KR102572640B1 - 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치검출방법과 이를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상수도관의 누수 위치 검출방법과 누수레벨 판단 및 처리방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 상수도관에서 누수 발생시 불필요한 노이즈를 제거하고 누수 위치를 정확하게 파악하며, 누수의 강도를 파악하여 관리자 등에게 알릴 수 있는 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법과 이를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 상수도관에서 누수 발생시 불필요한 노이즈를 제거하고 누수 위치를 정확하게 파악하며, 누수의 강도를 파악하여 관리자 등에게 알릴 수 있는 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법과 이를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 상수도관의 누수 위치 검출방법과 누수레벨 판단 및 처리방법에 관한 것으로서, 특히 상수도관에서 누수 발생시 그 누수 위치를 정확하게 파악하고, 누수의 강도를 파악하여 관리자 등에게 알릴 수 있는 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법과 이를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 주택, 건물, 공장, 아파트에 물공급을 위한 상수도관이 땅속에 매설되고 본관에서 갈라진 지관을 통하여 깨끗한 물을 곳곳에 공급하게 된다.
낡은 상수도관을 주기적으로 교체하고 있으나, 부실 공사나 상수도관 교체가 이루어지지 않아 누수 발생 시 많은 수돗물이 낭비될 뿐만 아니라 이물질 유입으로 인한 수질 오염, 지반의 침하, 지류의 변화가 발생할 우려가 있다.
종래에는 청음식 원리인 휴대용 장비 등을 사용하여 현장을 순회하며 누수 여부를 탐지하였으나, 청음식 탐지 방식은 고도의 주의를 기울여 누수를 판별해야 하는 숙련된 기술이 필요하며, 청음 장비를 휴대하고 지하 관로를 따라 이동하면서 일일이 탐지해야 하므로 비용 및 시간이 소모되는 단점이 있다.
또한, 누수되는 실제 위치를 즉 누수위치를 정확하게 파악하기가 매우 어려운 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래의 다양한 상수도관 누수 위치 추정 방법 등이 개발되어 있으나, 아직도 누수위치의 정확성에 있어서 한계가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상수도관의 누수 발생시 누수 위치를 정확하게 검출할 수 있고, 누수의 레벨 즉 누수 강도를 쉽게 파악하여 그에 맞는 조치를 신속하게 취하도록 할 수 있는 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법과 이를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법은, 동일 시간동안, 제1누수탐지기를 이용하여 상수도관 누수음의 제1원본파형을 측정하고, 상기 제1누수탐지기와 이격되어 배치된 제2누수탐지기를 이용하여 상수도관 누수음의 제2원본파형을 측정하는 측정단계와; 상기 제1원본파형의 진폭을 절대값으로 변환 처리하여 제1절대파형을 생성하고, 상기 제2원본파형의 진폭을 절대값으로 변환 처리하여 제2절대파형을 생성하는 절대값생성단계와; 상기 제1절대파형과 제2절대파형을 각각 동일한 시간단위로 다수개의 구간으로 나누는 구간나눔단계와; 상기 제1절대파형의 각 구간별 평균인 제1평균값을 산출하고, 상기 제2절대파형의 각 구간별 평균인 제2평균값을 산출하는 평균산출단계와; 다수개의 상기 제1평균값의 표준편차인 제1표준편차를 산출하고, 다수개의 제2평균값의 표준편차인 제2표준편차를 산출하는 표준편차제1산출단계와; 상기 제1절대파형의 각 구간의 제1평균값에서 상기 제1표준편차를 더하거나 빼어 제1특정범위를 산출하고, 상기 제2절대파형의 각 구간의 제2평균값에서 상기 제2표준편차를 더하거나 빼어 제2특정범위를 산출하는 범위산출단계와; 다수개의 제1평균값 중 상기 제1특정범위의 상하 진폭을 벗어난 값이 있으면 해당 제1평균값 구간에 대응되는 제1원본파형의 제1이상구간을 제거하고, 다수개의 제2평균값 중 상기 제2특정범위의 상하 진폭을 벗어난 값이 있으면 해당 제2평균값 구간에 대응되는 제2원본파형의 제2이상구간을 제거하는 필터링단계와; 상기 필터링단계를 마친 제1원본파형에서 상기 제2이상구간에 대응되는 제1원본파형의 구간을 제거하고, 상기 필터링단계를 마친 제2원본파형에서 상기 제1이상구간에 대응되는 제2원본파형의 구간을 제거하는 제1상관단계와; 상기 제1상관단계를 마친 제1원본파형을 서로 연결하여 제1가공파형을 생성하고, 상기 제1상관단계를 마친 제2원본파형을 서로 연결하여 제2가공파형을 생성하는 가공파형생성단계와; 상기 제1가공파형과 제2가공파형에 대하여 상호상관(Cross-correlation) 연산을 적용하여, 상기 제1누수탐지기가 설치된 지점에 누수음이 도달하는 시간과 상기 제2누수탐지기가 설치된 지점에 누수음이 도달하는 시간의 차이인 시간차(△T)를 산출하는 시간차산출단계와; 상기 시간차를 이용하여 상수도관의 누수위치를 검출하는 누수위치검출단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 누수위치검출단계에서 누수위치(L)는 아래 식에 의해 검출되되,
누수위치(L) = 중앙지점(d/2) + (△T * 진동음 전송속도)/2
중앙지점(d/2)은 제1누수탐지기와 제2누수탐지기가 설치된 이격 거리(d)의 1/2 지점이고, 진동음 전송속도는 상수도관의 재질 및 직경을 포함한 변수에 따라 정해지며, 산출된 누수위치가 양수이면 상기 중앙지점으로부터 제2누수탐지기에 가까운 위치이고, 누수위치가 음수이면 상기 중앙지점으로부터 제1누수탐지기에 가까운 위치이다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법은, 청구항1의 검출방법에 의해 상수도관의 누수 위치를 검출한 후, 상기 제1가공파형과 제2가공파형의 상관관계(correlation)를 나타내는 상관그래프로 생성하는 제2상관단계와; 상기 상관그래프의 표준편차인 제3표준편차를 산출하는 표준편차제2산출단계와; 상기 제3표준편차에 다수개의 기준레벨값를 곱하여 다수개의 검출기준값을 산출하는 검출기준단계와; 상기 기준레벨값에 따라 미리 대응되는 다수개의 누수레벨을 정하는 누수레벨지정단계와; 상기 상관그래프의 최대진폭값과 상기 검출기준값을 비교하여, 상기 상관그래프의 최대진폭값이 초과한 검출기준값 중 최대값에 해당하는 검출기준값을 얻고, 상기 검출기준단계에서 해당 검출기준값을 얻기 위해 곱하여진 기준레벨값에 대응되는 누수레벨을 최종누수레벨로 판단하는 누수레벨판단단계와; 상기 최종누수레벨에 따라 미리 설정된 조치사항을 알리는 알림단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 누수레벨지정단계에서는, 동일한 누수레벨이라도 상수도관의 재질에 따라 기준레벨값이 변경되어 동일한 누수레벨이 지정되는 것을 특징으로 한다.
동일한 누수레벨에서, 상기 기준레벨값은, 상수도관의 재질이 금속으로 이루어진 경우의 값이 플라스틱으로 이루어진 경우의 값보다 크다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법과 이를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법에 의해, 불필요한 노이즈를 확실하게 제거한 후 노이즈가 거의 없는 파형만을 이용하여 상수도관의 누수 위치를 검출하기 때문에, 기존의 방법보다 누수 위치를 더 정확하게 검출할 수 있고, 그에 따른 추가적인 조치를 신속하게 취할 수 있다.
또한, 본 발명의 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법에 의해, 관리자는 상수도관의 누수 발생시, 누수의 레벨 즉 누수 강도를 쉽게 파악하고, 그에 맞는 조치를 신속하게 취할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법의 순서도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측정단계에 의한 원본파형을 도시한 것,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 절대값생성단계에 의한 절대파형을 도시한 것,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구간나눔단계, 평균산출단계, 표준편차제1산출단계, 범위산출단계를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 필터링단계를 설명하기 위한 원본파형 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가공파형생성단계에 의해 생성된 가공파형의 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 누수위치검출단계를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법의 순서도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법의 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측정단계에 의한 원본파형을 도시한 것,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 절대값생성단계에 의한 절대파형을 도시한 것,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구간나눔단계, 평균산출단계, 표준편차제1산출단계, 범위산출단계를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 필터링단계를 설명하기 위한 원본파형 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가공파형생성단계에 의해 생성된 가공파형의 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 누수위치검출단계를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법의 순서도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법의 설명하기 위한 도면.
본 발명의 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 측정단계(S1)와, 절대값생성단계(S2)와, 구간나눔단계(S3)와, 평균산출단계(S4)와, 표준편차제1산출단계(S5)와, 범위산출단계(S6)와, 필터링단계(S7)와, 제1상관단계(S8)와, 가공파형생성단계(S9)와, 시간차산출단계(S10)와, 누수위치검출단계(S11)를 포함하여 이루어진다.
위 단계는 모두 컴퓨터 프로그램 등을 통해 이루어지게 된다.
상기 측정단계(S1)는 제1누수탐지기와 제2누수탐지기를 이용하여 상수도관의 누수음의 원본파형을 측정하는 단계이다.
도 2에는 상기 측정단계(S1)에 의해 측정된 원본파형이 도시되어 있다.
상기 제1누수탐지기와 제2누수탐지기는 도 8에 도시된 바와 같이 상수도관의 길이방향을 따라 상호 일정한 거리로 이격되어 상기 상수도관에 설치된다.
구체적으로, 상기 제1누수탐지기를 이용하여 상수도관 누수음의 제1원본파형을 측정하고, 상기 제2누수탐지기를 이용하여 상수도관 누수음의 제2원본파형을 측정한다.
상기 제1누수탐지기와 제2누수탐지기는 별도의 입력 등에 의해 누수음을 측정하여 자동으로 제1원본파형과 제2원본파형으로 생성하게 된다.
상기 제1누수탐지기를 이용한 제1원본파형의 측정과 상기 제2누수탐지기를 이용한 제2원본파형의 측정은 동일한 시간에 함께 진행한다.
도 2 내지 도 6에는 설명의 편의를 위해 모두 1개의 파형만 도시되어 있으나, 실제로는 제1누수탐지기를 통해 표현되는 제1파형과 상기 제2누수탐지기를 통해 표현되는 제2파형이 존재한다.
상기 절대값생성단계(S2)는 컴퓨터 프로그램에 의해, 상기 제1원본파형의 진폭을 절대값으로 변환 처리하여 제1절대파형을 생성하고, 상기 제2원본파형의 진폭을 절대값으로 변환 처리하여 제2절대파형을 생성하는 단계이다.
따라서 상기 제1절대파형과 제2절대파형은 모두 0 이상의 값으로 변환된 파형을 갖는다.
도 3에는 상기 절대값생성단계(S2)에 의해 변환된 절대파형이 도시되어 있다.
상기 구간나눔단계(S3)는 상기 제1절대파형과 제2절대파형을 각각 동일한 시간단위로 다수개의 구간으로 나누는 단계이다.
이러한 구간나눔단계(S3)는 도 4에서 다수개의 구간으로 나누어 도시되어 있다.
예를 들어, 상기 측정단계(S1)에서 16초 동안의 제1원본파형과 제2원본파형을 측정하고 상기 절대값생성단계(S2)에서 이를 제1절대파형과 제2절대파형으로 변환하였을 경우, 상기 구간나눔단계(S3)에서는 제1절대파형과 제2절대파형을 각각 0.5초 단위로 32개의 구간으로 나누게 된다.
상기 평균산출단계(S4)는 상기 제1절대파형의 각 구간별 평균인 제1평균값을 산출하고, 상기 제2절대파형의 각 구간별 평균인 제2평균값을 산출하는 단계이다.
즉, 상기 제1절대파형이 32개의 구간으로 나뉘어진 경우, 32개 각 구간들의 평균값을 계산하여 총 32개의 각 구간별 제1평균값으로 정한다.
따라서, 32개의 각 구간별 제1평균값들은 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
또한, 상기 제2절대파형이 32개의 구간으로 나뉘어진 경우, 32개의 각 구간들의 평균값을 계산하여 총 32개의 각 구간별 제2평균값으로 정한다.
따라서, 32개의 각 구간별 제2평균값들은 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
이러한 평균산출단계(S4)에서 산출된 평균값은 도 4에서 구간별 평균값으로 표시되어 있다.
상기 표준편차제1산출단계(S5)는, 상기 평균산출단계(S4)에서 산출한 다수개의 상기 제1평균값들의 표준편차인 제1표준편차를 산출하고, 다수개의 제2평균값들의 표준편차인 제2표준편차를 산출하는 단계이다.
상기 범위산출단계(S6)는, 상기 제1절대파형의 각 구간의 제1평균값에서 상기 제1표준편차를 더하거나 빼어 제1특정범위를 산출하고, 상기 제2절대파형의 각 구간의 제2평균값에서 상기 제2표준편차를 더하거나 빼어 제2특정범위를 산출하는 단계이다.
이러한 표준편차제1산출단계(S5) 및 범위산출단계(S6)를 마친 그래프는 도 4에 도시되어 있다.
상기 필터링단계(S7)는 파형 측정시 발생된 불필요한 노이즈 등을 필터링하기 위한 단계이다.
이러한 상기 필터링단계(S7)는, 다수개의 제1평균값 중 상기 제1특정범위의 상하 진폭을 벗어난 값이 있으면 해당 제1평균값 구간에 대응되는 제1원본파형의 제1이상구간을 제거한다.
그리고, 다수개의 제2평균값 중 상기 제2특정범위의 상하 진폭을 벗어난 값이 있으면 해당 제2평균값 구간에 대응되는 제2원본파형의 제2이상구간을 제거한다.
상기 제1이상구간 및 제2이상구간은 불필요한 노이즈가 있는 원본파형의 구간을 의미하게 된다.
도 4에는 평균값 중 특정범위의 상하 진폭을 벗어난 구간이 표시되어 있고, 도 5에는 도 4에 도시된 파형에 대응되는 원본파형의 이상구간을 표시하고 있으며, 이러한 이상구간은 삭제된다.
따라서 상기 필터링단계(S7)에 의해 상기 제1원본파형 및 제2원본파형에서는 각각 큰 노이즈가 있는 구간이 제거되게 된다.
상기 제1상관단계(S8)는 상기 필터링단계(S7)를 마친 제1원본파형에서 상기 제2이상구간에 대응되는 제1원본파형의 구간을 제거하고, 상기 필터링단계(S7)를 마친 제2원본파형에서 상기 제1이상구간에 대응되는 제2원본파형의 구간을 제거하는 단계이다.
다시 말해, 상기 제1상관단계(S8)에서는, 상기 제2원본파형에 제2이상구간이 존재하는 경우 제2이상구간이 존재하는 시간대에 대응되는 제1원본파형의 동일한 구간 즉 동일한 시간대의 구간을 제1원본파형에서 제거하고, 상기 제1원본파형에 제1이상구간이 존재하는 경우 제1이상구간이 존재하는 시간대에 대응되는 제2원본파형의 동일한 구간 즉 동일한 시간대의 구간을 제2원본파형에서 제거하게 된다.
상기 가공파형생성단계(S9)는, 상기 제1상관단계(S8)를 마친 제1원본파형을 서로 연결하여 제1가공파형을 생성하고, 상기 제1상관단계(S8)를 마친 제2원본파형을 서로 연결하여 제2가공파형을 생성하는 단계이다.
이를 통해 상기 제1원본파형과 제2원본파형은 모두 제1이상구간과 제2이상구간에 대응되는 구간을 모두 제거한 후, 동일한 길이 즉 동일한 시간 동안의 파형으로 변환되게 상관 처리된다.
도 6에는 제1상관관계 및 가공파형생성단계(S9)를 마친 가공파형이 도시되어 있다.
상기 시간차산출단계(S10)는, 상기 제1가공파형과 제2가공파형에 대하여 상호상관(Cross-correlation) 연산을 적용하여, 상기 제1누수탐지기가 설치된 지점에 누수음이 도달하는 시간(T1)과 상기 제2누수탐지기가 설치된 지점에 누수음이 도달하는 시간(T2)의 차이인 시간차(△T)를 산출한다.
상호상관 연산의 구체적인 방법은, 공개특허 제10-2022-0165690호 등에 나타나 있는바, 이는 종래의 기술을 이용하면 충분하기 때문에 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상기 누수위치검출단계(S11)는, 상기 시간차를 이용하여 상수도관의 누수위치를 검출하는 단계이다.
상기 누수위치검출단계(S11)에서 누수위치(L)는 아래 식에 의해 검출된다.
누수위치(L) = 중앙지점(d/2) + (△T * 진동음 전송속도)/2
여기에서, 중앙지점(d/2)은 제1누수탐지기와 제2누수탐지기가 설치된 이격 거리(d)의 1/2 지점이고, 진동음 전송속도는 상수도관의 재질 및 직경을 포함한 변수에 따라 정해진다.
상기 변수로는, 물의 온도, 상수도관의 내측면 저항, 수압, 물의 속도, 상수도관의 부식상태 등을 포함한다.
보다 쉽게 설명하기 위해 도 7에 누수위치 검출과 관련된 내용이 도시되어 있다.
예를 들어, 상수도관이 SP(강관)이고 직경이 2200mm인 경우, 진동음 전송속도는 910m/s가 된다.
상기 누수위치검출단계(S11)에서 산출된 누수위치가 0이면, 누수위치는 중앙지점(d/2)이 된다.
그리고, 상기 누수위치검출단계(S11)에서 산출된 누수위치가 양수이면 상기 중앙지점으로부터 제2누수탐지기에 가까운 위치를 의미하고, 산출된 누수위치가 음수이면 상기 중앙지점으로부터 제1누수탐지기에 가까운 위치를 의미한다.
본 발명의 위 단계들은 모두 컴퓨터 프로그램을 통해 진행된다.
위와 같은 본 발명의 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법에 의해, 불필요한 노이즈(제1,2이상구간 등)를 확실하게 제거한 후 노이즈가 거의 없는 파형만을 이용하여 상수도관의 누수 위치를 검출하기 때문에, 기존의 방법보다 누수 위치를 더 정확하게 검출할 수 있고, 그에 따른 추가적인 조치를 신속하게 취할 수 있다.
한편, 본 발명의 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법은, 상술한 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법에 의해 상수도관의 누수 위치를 검출한 후 이루어지게 된다.
본 발명의 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법은, 상술한 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법에, 도 8에 도시된 바와 같은 제2상관단계(S21)와, 표준편차제2산출단계(S22)와, 검출기준단계(S23)와, 누수레벨지정단계(S24)와, 누수레벨판단단계(S25)와, 알림단계(S26)를 더 포함하여 이루어진다.
위 단계들은 모두 컴퓨터 프로그램을 통해 실행된다.
도 9에는 본 발명의 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법의 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
상기 제2상관단계(S21)는, 상기 제1가공파형과 제2가공파형의 상관관계(correlation)를 나타내는 상관그래프로 생성하는 단계이다.
도 9에는 이러한 상관그래프가 도시되어 있다.
도 9에는 상술한 시간차(△T)가 나타나 있고, 이러한 시간차는 음수(-3.7498sec)이기 때문에, 누수위치는 상기 중앙지점으로부터 제1누수탐지기에 가까운 위치에 있음을 알 수 있다.
2개의 파형의 상관관계를 나타내는 상관그래프를 생성하는 방법은, 종래의 공지된 방법 등을 이용하면 충분하기 때문에 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상기 표준편차제2산출단계(S22)는 상기 상관그래프의 표준편차인 제3표준편차를 산출하는 단계이다.
도 9에는 양의 제3표준편차와 음의 제3표준편차가 수평선으로 표시되어 있다.
상기 검출기준단계(S23)는, 상기 제3표준편차에 다수개의 기준레벨값를 곱하여 다수개의 검출기준값을 산출하는 단계이다.
상기 누수레벨지정단계(S24)는 상기 기준레벨값에 따라 미리 대응되는 다수개의 누수레벨을 정하는 단계이다.
도 9에는 각 누수레벨에 대한 표가 도시되어 있다.
예를 들어, 상수도관이 플라스틱 재질로 이루어진 경우에는, 기준레벨값이 7인 경우에 누수레벨은 1단계가 되고, 기준레벨값이 8인 경우에 누수레벨은 2단계가 되도록 지정한다.
상기 누수레벨지정단계(S24)에서는, 동일한 누수레벨이라도 상수도관의 재질에 따라 기준레벨값이 변경되어 동일한 누수레벨이 지정된다.
동일한 누수레벨에서, 상기 기준레벨값은 상수도관의 재질이 금속으로 이루어진 경우의 값이 플라스틱으로 이루어진 경우의 값보다 크다.
예를 들어, 상수도관이 플라스틱 재질로 이루어진 경우에는 기준레벨값이 7인 경우에 누수레벨을 1단계로 지정하고, 상기 상수도관이 금속 재질로 이루어진 경우에는 기준레벨값이 8인 경우에 누수레벨을 1단계로 지정한다.
위와 같이 동일한 누수레벨이라도 상수도관의 재질에 따라 기준레벨값을 다르게 지정하도록 하는 것은, 상수도관의 재질에 따른 진동음의 전송속도 등이 다르기 때문이다.
따라서 진동음 전송속도가 빠른 재질의 상수도관은 보다 큰 값의 기준레벨값에 의해 진동음 전송속도가 느린 재질의 상수도관과 동일한 누수레벨을 갖게 된다.
상기 누수레벨판단단계(S25)는, 상기 상관그래프의 최대진폭값과 상기 검출기준값을 비교하여, 상기 상관그래프의 최대진폭값이 초과한 검출기준값 중 최대값에 해당하는 검출기준값을 얻고, 상기 검출기준단계(S23)에서 해당 검출기준값을 얻기 위해 곱하여진 기준레벨값에 대응되는 누수레벨을 최종누수레벨로 판단하는 단계이다.
도 9에서는 상관그래프의 최대진폭값이 1단계 검출기준값을 초과한 것이 도시되어 있고, 이를 통해 현재 누수레벨이 1단계임을 알 수 있다.
상기 누수레벨판단단계(S25)에 의해, 상수도관의 재질에 따라 미리 설정된 누수의 레벨을 자동으로 판단할 수 있게 된다.
상기 알림단계(S26)는 상기 최종누수레벨에 따라 미리 설정된 다양한 조치사항을 외부로 알리는 단계이다.
위와 같은 방법에 의해 관리자는 상수도관의 누수 발생시, 누수의 레벨 즉 누수 강도를 쉽게 파악하고, 그에 맞는 조치를 신속하게 취할 수 있다.
또한, 경험 등을 통해 기 저장된 데이터를 이용하여, 누수레벨이 1단계인 경우 2단계 또는 3단계로 변화되는데 소요되는 시간을 미리 파악하고, 그에 맞는 사전조치도 미리 취할 수 있다.
본 발명인 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법과 이를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
S1 : 측정단계, S2 : 절대값생성단계, S3 : 구간나눔단계, S4 : 평균산출단계, S5 : 표준편차제1산출단계, S6 : 범위산출단계, S7 : 필터링단계, S8 : 제1상관단계, S9 : 가공파형생성단계, S10 : 시간차산출단계, S11 : 누수위치검출단계,
S21 : 제2상관단계, S22 : 표준편차제2산출단계, S23 : 검출기준단계, S24 : 누수레벨지정단계, S25 : 누수레벨판단단계, S26 : 알림단계.
S21 : 제2상관단계, S22 : 표준편차제2산출단계, S23 : 검출기준단계, S24 : 누수레벨지정단계, S25 : 누수레벨판단단계, S26 : 알림단계.
Claims (4)
- 동일 시간동안, 제1누수탐지기를 이용하여 상수도관 누수음의 제1원본파형을 측정하고, 상기 제1누수탐지기와 이격되어 배치된 제2누수탐지기를 이용하여 상수도관 누수음의 제2원본파형을 측정하는 측정단계와;
상기 제1원본파형의 진폭을 절대값으로 변환 처리하여 제1절대파형을 생성하고, 상기 제2원본파형의 진폭을 절대값으로 변환 처리하여 제2절대파형을 생성하는 절대값생성단계와;
상기 제1절대파형과 제2절대파형을 각각 동일한 시간단위로 다수개의 구간으로 나누는 구간나눔단계와;
상기 제1절대파형의 각 구간별 평균인 제1평균값을 산출하고, 상기 제2절대파형의 각 구간별 평균인 제2평균값을 산출하는 평균산출단계와;
다수개의 상기 제1평균값의 표준편차인 제1표준편차를 산출하고, 다수개의 제2평균값의 표준편차인 제2표준편차를 산출하는 표준편차제1산출단계와;
상기 제1절대파형의 각 구간의 제1평균값에서 상기 제1표준편차를 더하거나 빼어 제1특정범위를 산출하고, 상기 제2절대파형의 각 구간의 제2평균값에서 상기 제2표준편차를 더하거나 빼어 제2특정범위를 산출하는 범위산출단계와;
다수개의 제1평균값 중 상기 제1특정범위의 상하 진폭을 벗어난 값이 있으면 해당 제1평균값 구간에 대응되는 제1원본파형의 제1이상구간을 제거하고, 다수개의 제2평균값 중 상기 제2특정범위의 상하 진폭을 벗어난 값이 있으면 해당 제2평균값 구간에 대응되는 제2원본파형의 제2이상구간을 제거하는 필터링단계와;
상기 필터링단계를 마친 제1원본파형에서 상기 제2이상구간에 대응되는 제1원본파형의 구간을 제거하고, 상기 필터링단계를 마친 제2원본파형에서 상기 제1이상구간에 대응되는 제2원본파형의 구간을 제거하는 제1상관단계와;
상기 제1상관단계를 마친 제1원본파형을 서로 연결하여 제1가공파형을 생성하고, 상기 제1상관단계를 마친 제2원본파형을 서로 연결하여 제2가공파형을 생성하는 가공파형생성단계와;
상기 제1가공파형과 제2가공파형에 대하여 상호상관(Cross-correlation) 연산을 적용하여, 상기 제1누수탐지기가 설치된 지점에 누수음이 도달하는 시간과 상기 제2누수탐지기가 설치된 지점에 누수음이 도달하는 시간의 차이인 시간차(△T)를 산출하는 시간차산출단계와;
상기 시간차를 이용하여 상수도관의 누수위치를 검출하는 누수위치검출단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법. - 청구항1에 있어서,
상기 누수위치검출단계에서 누수위치(L)는 아래 식에 의해 검출되되,
누수위치(L) = 중앙지점(d/2) + (△T * 진동음 전송속도)/2
중앙지점(d/2)은 제1누수탐지기와 제2누수탐지기가 설치된 이격 거리(d)의 1/2 지점이고, 진동음 전송속도는 상수도관의 재질 및 직경을 포함한 변수에 따라 정해지며,
산출된 누수위치가 양수이면 상기 중앙지점으로부터 제2누수탐지기에 가까운 위치이고, 누수위치가 음수이면 상기 중앙지점으로부터 제1누수탐지기에 가까운 위치인 것을 특징으로 하는 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수 위치 검출방법. - 청구항1의 검출방법에 의해 상수도관의 누수 위치를 검출한 후,
상기 제1가공파형과 제2가공파형의 상관관계(correlation)를 나타내는 상관그래프로 생성하는 제2상관단계와;
상기 상관그래프의 표준편차인 제3표준편차를 산출하는 표준편차제2산출단계와;
상기 제3표준편차에 다수개의 기준레벨값를 곱하여 다수개의 검출기준값을 산출하는 검출기준단계와;
상기 기준레벨값에 따라 미리 대응되는 다수개의 누수레벨을 정하는 누수레벨지정단계와;
상기 상관그래프의 최대진폭값과 상기 검출기준값을 비교하여, 상기 상관그래프의 최대진폭값이 초과한 검출기준값 중 최대값에 해당하는 검출기준값을 얻고, 상기 검출기준단계에서 해당 검출기준값을 얻기 위해 곱하여진 기준레벨값에 대응되는 누수레벨을 최종누수레벨로 판단하는 누수레벨판단단계와;
상기 최종누수레벨에 따라 미리 설정된 조치사항을 알리는 알림단계;를 포함하여 이루어지되,
상기 누수레벨지정단계에서는, 동일한 누수레벨이라도 상수도관의 재질에 따라 기준레벨값이 변경되어 동일한 누수레벨이 지정되는 것을 특징으로 하는 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법. - 청구항3에 있어서,
동일한 누수레벨에서, 상기 기준레벨값은, 상수도관의 재질이 금속으로 이루어진 경우의 값이 플라스틱으로 이루어진 경우의 값보다 큰 것을 특징으로 하는 스마트 누수 탐지기를 이용한 상수도관의 누수레벨 판단 및 처리방법.
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- 2023-07-13 KR KR1020230091079A patent/KR102572640B1/ko active IP Right Grant
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