KR102633998B1 - 자가 발전이 적용된 경관용 녹지 스마트 관수 제어시스템 - Google Patents

자가 발전이 적용된 경관용 녹지 스마트 관수 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자가 발전이 적용된 경관용 녹지 스마트 관수 제어 시스템에 관한 것으로, 신재생 에너지를 생산하는 발전부와, 지하에 매설되어 트랜치를 통해 우수 및 사용된 관수를 집수하는 집수조와, 상기 발전부의 전력을 이용하여 집수조에 집수된 물을 펌핑하여 경관용 녹지에 관수하는 관수부와, 관리자 단말과 통신하며, 상기 관수부를 제어하여 관수 제어를 수행하는 관수제어부를 포함할 수 있다.

Description

자가 발전이 적용된 경관용 녹지 스마트 관수 제어 시스템{Self-powered smart irrigation control system for greenery}
본 발명은 자가 발전이 적용된 경관용 녹지 스마트 관수 제어 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 공원, 정원, 수목원, 생태 공원 등의 경관용 녹지를 대상으로 관수를 제어하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 도시 계획에 있어서, 일정한 비율로 녹지 공간을 조성할 필요가 있으며, 수목이 식재된 공원 등의 녹지 공간을 조성하고 있다. 이는 대규모 주거 공간을 계획할 때에도 적용된다.
이러한 녹지 공간은 기상 상황에 따라 적절한 관수가 이루어져야 식재된 수목이 생장할 수 있다. 최근 봄 또는 가을 가뭄이 자주 발생하면서 공원, 정원, 수목원, 생태 공원을 포함하는 경관용 녹지의 관리에 어려움을 겪고 있다.
반대로 장마철을 포함하여 여름에는 집중 호우의 발생이 잦아지고 있어, 녹지 공간이 침수되어, 피해가 발생하고, 재정비가 요구되는 등 경관용 녹지의 관리가 어렵다는 문제점이 있었다.
등록특허 10-1396169호(주름 유공관을 통한 자연관수장치가 마련된 공원 및 도로변 대형화분, 2014년 5월 12일 등록)에는 자동으로 관수 및 배수가 이루어질 수 있는 구성에 대하여 기재하고 있으나 이는 화분을 기준으로 하는 것으로, 보다 광범위한 경관용 녹지에 적용하기에는 어려움이 있었다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명의 목적은, 신재생 에너지를 이용하며, 가뭄 및 집중 호우 발생에 유연하게 대처하여 경관용 녹지를 자동으로 관리할 수 있는 스마트 관수 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 스마트 관수 시스템은, 신재생 에너지를 생산하는 발전부와, 지하에 매설되어 트랜치를 통해 우수 및 사용된 관수를 집수하는 집수조와, 상기 발전부의 전력을 이용하여 집수조에 집수된 물을 펌핑하여 경관용 녹지에 관수하는 관수부와, 관리자 단말과 통신하며, 상기 관수부를 제어하여 관수 제어를 수행하는 관수제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 경관용 녹지의 토양 수분 및 온도를 검출하는 센서부를 더 포함하고, 상기 관수제어부는, 상기 센서부의 수분 및 온도 검출 결과에 따라 상기 관수부를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 트랜치의 이물 퇴적 정도를 검출하는 배수관리센서부를 더 포함하고, 상기 관수제어부는, 상기 배수관리센서부의 이물 퇴적 정도가 기준 이상이면 상기 관리자 단말에 통지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 집수조는, 유입로측에서 이물의 유입을 차단하는 필터부와, 상기 관수제어부의 제어에 따라 집수된 물을 하수관으로 배출하는 배수밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 관수제어부는, 관수 상태를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
본 발명은, 신재생 에너지를 이용하여 경관용 녹지에 관수를 제공하여 추가적인 전력의 소비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 지하에 우수 및 사용된 관수를 수용하는 집수조를 두어 별도의 상수 공급을 최소화하여 경관용 녹지에 관수를 제공할 수 있으며, 집중 호우 발생시, 집수조에 우수가 집수되도록 하여 집중 호우에 의한 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 지상과 집수조를 연결하는 트랜치를 구간으로 나누고, 각 구간의 트랜치 내에서 낙엽이나 토사 등 이물의 퇴적 정도를 검출하여, 설정된 수준 이상의 이물이 퇴적되면 관리자에게 안내하여 해당 구간의 트랜치를 정비할 수 있도록 하여, 트랜치 내의 이물에 의해 배수가 방해되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 관수 제어 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 집수조(300) 설비의 예시도이다.
도 3은 관수제어부(600)의 일실시 블록 구성도이다.
도 4는 경관용 녹지의 분할과 센서부(200) 및 관수부(500)의 급수배관(510)의 분포 예시도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 관수 제어 시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 발명은, 신재생 에너지를 생산하는 발전부(100)와, 경관용 녹지의 토양 수분 상태를 검출하는 센서부(200)와, 지하에 매설되어 트랜치를 통해 우수 및 사용된 관수를 수용하는 집수조(300)와, 상기 트랜치의 이물 퇴적 정도를 검출하는 배수관리센서부(400)와, 집수조(300)에 집수된 물을 펌핑하여 경관용 녹지에 관수하는 관수부(500)와, 상기 센서부(200)의 검출 결과에 따라 관수부(500)를 제어하여 관수 제어를 수행하며, 배수관리센서부(400)의 검출 결과를 관리자 단말(700)에 제공하는 관수제어부(600)를 포함한다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 관수 제어 시스템의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 발전부(100)는 태양광, 풍력 및 수력을 이용하여 전력을 생산하고, 저장한다.
특히 수력 발전을 위한 설비는 집수조(300)에 물이 유입되는 유입로와, 물이 배출되는 배출로에 설치될 수 있다. 즉, 트랜치를 통해 수집되어 집수조(300)로 낙하하는 물의 낙차를 이용하여 발전을 수행할 수 있다.
또한, 관수를 공급할 때 관수의 압력을 이용하여 전력을 생산할 수 있다.
상기 집수조(300)는 경관용 녹지의 면적과 식재된 수목의 수에 따라 그 용량이 결정되는 것으로 하며, 집수조(300)의 용량 이상의 물은 하수관을 통해 배수될 수 있도록 설계한다.
또한, 집수조(300)의 적어도 유입로에는 이물의 유입을 차단하는 필터를 설치할 수 있다.
도 2는 집수조(300) 설비의 예시도이다.
도 2를 참조하면 집수조(300)는 트랜치(310)로부터 물이 집수되도록 하는 유입로(320)를 포함하고, 유입로(320)에는 필터부(330)가 설치되어, 이물이 집수조(300)로 유입되는 것을 방지한다.
유입로(320)의 안쪽 집수조(300)의 내부 공간에는 앞서 설명한 수력 발전 설비(110)가 배치될 수 있다.
집수조(300)에는 수위 검출 센서(360)가 설치되어 집수조(300)에 집수된 물의 수위를 검출한다.
관수제어부(600)는 수위 검출 센서(360)에서 검출된 수위가 설정된 수위 이상인 경우 또는 관리자 단말(700)을 통한 제어 명령이 있는 경우, 집수조(300)의 배수밸브(340)를 열어 하수관(350)을 통해 집수된 물을 배출한다.
이와 같이 집수조(300)의 수위 제어를 통해 집수조(300)에 일정한 양의 물을 집수하여 관수에 대비할 수 있으며, 집중 호우 등이 예측되는 경우에는 관리자 단말(700)을 통해 배수밸브(340)를 열어 집수조(300)를 비워둠으로써, 집중 호우 발생시 집수조(300)를 이용한 우수의 집수가 가능하여 집중 호우에 의한 피해를 줄일 수 있다.
상기 관수제어부(600)는 관수부(500)를 제어하여 집수조(300)에 집수된 물을 경관용 녹지에 관수할 수 있다.
관수부(500)는 적어도 하나 이상의 펌프와 경관용 녹지를 필요에 따라 분할하여 각 분할 영역에 물을 공급하는 다수의 공급관을 포함할 수 있다.
관수제어부(600)와 관수부(500)는 상기 수력 발전 설비(110)를 포함하는 발전부(100)에서 생산된 전력을 이용하여 동작하며, 상기 배수밸브(340) 역시 발전부(100)에서 생산된 전력으로 동작하는 것으로 할 수 있다.
도 3은 관수제어부(600)의 일실시 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면 관수제어부(600)는, 센서부(200), 수위 검출 센서(360), 배수관리센서부(400)의 검출신호를 수신하는 수신부(610)와, 상기 관리자 단말(700)과 통신할 수 있는 통신부(620)와, 상기 수신부(610) 또는 통신부(620)를 통해 수신된 정보에 따라 관수부(500) 또는 배수밸브(340)를 제어하는 제어기(630)와, 현재 관수 상태를 표시하는 표시부(640)와, 상기 배수밸브(340)의 제어를 위한 밸브 구동부(650)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 센서부(200)는 경관용 녹지의 토양 수분을 검출하는 다수의 수분 센서와, 온도를 검출하는 다수의 온도 센서를 포함할 수 있다.
센서부(200)의 수분 센서들과 온도 센서들은 앞서 설명한 경관용 녹지의 분할된 영역마다 적어도 하나 이상씩 설치될 수 있으며, 각 영역에서의 수분 정보와 온도 정보를 검출한다.
센서부(200)에서 검출된 수분 및 온도 정보는 수신부(610)를 통해 제어기(630)에 입력되며, 제어기(630)는 수분 및 온도 정보를 확인하여 관수부(500)의 작동 여부를 결정한다.
제어기(630)는 센서부(200)에서 검출된 수분이 설정된 수분기준 미만인 경우, 관수부(500)를 이용하여 관수 제어를 실시하며, 검출된 수분은 수분기준 이상이나 검출된 온도가 온도기준 이상인 경우에도 관수부(500)를 통해 물을 공급하여 온도를 낮추는 역할을 한다.
이때, 제어기(630)는 수분 부족에 의한 관수와 고온에 의한 관수시 관수 압력에 차등을 둘 수 있다. 수분 부족에 의한 관수시에는 관수 압력이 고온에 의한 관수시 대비 상대적으로 더 높게 되도록 하여 수목의 잎에도 물이 분사될 수 있도록 하며, 고온에 따른 수분 공급은 토양에만 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 제어기(630)는 관수부(500)의 동작 시간을 제한하는 것으로 한다.
즉, 하절기에는 오전 11시부터 오후 4시까지는 관수부(500)를 동작시키지 않는 것으로 제한할 수 있으며, 동절기에는 오전 11시부터 오후 1시까지만 관수부(500)를 동작시키도록 제한할 수 있다.
이는 하절기에 일사량이 많을 때 급수가 이루어지면 증발에 의해 수목의 잎이 오히려 더 건조하게 될 수 있으며, 동절기에는 냉해 피해를 최소화하기 위한 것으로 이해될 수 있다.
도 4는 경관용 녹지의 분할과 센서부(200) 및 관수부(500)의 급수배관(510)의 분포 예시도이다.
도 4를 참조하면 경관용 녹지는 필요에 따라 임의의 수의 영역으로 분할될 수 있다. 도 4에는 제1 내지 제8분할영역(A1~A8)으로 분할한 예를 도시하였다.
제1 내지 제8분할영역(A1~A8) 각각에는 앞서 설명한 센서부(200)가 배치되어 있으며, 관수부(500)의 급수 배관(510) 또한 개별 관수가 가능하도록 각 분할영역에 배치된다.
상기 제어기(630)는 각 분할영역마다 설치된 센서부(200)의 검출 결과에 따라 급수가 필요한 분할영역만 선택적으로 급수할 수 있다.
즉, 제1분할영역(A1)의 토양 수분을 검출한 센서부(200)의 정보가 수분기준 미만인 경우 제1분할영역(A1)의 급수 배관(510)에만 집수조(300)의 물을 공급하도록 제한할 수 있다.
만약, 제1 내지 제8분할영역(A1~A8) 모두의 토양 수분이 수분기준 미만인 경우에 제1 내지 제8분할영역(A1~A8) 모두에 급수를 실시할 수 있으나, 본 발명에서는 각 분할영역에 순차적으로 급수하는 것으로 한다.
이는 관수에 소요되는 순간 전력을 최소화하기 위한 것으로 이해될 수 있다.
즉, 제1 내지 제8분할영역(A1~A8) 모두에 급수가 필요한 상태일 경우, 제1분할영역(A1)에 먼저 관수를 공급하고, 제1분할영역(A1)의 관수를 중단 한 후, 제2분할영역(A2)에 관수를 실시하는 것으로 하여, 단시간 내에 관수를 위한 전력이 소비되는 것을 방지한다.
이는 발전부(100)의 전력 생산 및 생산된 전력의 저장 용량을 고려한 것으로 이해될 수 있다.
본 발명은 최대 관수량을 최대한 집수조(300)에 집수된 물의 양과 동일한 정도로 설정할 수 있다.
제어기(630)는 수위 검출 센서(360)를 통해 집수조(300)의 수위 정보를 확인하고, 급수가 필요한 각 분할영역의 수로 나누어 각 분할영역에 공급되는 관수의 양을 결정할 수 있다.
이는 집수된 물을 최대한 이용하여 추가적인 지하수 또는 상수의 공급 없이 관수 제어가 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
제어기(630)는 관수제어가 수행되는 정보를 통신부(620)를 통해 관리자 단말(700)로 제공할 수 있다.
또한, 제어기(630)는 관수가 수행되는 정보를 표시부(640)에 표시하여 공원 등 경관용 녹지 이용자들이 인지할 수 있도록 한다.
제어기(630)는 배수관리센서부(400)의 검출결과를 이용하여 트랜치(310)에 퇴적된 이물의 양을 확인할 수 있다.
배수관리센서부(400)는 포토 센서를 포함할 수 있으며, 제어기(630)는 퇴적물의 양이 기준 이상인지 확인하여, 기준 이상이면 통신부(620)를 통해 관리자 단말(700)에 트랜치(310)의 관리가 필요한 상황임을 알리게 된다.
이때 퇴적물의 양을 판단하는 기준값은 관리자 단말(700)을 이용하여 조절 가능한 것으로 한다.
예를 들어 집중 호우 등 비가 많이 내리는 하절기에는 기준값을 상대적으로 더 낮추고, 동절기에는 기준값을 상대적으로 더 높일 수 있다.
따라서, 집중 호우 등에 대비하여 미리 트랜치(310)를 정비할 수 있다.
상기 트랜치(310) 또한 상기 분할영역(A1~A8) 별로 관리되는 것으로 한다. 배수관리센서부(400)가 분할영역(A1~A8)의 트랜치(310) 마다 설치되는 것으로 한다.
이와 같은 본 발명의 구성에 의하여 발전부(100)에서 생산된 전력을 이용하여 경관용 녹지에 관수 제어를 자동으로 수행할 수 있으며, 특히 경관용 녹지의 토양 수분 및 온도에 따라 적합한 관수 제어를 수행할 수 있다.
또한, 집수조(300)를 이용하여 관수에 우수를 재활용하여 사용할 수 있으며, 집중 호우 또는 태풍 등 우수의 집중이 예측되는 경우, 집수조(300)를 미리 비워 집수조(300)에 우수를 집수함으로써, 수해를 예방할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100:발전부 110:수력 발전 설비
200:센서부 300:집수조
310:트랜치 320:유입로
330:필터부 340:배수밸브
350:하수관 400:배수관리센서
500:관수부 510:급수 배관
600:관수제어부 610:수신부
620:통신부 630:제어기
640:표시부 700:관리자 단말

Claims (5)

  1. 신재생 에너지를 생산하는 발전부;
    지하에 매설되어 트랜치를 통해 우수 및 사용된 관수를 집수하는 집수조;
    상기 발전부의 전력을 이용하여 집수조에 집수된 물을 펌핑하여 경관용 녹지에 관수하는 관수부;
    관리자 단말과 통신하며, 상기 관수부를 제어하여 관수 제어를 수행하는 관수제어부; 및
    경관용 녹지의 토양 수분 및 온도를 검출하는 센서부를 포함하며,
    상기 관수제어부는,
    상기 센서부의 검출신호를 수신하는 수신부;
    상기 관리자 단말과 통신할 수 있는 통신부; 및
    상기 수신부 또는 통신부를 통해 수신된 정보에 따라 관수부를 제어하는 제어기를 포함하며,
    상기 제어기는,
    상기 센서부에서 검출된 수분이 설정된 수분기준 미만인 경우, 관수부를 이용하여 관수 제어를 실시하며, 검출된 수분은 수분기준 이상이나 검출된 온도가 온도기준 이상인 경우에도 관수부를 통해 물을 공급하여 온도를 낮추되,
    수분 부족에 의한 관수시의 관수 압력을 고온에 의한 관수시의 관수 압력에 비하여 더 높은 압력으로 분사하며,
    하절기 또는 동절기에 따라 관수부의 동작시간을 제한하고,
    상기 경관용 녹지는 임의의 수의 분할영역으로 분할되고, 상기 센서부는 각 분할영역마다 설치되며, 상기 제어기는 분할영역별로 관수를 실시하여 관수에 소요되는 순간 전력을 최소화하는 것을 특징으로 하는 스마트 관수 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 트랜치의 이물 퇴적 정도를 검출하는 배수관리센서부를 더 포함하고,
    상기 관수제어부는,
    상기 배수관리센서부의 이물 퇴적 정도가 기준 이상이면 상기 관리자 단말에 통지하는 것을 특징으로 하는 스마트 관수 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 집수조는,
    유입로측에서 이물의 유입을 차단하는 필터부; 및
    상기 관수제어부의 제어에 따라 집수된 물을 하수관으로 배출하는 배수밸브를 포함하는 스마트 관수 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관수제어부는,
    관수 상태를 표시하는 표시부를 포함하는 스마트 관수 제어 시스템.
KR1020230098072A 2023-07-27 2023-07-27 자가 발전이 적용된 경관용 녹지 스마트 관수 제어시스템 KR102633998B1 (ko)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110087543A (ko) * 2010-01-26 2011-08-03 대한민국(농촌진흥청장) 빗물저장 자동관수시스템
KR101882933B1 (ko) * 2017-09-18 2018-07-30 주식회사 수리이엔씨 농지 범용화를 위한 스마트 토양 수분 제어 장치
KR102089921B1 (ko) * 2019-06-12 2020-03-17 주식회사 지에스아이엘 퇴적물 감지장치 및 이를 포함하는 퇴적물 모니터링 시스템
KR20230049855A (ko) * 2021-10-07 2023-04-14 한국건설기술연구원 에너지 자립형 Solar-CDI 시스템 및 이를 이용한 생산수 공급방법

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