐지, 파손 등 각종 진단이 가능토록 하며, 밸브실과 밸브실 사이에서의 배관 문제 발생시, 배관리크지점을 이러한 감지데이터를 통해 확인할 수 있도록 하며, 밸브실도 상부가 완전히 개방되는 개방구조를 가지도록 함으로써, 내부 배관이나 장비의 유지보수 또한 용이한 구조를 가지도록 하는 스마트 밸브실에 관한 것이다.

Description

스마트 밸브실{Smart valve chamber}

본 발명은 다수의 밸브실 내벽이나 밸브실 내 배관에 설치되어, 밸브실에서 각종 감지데이터를 취합, 저장할 수 있고, 이를 통해 자연재해 여부확인 및 배관의 누수, 파손 등 각종 진단이 가능토록 하는 스마트 밸브실에 관한 것이다.

일반적으로 지중에 매설되는 (대형)상하수도관이나, 가스관, 농공업용수관, 전기통신케이블 매설관과 같은 각종 지중 매설관은 임의의 구간마다 그들 매설관을 분리할 수 있게 되어 있으며, 분리되는 매설관의 사이에 매설관의 종류에 따라 신축관이나, 압력계, 밸브 등과 같은 배관설치물을 선택적으로 설치하여 유지 보수, 점검과 같은 필요로 하는 작업을 수행할 수 있게 하며, 이러한 배관설치물이 연결 설치되는 구간에는 밸브실을 설치하고 그들 배관설치물들이 밸브실의 내측에 설치되게 한다.

이렇게 설치되는 밸브실은 작업자가 출입할 수 있는 맨홀을 구비한 통 형태로 이루어지며, 이 밸브실도 지중에 매설되게 되고, 맨홀의 상면이 도로면과 동일한 높이로 설치된다.

이와 같은 밸브실이 설치된 상태에서 밸브실 내의 배관설치물을 점검하거나 유지보수 및 밸브의 개폐를 위해서는 맨홀을 통하여 밸브실 내측의 공간부로 작업자가 들어가서 필요로 하는 작업을 하게 되는데, 이러한 기존의 밸브실은 작업자가 유입출을 위한 맨홀만 구성되어 있기 때문에, 내부에 배관을 유입하거나, 밸브실 내부를 유지보수하기 위해 새로운 배관이나 각종 장치를 내부에 유입 및 설치하는 것이 어려운 문제가 있었다.

또한, 기존의 이러한 밸브실에서는 배관에 설치된 밸브를 통해 유입출 제어등만을 실시할 뿐, 별도의 장비들이 설치되거나 사용되지 않기에, 밸브실에서 확인 및 작업할 수 있는 활동은 국한되어 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-1728282(2017.04.12.등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배관에 설치되는 다수의 밸브실에 국부적으로 설치되어, 다수 밸브실에 배관으로부터 전달되는 각종 데이터를 저장할 수 있도록 하고, 이러한 감지데이터를 취합/저장할 수 있음과 동시에, 이를 통해 자연재해나 사고를 확인하거나, 배관에서의 누수탐지나 파손 유무진단 및 배관리크지점(Leak Point)을 확인하여, 신속하고 용이한 유지보수 등이 진행될 수 있도록 하는 스마트 밸브실을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,

지하에 매설된 배관(20)에 국부적으로 설치되어, 지하 상하수도 배관(20) 및 밸브실(10)의 작동 관리가 용이토록 하는 다수의 밸브실(10);

상기 각 밸브실의 내벽 또는 배관(20)의 사전설정위치에 다수 설치되어, 자연재해 또는 외력에 의해 배관(20)에 전해지는 감지데이터를 감지 및 측정할 수 있도록 하는 다수의 감지센서(30);

상기 다수의 밸브실(10) 중 일부에 설치되며, 다수의 감지센서(30)를 통해 감지된 감지데이터가 취합 및 저장되어, 상기 밸브실(10) 내에서 감지데이터를 확인 및 상기 감지데이터를 저장관리하는 시스템부(40);

가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 밸브실에서 배관을 통해 알수 있는 소음, 진동, 배관변형, 유량, 압력 등의 각종 데이터를 취합, 저장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 밸브실에서 자연재해(지진, 싱크홀) 사고에 의한 각종 데이터를 감지데이터로 저장하여, 배관의 누수탐지, 파손 등 각종 사고 진단이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 밸브실이 상, 하 분리가능한 구조를 가지도록 하여, 내부에 배관 및 각종 장치의 설치 및 유지보수가 용이해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 밸브실 내의 각종 센서를 통해 주기적인 계측값을 감지데이터로 기록하여 관리할 수 있고, 다수의 밸브실 중 개소별로 설치되어, 밸브실과 밸브실 구간 사이의 누수나 파손여부 확인이 가능해지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 밸브실을 나타낸 일실시예의 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 스마트 밸브실의 상, 하 분리/결합 구조를 나타낸 일실시예의 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 밸브실 내부 배관에 설치된 이탈방지압륜을 나타낸 일실시예의 도면.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도하지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징으로 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 밸브실을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 스마트 밸브실은 지하 상하수도 배관(20)에 간헐적으로 설치되어 있는 다수의 밸브실(10)마다, 사전설정된 다수의 다양한 감지센서(30)를 설치하여, 감지 또는 측정된 각종 데이터를 감지데이터로 취합, 저장함으로써, 이러한 감지데이터를 통해 밸브실(10) 내부 자체에서 배관누수, 지진, 싱크홀 탐지 등이 가능하고, 밸브실(10)과 밸브실(10) 사이에 배관(20) 누수나 파손이 발송된 경우에는 배관리크지점(P)을 찾아 확인할 수 있도록 하여 빠른 유지보수가 가능토록 하는 것으로서, 밸브실(10), 감지센서(30), 시스템부(40)를 포함한다.

상기 밸브실(10)은 지하에 매설된 배관(20)에 국부적으로 다수 설치되어, 지하 상하수도 배관(20) 및 밸브실(10)의 작동 관리가 용이토록, 내부에 작업자의 유출이 가능한 다수의 밸브실(10)로써, 일반적으로 널리 공지된 시설이다.

본 발명에서의 이러한 밸브실(10)은 밸브실(10) 상부 전체가 완전히 개방될 수 있는 구조를 가지도록, 상부 밸브실(12), 하부 밸브실(13)로 구성된다.

상기 상부 밸브실(12)은 작업자의 유출입을 위한 맨홀(11)이 상면에 구비되며, 밸브실(10) 몸체의 상단부를 일부 포함하는 '┎┒' 단면의 상단측 부위이고, 하부 밸브실(13)은 밸브실(10) 몸체의 하단부에 해당되며, 배관(20)이 양단을 관통하는 '┖┙' 단면의 하단측 부위이다. 즉, 상기 상부 밸브실(12)은 하부 밸브실(13)의 상부에서 착탈가능한 구조를 가짐으로써, 밸브실(10) 상부 전체가 오픈되면서 하부 밸브실(13) 내부에 배관(20), 밸브, 계측장치의 설치가 용이토록 하는 것이다.

또한, 상기 하부 밸브실(13)의 경우, 상기 상부 밸브실(12)의 하단부 외곽 테두리가, 하부 밸브실(13)의 개구된 상단측 외곽 테두리에 완전히 딱맞게 대응위치되어 조립될 수 있도록 하기 위해, 하부 밸브실(13)의 개구된 상단측 내주면에 국부적으로 가이드부(14)를 다수 형성한다.

상기 가이드부(14)의 경우, 상기 하부 밸브실(13)의 상면보다 상대적으로 더 높게 상부를 향해 돌출설치되며, 상부를 향해 뾰족해지는 삼각형 단면을 가지되, 하부 밸브실(13) 내주면에서부터 밸브실(10) 내측을 향해 사선으로 경사지는 가이드면(15)을 형성하는 것으로, 다시말해, 삼각형 형태인 가이드부(14)의 일측은 수직이고, 타측은 가이드면(15)을 형성하는 사선의 형태를 가지는 형태인 것이다.

이로써, 상기 상부 밸브실(12)이 하부 밸브실(13)의 상부에 대응결합시, 상부 밸브실(12)의 테두리가 상기 다수의 가이드부(14)의 가이드면(15)을 따라 위치가 가이드되면서 하부 밸브실(13)의 상부에 정확하게 배치가 되면서, 간편시공 및 중량물 안전사고 예방이 가능토록 한 것이며, 물론 상, 하부 밸브실(12, 13) 상호간은 다수의 고정수단(54)(볼트, 너트 등)에 의해 고정되어 분해, 조립이 가능한 구조일 수 있음은 당연하다.

더불어, 상기 밸브실(10)의 내측에서 관통구에 인접된 배관(20) 외주연 둘레를 감싸는 이탈방지압륜(50)을 설치하여, 상기 이탈방지압륜(50)이 배관(20) 외주연을 감싸면서, 밸브실(10)의 내주연에 걸리면서, 배관(20)에 수충격 발생시 배관(20)이 밸브실(10)에 부동되면서 고정되어 누수 및 배관(20)이 빠지는 등의 외부이탈이 발생되지 않도록 하며, 상기 이탈방지압륜(50)은 상호간 상, 하로 대향되는 반원형이면서, 길이방향으로 관통장홀(55)이 형성된 제 1, 2압륜(51, 52)으로 이루어지며, 상기 제 1, 2압륜(51, 52)은 각각 양단에서 수평으로 연장되는 연장편(53)을 고정수단(54)이 수직으로 관통하면서 배관(20)의 외주연에 조일 수 있도록 한 것이다.

또한, 본 발명에서는 밸브실(10)의 재질보다 이온화경향이 큰 금속으로 구성된 물질을 조합한 희생양극을 따로 조합하여, 이러한 희생양극을 밸브실(10)에 부착하거나 전선으로 연결하는 등의 방식을 사용하여, 부식전류를 신속하게 희생양극으로 전달하여 부식이 밸브실(10) 등 적용하고자 하는 구성 밖인 희생양극에서 발생되도록 할 수 있음이다.

상기 감지센서(30)는 전술된 다수의 밸브실(10)의 내벽 또는 배관(20)의 사전설정위치에 다수 설치되어, 자연재해 또는 외력에 의해 배관(20)에 전해지는 감지데이터를 감지 및 측정할 수 있도록 하는 센서이다.

물론, 이러한 감지센서(30)는 배관(20)에 설치된 다수의 밸브실(10) 모두에 설치되거나, 사용자가 지정한 위치의 몇몇 밸브실(10)에만 설치될 수 있는 등 그 설치위치는 변경이 가능할 것이다.

또한, 이러한 상기 감지센서(30)는 사전설정한 각종 센서들이 사용될 수 있는데, 일실시예로 진동감지를 위한 진동감지센서, 소음감지를 위한 소음감지센서, 배관(20) 형상변화확인을 위한 스트레인 게이지, 배관(20) 내 유량변화 확인을 위한 유량계, 배관(20) 내 압력변화를 확인하기 위한 압력계 등 다양한 센서가 사용될 수 있으며, 이러한 감지센서(30)(진동감지센서, 소음감지센서, 스트레인 게이지, 유량계, 압력계 등) 는 어느 하나 또는 2개 이상이 조합되어 밸브실(10) 각각에 설치되어 사용됨으로서, 지진, 싱크홀과 같은 자연재해시 배관(20)을 통해 감지할 수 있는 각종 데이터를 감지센서(30)에서 감지하거나 또는 이렇게 측정된 감지데이터를 후추의 지진과 싱크홀과 같은 자연재해나 배관(20)의 누수탐지, 파손진단에 사용될 수 있도록 하는 것이다.

상기 시스템부(40)는 전술된 다수의 밸브실(10) 중 감지센서(30)가 설치된 밸브실(10) 전체 또는 감지센서(30)가 설치된 밸브실(10) 중 일부 밸브실(10)에 설치되며, 다수의 감지센서(30)를 통해 감지된 감지데이터가 취합 및 저장되어, 상기 밸브실(10) 내에서 감지데이터를 확인할 수 있음과 동시에, 일실시예로, 상기 감지데이터를 통한 배관(20)의 누수 또는 파손된 배관리크지점(P)(Leak Point)의 확인이 가능토록 하고, 상기 감지데이터와 배관리크지점(P)의 데이터를 유무선통신으로 외부의 관리부(지상에 있는 관리건물)에 송,수신이 가능토록 하는 것으로, PC 등 각종 감지센서와 연결된 소프트웨어가 설치되어지는 제어부 및 감지데이터를 외부에서 식별할 수 있는 모니터 겸용의 역할을 하는 곳이다.

이러한 상기와 같은 배관리크지점(P)을 확인하는 경우, 문제(누수, 파손 등)가 발생된 배관(20)의 위치의 좌, 우측으로 각각 인접된 제 1, 2감지센서(31, 32)(설명의 편의를 위하여, 배관(20)의 배관리크지점(P) 좌측 밸브실(10)에 설치된 센서를 제 1감지센서(31), 배관(20)의 배관리크지점(P) 우측 밸브실(10)에 설치된 센서를 제 2감지센서(32)로 명명한다.)가 감지데이터를 감지하고, 배관리크지점(P)과 좌측의 제 1감지센서(31)와의 거리(d1)는 하기의 제 1계산식(Cross-Correlation Function)으로 계산되고, 배관리크지점(P)과 우측의 제 2감지센서(32)와의 거리(d2)는 하기의 제 2계산식으로 계산됨으로서, 상기 제 1, 2감지센서(31, 32) 상호간의 거리(D) 사이에서 진동을 발생시키는 배관리크지점(P)의 파악이 가능토록 한 것이다.

<제 1계산식>

<제 2계산식>

(여기서, d1: 배관리크지점(P)과 좌측의 제 1감지센서(31)와의 거리, d2: 배관리크지점(P)과 우측의 제 2감지센서(32)와의 거리, c: 파속(wave speed), D: 제 1, 2감지센서(31, 32) 상호간 거리(Distance between sensors 1 and 2), τ_d: 제 1,2감지센서(31, 32)로 전달된 감지데이터 시간차이(time delay(Δt))(time dalay of propagating leakage wave at sensors 1 and 2)를 각각 의미함.)

(배관리크지점을 찾는 경우의 일실시예)

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 밸브실 11: 맨홀
12: 상부 밸브실 13: 하부 밸브실
14: 가이드부 15: 가이드면
20: 배관 21: 밸브
30: 감지센서 31: 제 1감지센서
32: 제 2감지센서 40: 시스템부
50: 이탈방지압륜 51: 제 1압륜
52: 제 2압륜 53: 연장편
54: 고정수단 55: 관통장홀
P: 배관리크지점

Claims (6)

1. 지하에 매설된 배관(20)에 국부적으로 설치되어, 지하 상하수도 배관(20) 및 밸브실(10)의 작동 관리가 용이토록 하는 다수의 밸브실(10);
   상기 각 밸브실의 내벽 또는 배관(20)의 사전설정위치에 다수 설치되어, 자연재해 또는 외력에 의해 배관(20)에 전해지는 감지데이터를 감지 및 측정할 수 있도록 하는 다수의 감지센서(30);
   상기 다수의 밸브실(10) 중 일부에 설치되며, 다수의 감지센서(30)를 통해 감지된 감지데이터가 취합 및 저장되어, 상기 밸브실(10) 내에서 감지데이터를 확인 및 상기 감지데이터를 저장관리하는 시스템부(40); 가 구비되며,
   상기 밸브실(10)은
   작업자의 유출입을 위한 맨홀(11)이 상면에 구비되며, 밸브실(10) 몸체의 상단부를 일부 포함하는 '┎┒' 단면의 상부 밸브실(12);
   상기 밸브실(10) 몸체의 하단부에 해당되며, 배관(20)이 양단을 관통하는 '┖┙' 단면의 하부 밸브실(13); 로 이루어지며,
   상기 상부 밸브실(12)은 하부 밸브실(13)의 상부에서 착탈가능한 구조를 가짐으로써, 밸브실(10) 상부 전체가 오픈되면서 하부 밸브실(13) 내부에 배관(20), 밸브, 계측장치의 설치가 용이토록 하고,
   상기 하부 밸브실(13)은
   상기 상부 밸브실(12)의 하단부 외곽이, 하부 밸브실(13)의 개구된 상단측 외곽에 대응위치되어 조립될 수 있도록, 하부 밸브실(13)의 개구된 상단측 내주면에 국부적으로 가이드부(14)를 다수 형성하며,
   상기 가이드부(14)는
   상기 하부 밸브실(13)의 상면보다 상대적으로 더 높게 상부를 향해 돌출설치되며, 상부를 향해 뾰족해지는 삼각형 단면을 가지되, 하부 밸브실(13) 내주면에서부터 밸브실(10) 내측을 향해 사선으로 경사지는 가이드면(15)을 형성하며,
   상기 가이드부(14)의 일측은 수직이고, 타측은 가이드면(15)을 형성하는 사선의 형태로서, 상기 상부 밸브실(12)이 하부 밸브실(13)의 상부에 대응결합시, 상부 밸브실(12)의 테두리가 다수의 가이드부(14)의 가이드면(15)을 따라 위치가 가이드되면서 하부 밸브실(13)의 상부에 정확하게 배치가 되면서, 간편시공 및 중량물 안전사고 예방이 가능토록 하며,
   상기 밸브실(10)의 내측에서 관통구에 인접된 배관(20) 외주연 둘레를 감싸는 이탈방지압륜(50)을 설치하여, 상기 이탈방지압륜(50)이 배관(20) 외주연을 감싸면서, 밸브실(10)의 내주연에 걸리면서, 배관(20)에 수충격 발생시 배관(20)이 밸브실(10)에 부동되면서 외부로 이탈되지 않도록 하며,
   상기 이탈방지압륜(50)은
   상호간 상, 하로 대향되는 반원형이면서, 길이방향으로 관통장홀(55)이 형성된 제 1, 2압륜(51, 52)으로 이루어지며,
   상기 제 1, 2압륜(51, 52)은 각각 양단에서 수평으로 연장되는 연장편(53)을 고정수단(54)이 수직으로 관통하면서 배관(20)의 외주연에 조여지며,
   상기 감지센서(30)는
   진동감지센서, 소음감지센서, 스트레인 게이지, 유량계, 압력계 중 어느 하나 또는 2개 이상이 조합되어 사용됨으로서, 감지센서(30)에서 감지 또는 측정된 감지데이터는 지진과 싱크홀과 같은 자연재해나 배관(20)의 누수탐지, 파손진단에 사용될 수 있도록 하며,
   상기 밸브실(10)은
   희생양극이 부착 또는 연결설치되어 밸브실(10)의 부식이 방지될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 스마트 밸브실.
   
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