KR102647248B1 - Wireless Communication Type Eco-friendly Smart Freeze Protection Device - Google Patents

Wireless Communication Type Eco-friendly Smart Freeze Protection Device Download PDF

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KR102647248B1
KR102647248B1 KR1020230097554A KR20230097554A KR102647248B1 KR 102647248 B1 KR102647248 B1 KR 102647248B1 KR 1020230097554 A KR1020230097554 A KR 1020230097554A KR 20230097554 A KR20230097554 A KR 20230097554A KR 102647248 B1 KR102647248 B1 KR 102647248B1
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temperature
wireless communication
heating controller
heating
temperature sensor
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KR1020230097554A
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임성택
김영대
조재영
임혜경
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(주)우현시스템
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Abstract

본 발명은 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치는 동파의 가능성이 존재하는 소정 영역의 배관을 관리하기 위하여 설치되는 것으로, 각 히팅 컨트롤러로 설정 배관온도를 전송하고, 각 히팅 컨트롤러로부터 상태정보를 무선 통신으로 수신하는 메인 컨트롤러; 인접한 한 쌍의 온도 센서로부터 온도정보를 무선 통신으로 직접 수신하여 배관에 부착되는 각 필름히터에 공급하기 위한 전력을 제어하는 복수의 히팅 컨트롤러; 및 배관에 부착되어 온도정보를 계측하여 인접한 한 쌍의 히팅 컨트롤러로 온도정보를 무선 통신으로 실시간 전송하는 복수의 온도 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치는 각 히팅 컨트롤러가 인접한 한 쌍의 온도 센서의 온도정보만을 이용하므로 동일한 주파수 대역을 이용하면서도 효과적인 통신이 가능하며, 불필요하게 이격된 위치의 온도정보를 이용하거나 이격된 히팅 컨트롤러를 가동할 필요가 없으므로 효율적 제어가 가능한 점에 주요한 기술적 차별성이 존재한다.
The present invention relates to a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device (FP).
To this end, the wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device of the present invention is installed to manage piping in a predetermined area where there is a possibility of freezing. It transmits the set pipe temperature to each heating controller and receives status information from each heating controller. A main controller receiving wireless communication; A plurality of heating controllers that receive temperature information directly from a pair of adjacent temperature sensors through wireless communication and control power to be supplied to each film heater attached to the pipe; and a plurality of temperature sensors attached to the pipe to measure temperature information and transmit the temperature information in real time to a pair of adjacent heating controllers through wireless communication.
The wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device of the present invention enables effective communication while using the same frequency band because each heating controller uses only temperature information from a pair of adjacent temperature sensors, and uses temperature information from unnecessarily spaced locations. The main technical difference lies in the fact that efficient control is possible because there is no need to operate a separate heating controller.

Description

무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치{Wireless Communication Type Eco-friendly Smart Freeze Protection Device}Wireless Communication Type Eco-friendly Smart Freeze Protection Device}

본 발명은 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메인 컨트롤러는 복수의 히팅 컨트롤러로부터 실시간으로 상태정보를 수신하며, 각 히팅 컨트롤러는 인접한 한 쌍의 온도 센서로부터 온도정보를 수신하여 배관에 부착되는 각 필름히터에 공급하기 위한 전력을 실시간으로 제어함으로써 배관의 동파를 방지하는 과정에서 소모되는 에너지 부하를 절감할 수 있고, 배관의 취약부에 국부적으로 발생할 수 있는 동파를 방지할 수 있으며, 무선 통신을 이용하여 설치가 간편하여 경제적이면서도 통신의 충돌문제를 해소한 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device. More specifically, the main controller receives status information in real time from a plurality of heating controllers, and each heating controller receives temperature information from a pair of adjacent temperature sensors. By controlling the power to supply to each film heater attached to the pipe in real time, the energy load consumed in the process of preventing pipe freeze and burst can be reduced, and freeze and burst that can occur locally in vulnerable parts of the pipe can be prevented. It is about a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device that is easy to install using wireless communication, is economical, and solves the problem of communication conflict.

동절기에는 외기의 온도가 영하로 떨어지므로 건축물이나 시설물의 배관에 존재하는 물과 같은 유체도 함께 동결되고, 물은 동결되어 고체로 상변화시 부피가 팽창하므로 배관이 파손되어 동파가 야기된다.In the winter, as the outside temperature drops below freezing, fluids such as water present in the pipes of buildings or facilities also freeze. When the water freezes and changes phase into a solid, its volume expands, causing pipes to break and freeze.

종래에는 동파를 방지하기 위하여 위험구간의 배관에 길이방향으로 열선을 연속 포설함으로써 배관의 동파를 방지하는 방식이 일반적이었다. 따라서, 배관의 길이에 대응되는 길이로 열선이 포설됨에 따라 열선이 과도하게 사용되었고, 배관의 규격에 따라 열선의 개수가 추가할 뿐, 시공 편의성을 이유로 동일한 전력량의 열선을 일률적으로 설치하였다. 특히, 배관은 그 위치에 따라 필요 부하가 달라질 수 있음에도 이를 고려하지 않아 에너지 효율의 측면에서는 비효율적인 문제점이 있었다.Conventionally, in order to prevent freezing and rupture of pipes, a common method was to continuously install heating wires in the longitudinal direction of pipes in dangerous sections. Therefore, as the heating wires were installed in a length corresponding to the length of the pipe, the heating wires were used excessively. The number of heating wires was added according to the pipe standard, and heating wires of the same amount of power were uniformly installed for reasons of construction convenience. In particular, piping had an inefficient problem in terms of energy efficiency because it did not take this into consideration even though the required load may vary depending on its location.

이러한 이유로 최근에는 배관의 길이방향을 따라 전체적으로 열선을 배치하는 것이 아니라, 배관의 일부분에 히터를 구비하여 부분적으로 가열함으로써 배관내에 유도되는 유체의 대류현상을 이용하여 동파를 방지하는 포인트 시공방식이 제안되고 있다. 특히, 포인트 시공방식은 외기로부터 상대적인 반경을 고려하여 필요 부하를 달리 산정함으로써 지역과 위치에 따라 유연하게 적용할 수 있으므로 에너지 효율이 우수한 이점이 있으며, 배관을 감싸도록 구비되는 보온재를 부분적으로 탈거하여 히터를 설치할 수 있으므로 시공이 용이한 이점도 있다.For this reason, a point construction method has recently been proposed that prevents freezing and bursting by using the convection phenomenon of fluid induced within the pipe by installing a heater in a part of the pipe and heating it locally, rather than arranging the entire heating wire along the longitudinal direction of the pipe. It is becoming. In particular, the point construction method has the advantage of excellent energy efficiency because it can be flexibly applied depending on the region and location by calculating the required load differently considering the relative radius from the outside air, and by partially removing the insulation material provided to surround the pipe. There is also the advantage of easy construction because a heater can be installed.

포인트 시공방식과 관련된 선행기술문헌으로는 본 발명의 발명자가 제안한 공개특허 제10-2022-0003202호(2022. 01. 10. 공개, 이하 '선행기술문헌'이라 한다)가 있다. 상기 선행기술문헌은 동파의 위험이 있는 배관의 일부분에 면상 발열체(1a) 또는 메탈 히터(1b)를 구비하고, 복수의 온도 센서(2)가 제공하는 온도정보에 기초하여 각 개별 컨트롤러(3)가 면상 발열체(1a) 또는 메탈 히터(1b)의 가동을 제어하였다.Prior art literature related to the point construction method includes Patent Publication No. 10-2022-0003202 (published on January 10, 2022, hereinafter referred to as 'prior art document') proposed by the inventor of the present invention. The prior art document provides a planar heating element (1a) or a metal heater (1b) in a part of the pipe at risk of freezing, and each individual controller (3) based on temperature information provided by a plurality of temperature sensors (2). The operation of the planar heating element (1a) or metal heater (1b) was controlled.

상기 선행기술문헌은 배관의 부분적인 가열을 구현하여 에너지 효율을 향상시키고자 하였으나, 짧게는 수 미터, 길게는 수십 미터 간격으로 온도 센서가 배치됨에 따라 길이방향으로 형성되는 배관에 국부적인 취약부가 발생하는 문제점이 있었다.The prior art literature attempted to improve energy efficiency by implementing partial heating of pipes, but as temperature sensors were placed at intervals of several meters or tens of meters, local weak points occurred in the pipes formed in the longitudinal direction. There was a problem.

또한, 시스템 컨트롤러(4)를 바탕으로 개별 컨트롤러(3)의 정보를 파악하고, 이를 제어하고자 하였으나, 전력선과 별도로 통신선을 구축하는 과정에서 공기가 지연되고, 시공비가 상승하는 문제점이 있었으며, 이를 개선하기 위하여 전력선 통신을 활용하는 경우에도 파장의 감쇄, 노이즈 발생, 전송 지연에 의하여 데이터의 정확도가 저해되는 한계가 있었다.In addition, an attempt was made to identify and control the information of the individual controllers (3) based on the system controller (4), but there were problems with delays in construction period and increased construction costs in the process of building communication lines separately from power lines, and this was improved. Even when using power line communication for this purpose, there were limitations in that data accuracy was impaired due to wavelength attenuation, noise generation, and transmission delay.

공개특허공보 제10-2022-0003202호 (2022. 01. 10.)Public Patent Publication No. 10-2022-0003202 (2022. 01. 10.) 등록특허공보 제10-1936594호 (2019. 01. 03.)Registered Patent Publication No. 10-1936594 (2019. 01. 03.)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 히터에 공급하기 위한 전력을 실시간으로 제어함으로써 배관의 동파를 방지하는 과정에서 소모되는 에너지 소모량을 절감할 수 있고, 배관의 취약부에 국부적으로 발생할 수 있는 동파를 방지할 수 있으며, 무선 통신을 이용하여 설치가 간편하여 경제적이면서도 통신의 충돌문제를 해소한 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention was proposed to solve the problems of the prior art described above. By controlling the power to be supplied to the heater in real time, the amount of energy consumed in the process of preventing pipe freezes can be reduced, and the vulnerable parts of the pipe can be reduced. The purpose is to provide a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device that can prevent freezes and bursts that may occur locally and is economical because it is easy to install using wireless communication and solves the problem of communication conflict.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)는, 동파의 가능성이 존재하는 소정 영역의 배관(P)을 관리하기 위하여 설치되는 것으로, 각 히팅 컨트롤러(20)로 설정 배관온도(Tp)를 전송하고, 각 히팅 컨트롤러(20)로부터 상태정보를 무선 통신으로 수신하는 메인 컨트롤러(10); 인접한 한 쌍의 온도 센서(30)로부터 온도정보(Tn,Tn+1)를 무선 통신으로 직접 수신하여 배관(P)에 부착되는 각 필름히터(20a)에 공급하기 위한 전력을 제어하는 복수의 히팅 컨트롤러(20); 및 배관(P)에 부착되어 온도정보를 계측하여 인접한 한 쌍의 히팅 컨트롤러(20)로 온도정보를 무선 통신으로 실시간 전송하는 복수의 온도 센서(30);를 포함하되, 상기 히팅 컨트롤러(20)와 온도 센서(30)는 배관(P)을 따라 격번으로 배치되고, 각 온도 센서(30)는 인접한 한 쌍의 히팅 컨트롤러(20)의 필름히터(20a) 사이 중심부에 위치하여 각 히팅 컨트롤러(20)는 양측으로 인접한 인접한 한 쌍의 온도 센서(30) 사이에서만 직접 통신하고, 각 온도 센서(30)는 양측으로 인접한 한 쌍의 히팅 컨트롤러(20) 사이에서만 직접 통신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치.In order to solve the above problems, the wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device (FP) of the present invention is installed to manage the piping (P) in a predetermined area where there is a possibility of freezing, and each heating controller (20) A main controller (10) that transmits the pipe temperature (T p ) set to and receives status information from each heating controller (20) through wireless communication; A plurality of devices receives temperature information (T n , T n+1 ) directly from an adjacent pair of temperature sensors 30 through wireless communication and controls the power to supply to each film heater (20a) attached to the pipe (P). heating controller (20); And a plurality of temperature sensors (30) attached to the pipe (P) to measure temperature information and transmit the temperature information in real time to a pair of adjacent heating controllers (20) through wireless communication; including, wherein the heating controller (20) and temperature sensors 30 are arranged at intervals along the pipe (P), and each temperature sensor 30 is located at the center between the film heaters 20a of a pair of adjacent heating controllers 20, and is located at the center of each heating controller 20. ) is a wireless communication type characterized in that it communicates directly only between a pair of adjacent temperature sensors 30 adjacent on both sides, and each temperature sensor 30 communicates directly only between a pair of adjacent heating controllers 20 on both sides. Eco-friendly smart freeze prevention device.

또한, 상기 메인 컨트롤러(10)에는 디스플레이(11)가 구비되어 각 히팅 컨트롤러(20)로부터 각 히팅 컨트롤러(20)와 각 온도 센서(30)의 상태정보를 실시간으로 수신하여 상기 디스플레이(11)에 표시할 수 있다.In addition, the main controller 10 is equipped with a display 11 to receive status information of each heating controller 20 and each temperature sensor 30 from each heating controller 20 in real time and display it on the display 11. It can be displayed.

한편, 상기 히팅 컨트롤러(20)의 제어모듈(21)은 인접한 온도 센서(30)의 온도정보(Tn,Tn+1)와 설정 배관온도(Tp)를 바탕으로 SSR 스위치(26)를 제어함으로써 필름히터(20a)에 공급하기 위한 전력을 제어할 수 있다.Meanwhile, the control module 21 of the heating controller 20 operates the SSR switch 26 based on the temperature information (T n , T n+1 ) of the adjacent temperature sensor 30 and the set pipe temperature (T p ). By controlling, the power to be supplied to the film heater 20a can be controlled.

또한, 상기 제어모듈(21)은 전압과 필름히터(20a)에서 소비되는 전류를 이용하여 산정된 소비전력과 자체 온도센서(22)가 측정한 온도정보를 이용하여 필름히터(20a)가 비정상 상태라 판단되거나, 상기 자체 온도센서(22)가 측정한 온도정보가 상한온도(Tmax) 이상인 경우에 오작동으로 판단하여 SSR 스위치(26)를 이용하여 전력을 차단할 수 있다.In addition, the control module 21 uses the power consumption calculated using the voltage and current consumed by the film heater 20a and the temperature information measured by its own temperature sensor 22 to ensure that the film heater 20a is in an abnormal state. If it is determined that the temperature information measured by the self-temperature sensor 22 is higher than the upper limit temperature (T max ), it is determined to be a malfunction and the power can be cut off using the SSR switch 26.

또한, 상기 제어모듈(21)은 필름히터(20a)에서 소비되는 전력이 허용 범위를 초과하는 경우에 SSR 스위치(26)를 차단할 수 있다.Additionally, the control module 21 may block the SSR switch 26 when the power consumed by the film heater 20a exceeds the allowable range.

또한, 상기 히팅 컨트롤러(20)의 제어모듈(21)은 메인 컨트롤러(10)와 통신하는 일정 주기(Pd) 마다 인접한 온도 센서(30)의 온도정보(Tn,Tn+1) 중 작은 값과 설정 배관온도(Tp)를 비교하여 필름히터(20a)에 공급하기 위한 전력을 실시간으로 조정할 수 있다.In addition, the control module 21 of the heating controller 20 determines the smaller value among the temperature information (T n , T n + 1 ) of the adjacent temperature sensor 30 every certain period (Pd) of communication with the main controller 10. By comparing the set pipe temperature (T p ), the power to be supplied to the film heater 20a can be adjusted in real time.

그리고, 상기 제어모듈(21)은, 설정 배관온도(Tp)가 온도정보(Tn,Tn+1) 중 작은 값 보다 크면 필름히터(20a)에 공급되는 전력을 일정한 비율(r)만큼 증가시키고, 설정 배관온도(Tp)가 온도정보(Tn,Tn+1) 중 작은 값 보다 작으면 필름히터(20a)에 공급되는 전력을 일정한 비율(r)만큼 감소시킬 수 있다.And, the control module 21 controls the power supplied to the film heater 20a by a certain ratio (r) when the set pipe temperature (T p ) is greater than the smaller value of the temperature information (T n , T n+1 ). increases, and if the set pipe temperature (T p ) is less than the smaller value among the temperature information (T n , T n+1 ), the power supplied to the film heater 20a can be reduced by a certain ratio (r).

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또한, 상기 메인 컨트롤러(10)에는 RF모듈(13)이 구비되어 복수의 히팅 컨트롤러(20)에 구비되는 제1 RF모듈(23)과 제1 주파수(F1)로 무선 통신하고, 상기 히팅 컨트롤러(20)에는 제2 RF모듈(24)이 구비되어 온도 센서(30)에 구비되는 RF모듈(33)과 제1 주파수(F1)와 다른 제2 주파수(F2)로 무선 통신할 수 있다.In addition, the main controller 10 is equipped with an RF module 13 and wirelessly communicates with the first RF module 23 provided in the plurality of heating controllers 20 at a first frequency (F1), and the heating controller ( 20) is equipped with a second RF module 24 to enable wireless communication with the RF module 33 provided in the temperature sensor 30 at a second frequency (F2) different from the first frequency (F1).

또한, 상기 메인 컨트롤러(10)는 명령 주기(Bp) 마다 각 히팅 컨트롤러(20)로 동시명령(Broadcasting Command)을 제1 주파수(F1)로 동시 전송하고(단계 ①), 임의의 히팅 컨트롤러(20n)는 인접한 온도 센서(30n)에 제1 온도정보(Ta)를 요청하기 위하여 제n 채널을 이용하여 제2 주파수(F2)를 전송하며(단계 ②), 요청을 수신한 인접한 온도 센서(30n)는 제n 채널의 제2 주파수(F2)를 이용하여 히팅 컨트롤러(20n)에 제1 온도정보(Ta)를 전송하고(단계 ③), 상기 히팅 컨트롤러(20n)는 통신을 위한 채널을 제n+1 채널로 변경하고, 인접한 다른 온도 센서(30n+1)에 제2 온도정보(Tb)를 요청하기 위해 제n+1 채널을 이용하여 제2 주파수(F2)를 전송하고(단계 ④), 요청을 수신한 인접한 다른 온도 센서(30n+1)는 제n+1 채널의 제2 주파수(F2)를 이용하여 히팅 컨트롤러(20n)에 제2 온도정보(Tb)를 전송하여(단계 ⑤), 주파수의 시간동기를 구현할 수 있다.In addition, the main controller 10 simultaneously transmits a broadcasting command to each heating controller 20 at the first frequency (F1) every command cycle (Bp) (step ①), and sends a broadcasting command to each heating controller 20 at the same time (step ①). n ) transmits a second frequency (F2) using the n-th channel to request first temperature information (T a ) from the adjacent temperature sensor (30 n ) (step ②), and the adjacent temperature sensor that receives the request (30 n ) transmits first temperature information (T a ) to the heating controller (20 n ) using the second frequency (F2) of the n-th channel (step ③), and the heating controller (20 n ) communicates Change the channel to the n+1th channel, and use the n+1th channel to request second temperature information ( Tb ) from another adjacent temperature sensor (30n +1 ) to set the second frequency (F2). Transmits (step ④), and the other adjacent temperature sensor (30 n+1 ), which has received the request, sends the second temperature information (20 n ) to the heating controller (20 n) using the second frequency (F2) of the n+1 channel. By transmitting T b ) (step ⑤), time synchronization of the frequency can be implemented.

그리고, 임의의 히팅 컨트롤러(20)가 인접한 온도 센서(30)에 온도정보(T)를 요청하는 시점은 교류전압을 구성하는 임의의 상(Phase)이 형성하는 제로크로스점(ZCP)일 수 있다.And, the point in time at which any heating controller 20 requests temperature information (T) from the adjacent temperature sensor 30 may be the zero cross point (ZCP) formed by any phase constituting the alternating current voltage. .

본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)에 의하면, 각 히팅 컨트롤러는 인접한 온도 센서가 계측한 온도정보를 바탕으로 필름히터에 공급하기 위한 전력을 실시간으로 제어함으로써, 배관의 위치별 필요 부하에 따라 최적화된 에너지 공급이 가능하므로 에너지 효율이 향상되는 이점이 있다.According to the wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device (FP) of the present invention, each heating controller controls the power to be supplied to the film heater in real time based on temperature information measured by adjacent temperature sensors, thereby controlling the power required for each location of the pipe. There is an advantage in improving energy efficiency because optimized energy supply is possible depending on the load.

특히, 상기 히팅 컨트롤러와 온도 센서는 직접 무선 통신하여 별도의 통신선로 구축에 따른 비효율성을 제거할 수 있으므로 시공이 용이하고, 관리가 용이한 이점이 있다.In particular, the heating controller and temperature sensor communicate directly wirelessly, eliminating inefficiencies caused by building a separate communication line, which has the advantage of being easy to construct and manage.

바람직하게는, 상기 메인 컨트롤러는 히팅 컨트롤러 사이에서만 통신하고, 온도 센서는 인접한 히팅 컨트롤러 사이에서만 통신하여 히팅 컨트롤러가 온도 센서로부터 실시간 온도정보를 직접 전달받으므로 메인 컨트롤러가 담당하는 통신 트래픽의 부담을 경감시키고, 이로인해 지체없이 필름히터의 즉각적인 제어도 구현될 수 있으므로 전체적인 장치의 효율성이 향상된다.Preferably, the main controller communicates only between heating controllers, and the temperature sensor communicates only between adjacent heating controllers, so that the heating controller directly receives real-time temperature information from the temperature sensor, thereby reducing the burden of communication traffic handled by the main controller. As a result, immediate control of the film heater can be implemented without delay, thereby improving the efficiency of the overall device.

또한, 각 히팅 컨트롤러는 인접한 한 쌍의 온도 센서의 온도정보를 이용하므로 정밀하고, 정확한 전력 제어가 가능하며, 불필요하게 이격된 위치의 온도정보를 이용하거나 이격된 히팅 컨트롤러를 가동할 필요가 없으므로 효율적 제어가 가능한 이점이 있다.In addition, each heating controller uses temperature information from a pair of adjacent temperature sensors, enabling precise and accurate power control. It is also efficient because there is no need to use temperature information from separate locations unnecessarily or operate separate heating controllers. It has the advantage of being controllable.

나아가, 필름히터를 구비한 히팅 컨트롤러와 온도 센서는 일정 간격으로 배관을 따라 격번으로 배치되므로, 각 히팅 컨트롤러는 히터로부터 이격되는 상대적 취약부의 온도정보를 수신하여 전력을 제어할 수 있으므로 배관의 국부적인 동파를 방지할 수 있다.Furthermore, since the heating controller equipped with a film heater and the temperature sensor are arranged at regular intervals along the pipe, each heating controller can control power by receiving temperature information from relatively weak areas away from the heater, thereby controlling the local power of the pipe. Freezing can be prevented.

한편, 메인 컨트롤러에서 각 히팅 컨트롤러로부터 히팅 컨트롤러와 온도 센서의 상태정보를 수신하여 실시간으로 표시할 수 있으며, 과부하시에는 배선차단기를 이용하여 히팅 컨트롤러에 공급되는 전력 자체를 차단하여 히팅 컨트롤러의 오작동에 대비하거나, 누전이 발생한 경우에는 누전차단기를 작동시킬 수 있다.Meanwhile, the main controller can receive the status information of the heating controller and temperature sensor from each heating controller and display it in real time. In case of overload, the power supplied to the heating controller is cut off using a circuit breaker to prevent malfunction of the heating controller. In preparation or in the event of an electric leak, the earth leakage circuit breaker can be activated.

또한, 각 히팅 컨트롤러는 필름히터에서 소비되는 전력을 이용하여 과부하나 저부하가 발생하는 경우에 상태정보로서 메인 컨트롤러에 전송할 수 있으며, 전압과 전류를 이용하여 실시간 소비전력을 산정하여 필름히터의 정상 작동 유무를 판단하여 알람모듈로 표시할 수 있으므로 관리자의 즉각적인 조치가 가능하다.In addition, each heating controller can use the power consumed by the film heater to transmit status information to the main controller in case of overload or underload, and calculate real-time power consumption using voltage and current to determine the normal condition of the film heater. Since it can be determined whether it is operating or not and displayed as an alarm module, the manager can take immediate action.

나아가, 히팅 컨트롤러는 필름히터에 공급하기 위한 기준 전력을 배관의 규격, 히팅 컨트롤러(히터)의 간격, 보온재의 규격, 및 설정 배관온도를 고려하여 자동으로 산정하므로 효율적인 에너지 사용이 가능하다.Furthermore, the heating controller automatically calculates the standard power to supply to the film heater by considering the pipe size, the spacing of the heating controller (heater), the size of the insulation material, and the set pipe temperature, enabling efficient energy use.

뿐만 아니라, 상기 히팅 컨트롤러는 메인 컨트롤러와 통신하는 일정 주기 마다 인접한 온도 센서의 온도정보와 설정 배관온도를 비교하여 필름히터에 공급하기 위한 전력을 실시간으로 조정하므로 능동적이면서도, 즉각적이고 연속적인 부하 관리가 가능한 이점이 있다.In addition, the heating controller adjusts the power to supply to the film heater in real time by comparing the temperature information of adjacent temperature sensors and the set pipe temperature at regular intervals when communicating with the main controller, enabling active, immediate and continuous load management. There are possible benefits.

한편, 상기 메인 컨트롤러는 복수의 히팅 컨트롤러와 제1 주파수로 무선 통신하고, 상기 히팅 컨트롤러는 온도 센서와 제2 주파수로 무선 통신하여 별도의 통신선 구축을 생략할 수 있으므로 설치가 간편하고 경제적인 이점이 있다.Meanwhile, the main controller wirelessly communicates with a plurality of heating controllers at a first frequency, and the heating controller wirelessly communicates with a temperature sensor at a second frequency, so that the construction of a separate communication line can be omitted, making installation easy and economical. there is.

구체적으로, 상기 메인 컨트롤러가 일정 시간간격 마다 각 히팅 컨트롤러로 동시명령을 제1 주파수로 전송하면, 제1 주파수를 수신한 임의의 히팅 컨트롤러는 인접한 온도 센서에 시간차를 두고 제2 주파수로 온도 정보를 요청함에 있어서 각 상의 ZCP를 제1 주파수의 동시명령 시점이나 제2 주파수의 요청명령 시점으로 사용함으로써, 동일한 주파수 대역의 한정된 채널을 이용하면서도 충돌이 없는 안정적인 동기구현이 가능하다.Specifically, when the main controller transmits a simultaneous command to each heating controller at a first frequency at regular time intervals, any heating controller that receives the first frequency transmits temperature information to an adjacent temperature sensor at a second frequency at a time difference. When requesting, by using the ZCP of each phase as the simultaneous command point of the first frequency or the request command point of the second frequency, stable synchronization without collision is possible while using limited channels in the same frequency band.

무엇보다, 본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치는 각 히팅 컨트롤러가 인접한 한 쌍의 온도 센서의 온도정보만을 이용하므로 동일한 주파수 대역을 이용하면서도 효과적인 통신이 가능하며, 불필요하게 이격된 위치의 온도정보를 이용하거나 이격된 히팅 컨트롤러를 가동할 필요가 없으므로 효율적 제어가 가능한 이점이 발휘된다.Above all, the wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device of the present invention enables effective communication while using the same frequency band because each heating controller uses only the temperature information of a pair of adjacent temperature sensors, and enables temperature control at unnecessarily spaced locations. Since there is no need to use information or operate a separate heating controller, the advantage of efficient control is demonstrated.

도 1은 선행기술문헌에 따른 동파방지 시스템을 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치를 전체적인 구성을 도시한 개념도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치의 개별 구성품을 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치의 전력 제어의 방법을 시계열적으로 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치의 통신 범위를 도시한 개념도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치의 통신 방법을 도시한 개념도.
도 7은 일반적인 3상4선 교류에 대한 위상 그래프.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동기 시점을 나타낸 교류전압에 대한 위상 그래프.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치의 그룹단위에 대한 개념과 통신 방법을 시계열적으로 도시한 개념도.
Figure 1 is a conceptual diagram showing a freeze prevention system according to prior art literature.
Figure 2 is a conceptual diagram showing the overall configuration of a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device according to an embodiment of the present invention.
3A to 3C are conceptual diagrams showing individual components of a wireless communication-type eco-friendly smart freeze prevention device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram illustrating in time series a method of power control of a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a conceptual diagram showing the communication range of a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a conceptual diagram illustrating a communication method of a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a phase graph for a typical three-phase, four-wire alternating current.
Figure 8 is a phase graph for alternating current voltage showing synchronization points according to various embodiments of the present invention.
Figures 9a and 9b are conceptual diagrams illustrating in time series the concept and communication method of a group unit of a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)에 대하여 도면에 도시된 사항을 바탕으로 상세하게 설명한다.Hereinafter, the wireless communication type eco-friendly smart freeze protection device (FP) of the present invention will be described in detail based on the details shown in the drawings.

본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)는 도 2에 도시된 바와 같이 동파의 가능성이 존재하는 소정 영역의 배관(P)을 관리하기 위하여 설치되는 것으로, 메인 컨트롤러(10), 배관(P)을 따라 일정 간격마다 배치되는 복수의 히팅 컨트롤러(20) 및 복수의 온도 센서(30)를 포함하여 구성되며, 상기 메인 컨트롤러(10), 히팅 컨트롤러(20) 및 온도 센서(30)는 무선 통신을 이용하여 상호 정보를 송수신하게 된다.As shown in FIG. 2, the wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device (FP) of the present invention is installed to manage the piping (P) in a predetermined area where there is a possibility of freezing and rupture, and includes the main controller 10 and the piping. It is configured to include a plurality of heating controllers 20 and a plurality of temperature sensors 30 arranged at regular intervals along (P), and the main controller 10, the heating controller 20, and the temperature sensor 30 are Mutual information is transmitted and received using wireless communication.

보다 구체적으로, 상기 메인 컨트롤러(10)는 각 히팅 컨트롤러(20)로 설정 배관온도(Tp)를 전송하고, 각 히팅 컨트롤러(20)로부터 상태정보를 실시간으로 수신한다. 상기 설정 배관온도(Tp)는 미리 설정되는 것이 바람직하며, 일 실시예로 물이 유체인 경우에는 0℃ 이상이면 결빙되지 않으나, 측정 오차를 고려하여 4℃ 내외로 설정될 수 있다. 물론, 현장의 여건을 고려하여 관리자가 수동으로 바람직한 온도값을 직접 입력할 수도 있다.More specifically, the main controller 10 transmits the set pipe temperature (T p ) to each heating controller 20 and receives status information from each heating controller 20 in real time. The set piping temperature (T p ) is preferably set in advance. In one embodiment, when water is a fluid, it does not freeze if it is above 0°C, but may be set to around 4°C in consideration of measurement error. Of course, the manager can also manually enter the desired temperature value, taking into account on-site conditions.

도 3a((a)는 일 실시예에 따른 외관의 형상을 나타낸 것이고, (b)는 구성도를 개략적으로 도시한 것임)에 도시된 바와 같이 상기 메인 컨트롤러(10)는 각종 상태정보를 실시간으로 제공하는 디스플레이(11)가 구비되고, 상기 디스플레이(11)는 각종 상태정보를 출력함은 물론 설정 배관온도(Tp)와 같이 정보가 입력될 수 있도록 터치형 패드로 제작될 수 있으며, 별도의 입력부가 제공될 수 있음은 물론이다. As shown in FIG. 3A ((a) shows the external shape according to one embodiment, and (b) schematically shows the configuration), the main controller 10 provides various status information in real time. A display 11 is provided, and the display 11 can be manufactured as a touch-type pad so that information such as the set pipe temperature (T p ) can be input as well as output various status information. Of course, an input unit may be provided.

또한, 상기 메인 컨트롤러(10)는 전력선의 전류값에 기초하여 전원을 차단하는 배선차단기(12)가 구비되고, 특정 주파수를 이용하여 무선 통신하기 위한 RF모듈(13)과, 누전을 차단하기 위한 누전차단기(14), 및 이들을 전체적으로 제어 및 연산하는 제어모듈(15)을 포함할 수 있다.In addition, the main controller 10 is equipped with a circuit breaker 12 to cut off power based on the current value of the power line, an RF module 13 for wireless communication using a specific frequency, and a circuit breaker to block electric leakage. It may include an earth leakage circuit breaker (14) and a control module (15) that controls and calculates them as a whole.

한편, 상기 히팅 컨트롤러(20)는 인접한 한 쌍의 온도 센서(30)로부터 온도정보(Tn,Tn+1)를 수신하여 배관(P)에 부착되는 각 필름히터(20a)에 공급하기 위한 전력을 실시간으로 제어하는 것으로, 상기 히팅 컨트롤러(20)는 인접한 한 쌍의 온도 센서(30)의 중심부에 위치하여 인접한 온도 센서(30)의 온도정보(Tn,Tn+1)에 기초하여 전력을 제어하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the heating controller 20 is used to receive temperature information (T n , T n+1 ) from a pair of adjacent temperature sensors 30 and supply it to each film heater (20a) attached to the pipe (P). By controlling power in real time, the heating controller 20 is located at the center of a pair of adjacent temperature sensors 30 and operates based on the temperature information (T n , T n+1 ) of the adjacent temperature sensor 30. It is desirable to control power.

도 3b((a)는 일 실시예에 따른 외관의 형상을 나타낸 것이고, (b)는 구성도를 개략적으로 도시한 것임)에 도시된 바와 같이 상기 히팅 컨트롤러(20)는 필름히터(20a)와 연결되어 전력선으로부터 공급받은 전력을 이용하여 배관(P)에 부착된 필름히터(20a)를 작동시키며, 제어모듈(21)이 온도 센서(30)로부터 수신한 온도정보(Tn,Tn+1)를 바탕으로 실시간으로 적정 전력으로 제어하게 된다. 상기 제어모듈(21)은 히팅 컨트롤러(20)의 전체적인 제어와 연산을 수행하는 마이크로 컨트롤러(MCU)인 것이 바람직하며, 상기 필름히터(20a)는 배관(P)의 표면에 부착되는 면상 발열체로서 나노 필름히터의 형태로 제작되어 배관(P)의 표면에 부착 시공됨이 바람직하다.As shown in Figure 3b ((a) shows the external shape according to one embodiment, (b) schematically shows the configuration), the heating controller 20 includes a film heater 20a and The film heater (20a) attached to the pipe (P) is operated using the power supplied from the connected power line, and the control module 21 operates the temperature information (T n , T n+1 ) received from the temperature sensor 30. ), it is controlled with appropriate power in real time. The control module 21 is preferably a microcontroller (MCU) that performs the overall control and calculation of the heating controller 20, and the film heater 20a is a planar heating element attached to the surface of the pipe P. It is preferable that it be manufactured in the form of a film heater and attached to the surface of the pipe (P).

이때, 상기 필름히터(20a)는 히팅 컨트롤러(20)에 근거리에 부착되어 노출되는 케이블을 최소화하는 것이 바람직하며, 인접한 온도 센서(30)의 거리와 비교하여 무시할 수 있을 만큼 가까이 배치된다. 이때, 필름히터(20a)의 발열에 의하여 히팅 컨트롤러(20)가 영향을 받지 않도록 별도의 클램프를 이용하여 배관(P)에 설치됨이 바람직하다. At this time, the film heater 20a is preferably attached to the heating controller 20 at a short distance to minimize exposed cables, and is placed close enough to be negligible compared to the distance of the adjacent temperature sensor 30. At this time, it is preferable that the heating controller 20 is installed on the pipe P using a separate clamp so that the heating controller 20 is not affected by the heat generated by the film heater 20a.

보다 구체적으로, 상기 제어모듈(21)은 온도 센서(30)로부터 수신한 온도정보(Tn-1,Tn)를 바탕으로 후술할 SSR 스위치(26)의 연결과 차단을 제어함으로써 목적하는 적정 전력을 인가하게 된다.More specifically, the control module 21 controls the connection and disconnection of the SSR switch 26, which will be described later, based on the temperature information (T n-1 , T n ) received from the temperature sensor 30 to achieve the desired optimal temperature. Power is applied.

또한, 상기 히팅 컨트롤러(20)는 필름히터(20a)가 위치하는 자체 온도를 계측하기 위한 자체 온도센서(22)를 구비할 수 있으며, 상기 메인 컨트롤러(10)와 무선 통신하기 위한 제1 RF모듈(23)과 인접한 한 쌍의 온도 센서(30)와 무선 통신하기 위한 제2 RF모듈(24)이 구비되고, 추가적으로 각종 상태정보를 표시하기 위한 부저나 LED와 같은 알람모듈(25)과, 필름히터(20a)로 공급되는 전력을 선택적으로 차단하는 SSR 스위치(26)를 포함할 수 있다.In addition, the heating controller 20 may be equipped with its own temperature sensor 22 for measuring its own temperature where the film heater 20a is located, and a first RF module for wireless communication with the main controller 10. A second RF module (24) is provided for wireless communication with a pair of temperature sensors (30) adjacent to (23), and in addition, an alarm module (25) such as a buzzer or LED to display various status information, and a film It may include an SSR switch 26 that selectively blocks power supplied to the heater 20a.

한편, 상기 온도 센서(30)는 배관(P)에 부착되어 온도정보를 계측하여 인접한 한 쌍의 히팅 컨트롤러(20)로 온도정보를 실시간으로 전송한다. 상기 온도 센서(30)는 인접한 한 쌍의 히팅 컨트롤러(20)에 구비된 필름히터(20a)의 중심부에 위치하여 위치적으로 동파에 가장 취약한 부위에 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 중심부는 오차를 고려하여 필름히터(20a) 사이의 간격(l)의 정확한 절반 위치에서 양측으로 1m 내외의 범위로 정의할 수 있다.Meanwhile, the temperature sensor 30 is attached to the pipe P, measures temperature information, and transmits the temperature information to a pair of adjacent heating controllers 20 in real time. It is preferable that the temperature sensor 30 is located at the center of the film heater 20a provided in an adjacent pair of heating controllers 20, so that it is installed at a location most vulnerable to freezing and rupture. At this time, the center can be defined as a range of about 1 m on both sides from the exact half of the spacing l between the film heaters 20a, taking into account the error.

도 3c의 구성도에 도시된 바와 같이 상기 온도 센서(30)에도 제어모듈(31)이 구비되어 전체적인 제어와 연산을 수행할 수 있으며, 배관(P)의 온도를 계측하기 위한 온도센서(32)가 구비된다. 또한, 상기 히팅 컨트롤러(20)와 무선 통신하기 위한 RF모듈(33)이 구비되고, 온도정보를 포함하는 각종 상태정보와 장치의 정상작동 여부를 표시하기 위한 부저나 LED와 같은 알람모듈(35)을 포함할 수 있다.As shown in the configuration diagram of FIG. 3C, the temperature sensor 30 is also equipped with a control module 31 to perform overall control and calculation, and a temperature sensor 32 to measure the temperature of the pipe P. is provided. In addition, an RF module 33 for wireless communication with the heating controller 20 is provided, and an alarm module 35 such as a buzzer or LED to display various status information including temperature information and whether the device is operating normally. may include.

본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)에 의하면, 배관(P)의 길이방향을 따라 배치되는 복수의 히팅 컨트롤러(20)는 각각 인접한 한 쌍의 온도 센서(30)가 계측한 온도정보(Tn,Tn+1)를 바탕으로 필름히터(20a)에 공급하기 위한 전력을 SSR 스위치(26)로 실시간으로 제어함으로써, 배관(P)의 위치별로 달라질 수 있는 필요 부하에 따라 가변적으로 최적의 에너지를 공급할 수 있으므로 에너지 효율이 향상되는 이점이 있다.According to the wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device (FP) of the present invention, a plurality of heating controllers 20 arranged along the longitudinal direction of the pipe (P) each measure the temperature measured by a pair of adjacent temperature sensors 30. Based on the information (T n , T n+1 ), the power to be supplied to the film heater (20a) is controlled in real time by the SSR switch (26), so that it can be changed according to the required load, which may vary depending on the location of the pipe (P). This has the advantage of improving energy efficiency because it can supply optimal energy.

한편, 상기 메인 컨트롤러(10)에는 디스플레이(11)가 구비되어 각 히팅 컨트롤러(20)로부터 각 히팅 컨트롤러(20)와 각 온도 센서(30)의 상태정보를 실시간으로 수신하여 상기 디스플레이(11)에 표시할 수 있다. 이때, 상기 디스플레이(11)가 제공하는 상태정보는 각 히팅 컨트롤러(20)의 실시간 온도, 누적 소비전력, 출력 대비 실시간 전력을 나타내는 출력레벨, 전류, 각 온도 센서(30)의 실시간 온도를 포함할 수 있다.Meanwhile, the main controller 10 is equipped with a display 11 to receive status information of each heating controller 20 and each temperature sensor 30 from each heating controller 20 in real time and display it on the display 11. It can be displayed. At this time, the status information provided by the display 11 may include the real-time temperature of each heating controller 20, accumulated power consumption, output level indicating real-time power compared to output, current, and real-time temperature of each temperature sensor 30. You can.

실시형태에 따라서는 상기 메인 컨트롤러(10)는 전력선의 전류값에 기초하여 전원을 차단하는 배선차단기(12)가 구비되어 전체적인 시스템에 과부하가 발생하는 경우에는 전력의 공급을 차단할 수 있으며, 누전을 감지하는 누전차단기(14)가 구비될 수 있다.Depending on the embodiment, the main controller 10 is equipped with a circuit breaker 12 that cuts off the power based on the current value of the power line, so that when an overload occurs in the overall system, the supply of power can be cut off and electrical leakage can be prevented. An earth leakage circuit breaker 14 that detects may be provided.

한편, 상기 히팅 컨트롤러(20)의 제어모듈(21)은 인접한 온도 센서(30)의 온도정보(Tn,Tn+1)와 설정 배관온도(Tp)를 바탕으로 필름히터(20a)에 공급하기 위한 전력을 실시간으로 제어하는데 주요한 기술적 차별성이 있다.Meanwhile, the control module 21 of the heating controller 20 operates on the film heater 20a based on the temperature information (T n , T n+1 ) of the adjacent temperature sensor 30 and the set pipe temperature (T p ). The main technological difference lies in controlling the power to be supplied in real time.

구체적으로, 필름히터(20a)를 구비한 각 히팅 컨트롤러(20)와 온도 센서(30)는 배관(P)을 따라 격번으로 배치되고, 상기 온도 센서(30)는 인접한 히팅 컨트롤러(20)의 중심부에 위치하므로 각 히팅 컨트롤러(20)는 인접한 한 쌍의 온도 센서(30)의 온도정보(Tn,Tn+1)를 이용하여 정밀한 전력 제어가 가능한 이점이 발휘된다. Specifically, each heating controller 20 equipped with a film heater 20a and a temperature sensor 30 are arranged at intervals along the pipe P, and the temperature sensor 30 is located at the center of the adjacent heating controller 20. Since it is located in , each heating controller 20 has the advantage of being able to precisely control power using the temperature information (T n , T n+1 ) of a pair of adjacent temperature sensors 30.

또한, 각 히팅 컨트롤러(20)는 온도 센서(30)를 바탕으로 필름히터(20a)로부터 이격되는 취약부의 온도정보를 수신하여 전력을 제어할 수 있으므로 배관(P)의 국부적인 동파를 방지할 수 있다.In addition, each heating controller 20 can control power by receiving temperature information of vulnerable parts spaced apart from the film heater 20a based on the temperature sensor 30, thereby preventing local freezing of the pipe P. there is.

도 4는 상기 히팅 컨트롤러(20)가 배관(P)의 온도를 제어하는 원리를 도시한 블록도로서, 상기 히팅 컨트롤러(20)의 제어모듈(21)은 메인 컨트롤러(10)와 통신하는 명령 주기(Bp) 마다 인접한 온도 센서(30)의 온도정보(Tn,Tn+1) 중 작은 값과 설정 배관온도(Tp)를 비교하여 필름히터(20a)에 공급하기 위한 전력을 실시간으로 조정하게 된다.Figure 4 is a block diagram showing the principle by which the heating controller 20 controls the temperature of the pipe (P), and the control module 21 of the heating controller 20 is a command cycle for communicating with the main controller 10. For each (Bp), the power to be supplied to the film heater 20a is adjusted in real time by comparing the smaller value among the temperature information (T n , T n+1 ) of the adjacent temperature sensor 30 with the set pipe temperature (T p ). I do it.

일 실시예에 따르면, 상기 제어모듈(21)은 설정 배관온도(Tp)가 온도정보(Tn,Tn+1) 중 작은 값 보다 크면 필름히터(20a)에 공급되는 전력을 실시간 전력대비 일정한 비율(r)만큼 증가시키고, 설정 배관온도(Tp)가 온도정보(Tn,Tn+1) 중 작은 값 보다 작으면 필름히터(20a)에 공급되는 전력을 실시간 전력대비 일정한 비율(r)만큼 감소시킨다.According to one embodiment, the control module 21 controls the power supplied to the film heater 20a compared to the real-time power when the set pipe temperature (T p ) is greater than the smaller value of the temperature information (T n , T n+1 ). It increases by a certain ratio (r), and if the set pipe temperature (T p ) is less than the smaller value of the temperature information (T n , T n+1 ), the power supplied to the film heater (20a) is adjusted to a constant ratio (r) compared to the real-time power. r).

이때, 상기 히팅 컨트롤러(20)는 필름히터(20a)에 공급하기 위한 기준 전력을 배관의 규격, 히팅 컨트롤러(필름히터)의 간격, 보온재의 규격 및 외기온도를 고려하여 자동으로 산정하므로 최적화된 효율적 에너지 사용이 가능한 이점이 있다. 또한, 시공상의 숙련도나 단열재나 배관의 품질에 의하여 일부 오차가 발생할 수 있으므로 소정의 여유율을 추가적으로 고려하여 기준 전력을 설정할 수 있다.At this time, the heating controller 20 automatically calculates the standard power to supply to the film heater 20a by considering the pipe size, the spacing of the heating controller (film heater), the size of the insulation material, and the outside temperature, thereby providing optimized efficiency. It has the advantage of being able to use energy. In addition, since some errors may occur due to construction skill or the quality of insulation or piping, the standard power can be set by additionally considering a certain margin.

한편, 상기 외기온도(Te)는 지역과 건축물의 특성에 따른 상수값으로 지정될 수 있으며, 실시간으로 변화하는 외기온도를 반영하여 변수값으로 지정할 수도 있다. 다만, 국내 국토부 고시기준에 의하면, 100mm 이상의 배관은 아티론 보온재 40t 또는 고무발포 보온재 19t 이상을 적용할 것을 규정하고 있으며, 100mm 이하의 배관은 아티론 보온재 25t 또는 고무발포 보온재 13t 이상을 적용할 것을 규정하고 있다. Meanwhile, the outside temperature (T e ) can be designated as a constant value according to the characteristics of the region and building, and can also be designated as a variable value by reflecting the outside temperature that changes in real time. However, according to the domestic Ministry of Land, Infrastructure and Transport notification standards, it is stipulated that 40 tons of Artylon insulation or 19 tons of rubber foam insulation should be applied to piping over 100 mm, and 25 tons of Artylon insulation or 13 tons of rubber foam insulation should be applied to pipes of 100 mm or less. It stipulates that

본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)의 바람직한 실시형태에 의하면, 극한의 조건인 영하 30℃를 기준으로, 단위 미터(m)당 필요한 열량에 20 내지 30%의 여유율을 고려하면, 히팅 컨트롤러(20) 또는 온도 센서(30)의 간격(l)은 대략 150mm의 직경인 경우(히터 560W 기준)에 최대 26m, 80mm의 직경인 경우(히터 365W 기준)에 최대 18m, 50mm의 직경인 경우(히터 230W 기준)에 최대 15m 까지 이격시킬 수 있어 경제성과 효율성이 우수한 것으로 확인되었다.According to a preferred embodiment of the wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device (FP) of the present invention, based on extreme conditions of -30°C, considering a margin of 20 to 30% for the amount of heat required per unit meter (m) , the spacing (l) of the heating controller 20 or temperature sensor 30 is a maximum of 26 m in the case of a diameter of approximately 150 mm (based on a heater 560 W), a maximum of 18 m in the case of a diameter of 80 mm (based on a heater 365 W), and a diameter of 50 mm. In this case (based on heater 230W), it was confirmed to be economical and efficient as it can be spaced up to 15m away.

즉, 상기 히팅 컨트롤러(20)의 필름히터(20a)에는 배관(P)과 보온재의 규격을 고려하여 최초 기준 전력(W)이 공급되며, 도 4의 블록도에 도시된 바와 같이 제어모듈(21)이 SSR 스위치(26)를 제어하여 실시간 전력대비 일정한 비율(r)로 전력(출력레벨)을 증가시키거나, 감소시킴으로써 최적의 전력을 찾아 능동적이고 연속적으로 가변 제어된다. 이때, 제어의 기준이 되는 온도정보는 1℃를 단위로 이산적으로 판단됨이 바람직하다.That is, the initial reference power (W) is supplied to the film heater (20a) of the heating controller (20) in consideration of the specifications of the pipe (P) and the insulation material, and as shown in the block diagram of FIG. 4, the control module (21) ) controls the SSR switch 26 to find the optimal power by increasing or decreasing the power (output level) at a constant ratio (r) compared to the real-time power, and is actively and continuously variable controlled. At this time, it is desirable that the temperature information that serves as the standard for control is discretely determined in units of 1°C.

한편, 상기 제어모듈(21)은 필름히터(20a)에서 실시간으로 소비되는 전류를 실시간 상태정보로서 메인 컨트롤러(10)로 전송할 수 있으며, 실시간으로 측정되는 전류가 허용 범위를 초과하는 경우에 SSR 스위치(26)를 작동하여 전력 공급을 차단할 수 있다.Meanwhile, the control module 21 can transmit the current consumed in real time by the film heater 20a to the main controller 10 as real-time status information, and when the current measured in real time exceeds the allowable range, the SSR switch The power supply can be cut off by operating (26).

또한, 상기 제어모듈(21)은 전압과 필름히터(20a)에서 소비되는 전류를 이용하여 실시간 소비전력을 산정하고, 누적 소비전력을 실시간 상태정보로 메인 컨트롤러(10)로 전송할 수 있다. 특히, 실시간 소비전력이 '0'인 경우에는 필름히터(20a)가 손상된 것으로 판단하게 되며, 산정된 실시간 소비전력과 자체 온도센서(22)가 계측한 온도정보를 이용하여 산정된 열량에 기준값 이상의 차이가 있다고 판단하는 경우에도 필름히터(20a)가 비정상 상태인 것으로 판단하여 필름히터(20a)의 정상 작동 유무를 알람모듈(25)로 표시할 수 있다.In addition, the control module 21 can calculate real-time power consumption using the voltage and current consumed by the film heater 20a and transmit the accumulated power consumption as real-time status information to the main controller 10. In particular, if the real-time power consumption is '0', it is determined that the film heater 20a is damaged, and the amount of heat calculated using the calculated real-time power consumption and temperature information measured by the self-temperature sensor 22 is greater than or equal to the standard value. Even when it is determined that there is a difference, it is determined that the film heater 20a is in an abnormal state, and whether the film heater 20a is operating normally can be displayed by the alarm module 25.

뿐만 아니라, 상기 제어모듈(21)은 수신한 자체 온도센서(22)의 온도정보가 상한온도(Tmax) 이상인 경우에도 필름히터(20a)의 오작동으로 판단하여 SSR 스위치(26)를 작동하여 전력 공급을 차단할 수 있으며, 다만 일정 온도 이하로 떨어지는 경우에는 재차 SSR 스위치(26)를 작동하여 전력 공급을 재개할 수 있다.In addition, the control module 21 determines that the film heater 20a is malfunctioning even when the received temperature information of its own temperature sensor 22 is above the upper limit temperature (T max ) and operates the SSR switch 26 to turn on the power. The supply can be cut off, but if the temperature falls below a certain temperature, the SSR switch 26 can be operated again to resume power supply.

즉, 본 발명의 히팅 컨트롤러(20)는 자동적으로 유사시에 전력 공급을 차단할 수 있으며, 실시간으로 필름히터(20a)의 비정상 상태를 파악할 수 있으므로, 관리자의 즉각적인 조치가 가능하여 관리 소홀로 인한 배관(P)의 동파를 원천적으로 차단할 수 있다.In other words, the heating controller 20 of the present invention can automatically cut off the power supply in an emergency, and can identify the abnormal state of the film heater 20a in real time, allowing immediate action by the manager to prevent piping due to neglect of management. P) can be prevented from freezing at the source.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)는 무선 통신을 이용하여 별도의 통신선을 설치함에 따른 시공상의 어려움과 유지관리의 번거로움을 해소하여 간편한 시공이 가능한 이점이 있다.On the other hand, as shown in Figure 5, the wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device (FP) of the present invention eliminates the difficulties in construction and the hassle of maintenance caused by installing a separate communication line using wireless communication, making construction simple. There are possible benefits to this.

보다 구체적으로, 각 히팅 컨트롤러(20)와 온도 센서(30)는 배관(P)을 따라 격번으로 배치되어 각 히팅 컨트롤러(20)는 인접한 한 쌍의 온도 센서(30) 사이에서만 통신하고, 각 온도 센서(30)도 인접한 한 쌍의 히팅 컨트롤러(20) 사이에서만 통신함으로써, 상기 히팅 컨트롤러(20)가 불필요하게 이격된 위치의 온도정보를 이용하거나, 온도 센서(30)와 이격된 히팅 컨트롤러(20)를 가동할 필요가 없으므로 효율적 제어가 가능하도록 한 점에 주요한 기술적 차별성이 존재한다.More specifically, each heating controller 20 and the temperature sensor 30 are arranged at intervals along the pipe P, so that each heating controller 20 communicates only between a pair of adjacent temperature sensors 30, and each temperature sensor 30 communicates with each other. The sensor 30 also communicates only between a pair of adjacent heating controllers 20, so that the heating controller 20 uses temperature information at a location that is unnecessarily spaced apart, or uses the heating controller 20 spaced apart from the temperature sensor 30. ) The main technical differentiation lies in the fact that efficient control is possible because there is no need to operate the device.

이를 위하여 상기 메인 컨트롤러(10)에는 RF모듈(13)이 구비되어 복수의 히팅 컨트롤러(20)에 구비되는 제1 RF모듈(23)과 제1 주파수(F1)로 무선 통신하고, 상기 히팅 컨트롤러(20)에는 제2 RF모듈(24)이 구비되어 온도 센서(30)에 구비되는 RF모듈(33)과 제1 주파수(F1)와 다른 제2 주파수(F2)로 무선 통신할 수 있다.For this purpose, the main controller 10 is equipped with an RF module 13 and communicates wirelessly at a first frequency (F1) with the first RF module 23 provided in a plurality of heating controllers 20, and the heating controller ( 20) is equipped with a second RF module 24 to enable wireless communication with the RF module 33 provided in the temperature sensor 30 at a second frequency (F2) different from the first frequency (F1).

즉, 상기 메인 컨트롤러(10)는 각 히팅 컨트롤러(20)와 제1 주파수(F1)를 이용하여 무선 통신으로 각종 상태정보를 수신할 수 있으며, 상기 히팅 컨트롤러(20)도 메인 컨트롤러(10)의 제어정보를 수신할 수 있다. 그러나, 상기 메인 컨트롤러(10)는 각 온도 센서(30)와 통신할 수 없으며, 각 온도 센서(30)는 제2 주파수(F2)를 이용하여 인접한 히팅 컨트롤러(20)와 무선 통신으로 온도정보를 전송할 뿐이다.That is, the main controller 10 can receive various status information through wireless communication using each heating controller 20 and the first frequency (F1), and the heating controller 20 is also connected to the main controller 10. Control information can be received. However, the main controller 10 cannot communicate with each temperature sensor 30, and each temperature sensor 30 provides temperature information through wireless communication with the adjacent heating controller 20 using the second frequency (F2). Just transmit it.

다만, 특정된 제2 주파수(F2) 밴드만을 이용하여 복수의 히팅 컨트롤러(20)와 복수의 온도 센서(30)가 무선 통신하기 위해서는 채널의 개수에 제한이 있으므로, 시간 동기를 구현하여야 한다.However, in order for the plurality of heating controllers 20 and the plurality of temperature sensors 30 to communicate wirelessly using only the specified second frequency (F2) band, the number of channels is limited, so time synchronization must be implemented.

이를 위하여 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 메인 컨트롤러(10)는 히팅 컨트롤러(20)와 통신하는 명령 주기(Bp) 마다 각 히팅 컨트롤러(20)로 동시명령(Broadcasting Command)을 제1 주파수(F1)로 동시에 전송한다(단계 ①). 이후, 제1 주파수(F1)를 수신한 임의의 히팅 컨트롤러(20n)는 인접한 온도 센서(30n)에 제1 온도정보(Ta)를 요청하기 위하여 제n 채널을 이용하여 제2 주파수(F2)를 전송한다(단계 ②).To this end, the present invention, as shown in FIG. 6, the main controller 10 transmits a simultaneous command (Broadcasting Command) to each heating controller 20 at a first frequency every command cycle (Bp) communicated with the heating controller 20. Simultaneously transmit to (F1) (step ①). Afterwards, any heating controller (20 n ) that has received the first frequency (F1) uses the n-th channel to request the first temperature information (T a ) from the adjacent temperature sensor (30 n ) with the second frequency ( Send F2) (step ②).

다음으로, 제2 주파수(F2)를 수신한 인접한 온도 센서(30n)는 마찬가지로 제n 채널의 제2 주파수(F2)를 이용하여 히팅 컨트롤러(20n)에 제1 온도정보(Ta)를 전송하여 응답하고(단계 ③), 상기 히팅 컨트롤러(20n)는 통신을 위한 채널을 제n+1 채널로 변경한다. 이후, 상기 히팅 컨트롤러(20n)는 제1 온도정보(Ta)와 시간차를 두고 인접한 다른 온도 센서(30n+1)에 제2 온도정보(Tb)를 요청하기 위해 제n+1 채널을 이용하여 제2 주파수(F2)를 전송한다(단계 ④).Next, the adjacent temperature sensor 30 n , which has received the second frequency F2, also provides first temperature information T a to the heating controller 20 n using the second frequency F2 of the n-th channel. In response to transmission (step ③), the heating controller ( 20n ) changes the channel for communication to the n+1th channel. Thereafter, the heating controller (20 n ) uses the n+1 channel to request second temperature information (T b ) from another temperature sensor (30 n+1 ) adjacent to the first temperature information (T a ) with a time difference. Transmit the second frequency (F2) using (step ④).

제2 주파수(F2)를 수신한 인접한 다른 온도 센서(30n+1)는 마찬가지로 제n+1 채널의 제2 주파수(F2)를 이용하여 히팅 컨트롤러(20n)에 제2 온도정보(Tb)를 전송하여 응답한다(단계 ⑤). 이후, 상기 히팅 컨트롤러(20n)는 통신을 위한 채널을 제n 채널로 재차 변경할 수 있다.Another adjacent temperature sensor (30 n+1 ) that has received the second frequency (F2) similarly sends the second temperature information (T b ) to the heating controller (20 n ) using the second frequency (F2) of the n+1 channel. ) to respond (step ⑤). Afterwards, the heating controller 20 n can change the communication channel to the nth channel again.

즉, 상기 히팅 컨트롤러(20)가 온도정보를 요청하는 시점에 한하여 상기 온도 센서(30)는 수동적으로 실시간 온도정보를 히팅 컨트롤러(20)로 전송하여 응답하게 되며, 이로써, 한정된 제2 주파수(F2) 밴드를 이용하여 간소화를 구현하면서도 시간동기를 구현하여 주파수 충돌현상을 미연에 방지할 수 있게 된다. That is, only at the time when the heating controller 20 requests temperature information, the temperature sensor 30 responds by passively transmitting real-time temperature information to the heating controller 20, and thus, the limited second frequency (F2) ) By using the band, it is possible to achieve simplification and time synchronization to prevent frequency collisions in advance.

이때, 상기 메인 컨트롤러(10)에서 특정 히팅 컨트롤러(20)로 동시명령을 제1 주파수(F1)로 전송한 후, 다음 번 동시명령을 제1 주파수(F1)로 전송하는데 소요되는 시간을 명령 주기(Bp)로 정의할 수 있으며, 상기 명령 주기(Bp)는 다양하게 구현할 수 있으나, 상기 메인 컨트롤러(10)는 국내에서 사용하는 교류전압의 주파수를 고려하여 정의함이 바람직하다.At this time, after transmitting a simultaneous command from the main controller 10 to the specific heating controller 20 at the first frequency (F1), the time required to transmit the next simultaneous command at the first frequency (F1) is the command cycle. It can be defined as (Bp), and the command cycle (Bp) can be implemented in various ways, but it is preferable that the main controller 10 defines it by considering the frequency of the alternating current voltage used domestically.

보다 구체적으로, 본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 메인 컨트롤러(10)는 국내에서 사용하는 3상 4선방식의 교류전압을 R, S, T의 각 상으로 분배하며, 임의의 건물에 있어서 각 상의 전압이 형성하는 0V 시점(제로크로스점, Zero-Cross Point(ZCP))은 모두 일치하는 특성을 지니므로, 각 상의 ZCP를 제1 주파수(F1)의 동기명령 시점 또는 제2 주파수(F2_의 요청명령 시점으로 사용하는데 주요한 특징이 있다.More specifically, in the wireless communication type eco-friendly smart freeze protection device (FP) of the present invention, as shown in FIG. 7, the main controller 10 controls the three-phase, four-wire AC voltages used in Korea into R, S, It is distributed to each phase of T, and since the 0V point (Zero-Cross Point (ZCP)) formed by the voltage of each phase in any building has the same characteristics, the ZCP of each phase is set to the first frequency. The main feature is that it is used as the synchronous command time of (F1) or the request command time of the second frequency (F2_).

한편, 국내에서 사용되는 220V 교류전압은 60Hz의 주파수를 지니므로, 각 상은 1초당 60개의 주기(60T)를 지니며, 각 상의 1주기는 16.6mS이고, 따라서 1초당 120개의 ZCP가 존재하게 된다. 이때, 각 ZCP는 센싱 하드웨어로 쉽게 특정할 수 있다.Meanwhile, the 220V AC voltage used in Korea has a frequency of 60Hz, so each phase has 60 cycles per second (60T), and one cycle of each phase is 16.6mS, so there are 120 ZCPs per second. . At this time, each ZCP can be easily identified with sensing hardware.

일 실시예로, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 메인 컨트롤러(10)가 제1 주파수(F1)를 이용하여 복수의 히팅 컨트롤러(20)로 동기명령을 전송하는 시점은 R상의 첫 번째 ZCP일 수 있다(단계 ①). 이후, 임의의 히팅 컨트롤러(20)가 인접한 온도 센서(30n)에 제1 온도정보(Ta)를 요청하는 시점은 R상의 두 번째 ZCP일 수 있다(단계 ②). In one embodiment, as shown in (a) of FIG. 8, the timing at which the main controller 10 transmits a synchronization command to the plurality of heating controllers 20 using the first frequency (F1) is the first time on R. It may be the second ZCP (step ①). Thereafter, the point at which a random heating controller 20 requests first temperature information (T a ) from an adjacent temperature sensor (30 n ) may be the second ZCP on R (step ②).

즉, 상기 단계 ①과 ②는 전압 파장의 1주기(1T)에 이루어지나, 상기 히팅 컨트롤러(20)가 인접한 다른 온도 센서(30n+1)에 제2 온도정보(Tb)를 요청하는 시점은 R상의 다른 주기의 ZCP일 수 있다(단계 ④). 이는 제1 온도정보(Ta)를 응답받고(단계 ③), 채널을 변경하는(단계 ④) 단계들은 그 사이에 이루어지므로 주파수 충돌을 안정적으로 회피하기 위하여 일정 시간차를 확보하기 위함이다. 예컨대, 도 8에서는 3주기(3T)의 두 번째 ZCP에서 제2 온도정보(Tb)를 요청하고 있다. 이후에는, 제2 온도정보(Tb)를 응답받고(단계⑤), 채널을 변경하는 단계가 순차적으로 진행되며, 도 8에서는 4주기(T)를 이용하여 동기화를 구현하고 있다.That is, steps ① and ② are performed in one cycle (1T) of the voltage wave, but at the point when the heating controller 20 requests second temperature information (T b ) from another adjacent temperature sensor (30 n+1 ) may be a ZCP of another cycle on R (step ④). This is to ensure a certain time difference in order to stably avoid frequency collisions since the steps of receiving the first temperature information (T a ) response (step ③) and changing the channel (step ④) are performed in between. For example, in Figure 8, the second temperature information (T b ) is requested in the second ZCP of the third cycle (3T). Afterwards, the steps of receiving the second temperature information (T b ) in response (step ⑤) and changing the channel proceed sequentially. In FIG. 8, synchronization is implemented using 4 cycles (T).

이로써, 본 발명의 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)는 각 히팅 컨트롤러(20)가 인접한 한 쌍의 온도 센서(30)의 온도정보만을 이용하므로 제2 주파수(F2)라는 동일한 주파수 대역을 이용하면서도 효과적인 통신이 가능하며, 불필요하게 이격된 위치의 온도정보를 이용하거나 이격된 히팅 컨트롤러를 가동할 필요가 없으므로 효율적 제어가 가능한 이점이 발휘된다.As a result, the wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device (FP) of the present invention uses only the temperature information of a pair of temperature sensors 30 adjacent to each heating controller 20, so it uses the same frequency band called the second frequency (F2). Effective communication is possible while being used, and there is no need to use temperature information from a spaced location unnecessarily or operate a spaced heating controller, providing the advantage of efficient control.

다만, 배관(P)의 길이방향을 따라 구비되는 히팅 컨트롤러(20)와 온도 센서(30)에 전달되는 전력 부하량에 따라서는 R상은 물론 S, T상의 전압이 형성하는 ZCP도 제1 주파수(F1)의 동기명령 시점, 또는 제2 주파수(F2)의 요청명령 시점으로 사용할 수 있다. 이를 위하여 각 히팅 컨트롤러(20)와 온도 센서(30)는 딥 스위치를 이용하여 공급받는 RTS상을 사전에 구분하여 설정할 수 있다. 도 8의 (b)는 복수의 히팅 컨트롤러(20)가 서로 다른 임의의 3상 전압을 동기화에 활용하는 실시예를 도시한 것이다.However, depending on the amount of power load transmitted to the heating controller 20 and the temperature sensor 30 provided along the longitudinal direction of the pipe (P), the ZCP formed by the voltages of the R phase as well as the S and T phases also increases at the first frequency (F1). ) can be used as the synchronization command time or the request command time of the second frequency (F2). To this end, each heating controller 20 and temperature sensor 30 can be set to distinguish the supplied RTS phase in advance using a dip switch. Figure 8 (b) shows an embodiment in which a plurality of heating controllers 20 utilize different arbitrary three-phase voltages for synchronization.

한편, 도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)의 그룹단위 통신 방법을 시계열적으로 도시한 개념도로서, 임의의 배관(P)에 연속적으로 배치되는 복수의 히팅 컨트롤러(20)와 온도 센서(30)가 하나의 그룹(G)을 형성하여 복수의 그룹(Gn)이 형성되고, 복수의 그룹(Gn)은 하나의 메인 컨트롤러(10)와 무선 통신할 수 있다.Meanwhile, Figure 9a is a conceptual diagram illustrating in time series a group-based communication method of a wireless communication-type eco-friendly smart freeze prevention device (FP) according to an embodiment of the present invention, and is a plurality of devices sequentially arranged in an arbitrary pipe (P). The heating controller 20 and the temperature sensor 30 form one group (G) to form a plurality of groups (G n ), and the plurality of groups (G n ) are connected to one main controller (10) and a wireless Can communicate.

이때, 상기 메인 컨트롤러(10)는 도 9b에 도시된 바와 같이 R상의 첫 번째 ZCP에서 제1 그룹(G1)의 히팅 컨트롤러(20n)로 동시명령을 제1 주파수(F1)로 먼저 전송하면, 임의의 시간간격(Δt) 마다 그룹(G)이 순차적으로 동기화되어 그룹별(G1...Gn)로 히팅 컨트롤러(20n)가 인접한 인접한 온도 센서(30n)에 제1 온도정보(Ta)를 요청함으로써(단계 ②), 상술한 이후 단계들(단계 ③ 내지 ⑤)이 연속적으로 진행될 수 있다.At this time, as shown in FIG. 9B, the main controller 10 first transmits a simultaneous command at the first frequency (F1) from the first ZCP on R to the heating controller (20 n ) of the first group (G 1 ). , the groups (G) are sequentially synchronized at random time intervals (Δt), and the heating controller (20 n ) transmits first temperature information to the adjacent temperature sensor (30 n ) for each group (G 1... G n ). By requesting (T a ) (step ②), the above-described subsequent steps (steps ③ to ⑤) can proceed sequentially.

마찬가지로, 도 9b에 도시된 바와 같이 전력 부하량에 따라서는 각 그룹(G1...Gn)내에서도 R상은 물론 S, T상의 전압이 형성하는 ZCP도 제1 주파수(F1)의 동기명령 시점 또는 제2 주파수(F2)의 요청명령 시점으로 사용할 수 있다. 이로써, 동기 시점의 정확도를 구현하여 주파수의 충돌 없는 정밀한 무선통신을 구현할 수 있다.Likewise, as shown in FIG. 9b, depending on the power load, the ZCP formed by the voltages of the R phase as well as the S and T phases within each group (G 1... G n ) is at the time of the synchronization command of the first frequency (F1) or It can be used as the request command point of the second frequency (F2). As a result, it is possible to implement precision wireless communication without frequency collision by realizing synchronization timing accuracy.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치(FP)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The wireless communication-type eco-friendly smart freeze protection device (FP) according to the present invention described above can be implemented in other specific forms by those skilled in the art without changing the technical idea or essential features of the present invention. You will understand that you can.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the claims described later rather than the detailed description above, and the meaning and scope of the claims. All changes or modified forms derived from the scope and equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

FP:무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치
10:메인 컨트롤러 11:디스플레이
12:배선차단기 13:RF모듈
14:누전차단기 15:제어모듈
20:히팅 컨트롤러 20a:필름히터
21:제어모듈 22:자체 온도센서
23:제1 RF모듈 24:제2 RF모듈
25:알람모듈 26:SSR 스위치
30:온도 센서 31:제어모듈
32:온도센서 33:RF모듈
FP: Wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device
10: Main controller 11: Display
12: Wiring breaker 13: RF module
14: Earth leakage circuit breaker 15: Control module
20: Heating controller 20a: Film heater
21: Control module 22: Own temperature sensor
23: 1st RF module 24: 2nd RF module
25:Alarm module 26:SSR switch
30: Temperature sensor 31: Control module
32: Temperature sensor 33: RF module

Claims (11)

동파의 가능성이 존재하는 소정 영역의 배관(P)을 관리하기 위하여 설치되는 동파방지 장치(FP)에 관한 것으로,
각 히팅 컨트롤러(20)로 설정 배관온도(Tp)를 전송하고, 각 히팅 컨트롤러(20)로부터 상태정보를 무선 통신으로 수신하는 메인 컨트롤러(10);
인접한 한 쌍의 온도 센서(30)로부터 온도정보(Tn,Tn+1)를 무선 통신으로 직접 수신하여 배관(P)에 부착되는 각 필름히터(20a)에 공급하기 위한 전력을 제어하는 복수의 히팅 컨트롤러(20); 및
배관(P)에 부착되어 온도정보를 계측하여 인접한 한 쌍의 히팅 컨트롤러(20)로 온도정보를 무선 통신으로 실시간 전송하는 복수의 온도 센서(30);를 포함하되,
상기 히팅 컨트롤러(20)와 온도 센서(30)는 배관(P)을 따라 격번으로 배치되고, 각 온도 센서(30)는 인접한 한 쌍의 히팅 컨트롤러(20)의 필름히터(20a) 사이 중심부에 위치하여 각 히팅 컨트롤러(20)는 양측으로 인접한 인접한 한 쌍의 온도 센서(30) 사이에서만 직접 통신하고, 각 온도 센서(30)는 양측으로 인접한 한 쌍의 히팅 컨트롤러(20) 사이에서만 직접 통신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치.
It relates to a freeze prevention device (FP) installed to manage pipes (P) in a predetermined area where there is a possibility of freezing.
A main controller (10) that transmits the set pipe temperature (T p ) to each heating controller (20) and receives status information from each heating controller (20) through wireless communication;
A plurality of devices receives temperature information (T n , T n+1 ) directly from an adjacent pair of temperature sensors 30 through wireless communication and controls the power to supply to each film heater (20a) attached to the pipe (P). heating controller (20); and
A plurality of temperature sensors (30) attached to the pipe (P) that measure temperature information and transmit the temperature information in real time to a pair of adjacent heating controllers (20) via wireless communication,
The heating controller 20 and the temperature sensor 30 are arranged at intervals along the pipe P, and each temperature sensor 30 is located at the center between the film heaters 20a of a pair of adjacent heating controllers 20. Therefore, each heating controller 20 communicates directly only between a pair of adjacent temperature sensors 30 adjacent on both sides, and each temperature sensor 30 communicates directly only between a pair of adjacent heating controllers 20 on both sides. Features a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device.
제1항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러(10)에는 디스플레이(11)가 구비되어 각 히팅 컨트롤러(20)로부터 각 히팅 컨트롤러(20)와 각 온도 센서(30)의 상태정보를 수신하여 상기 디스플레이(11)에 표시하는 것을 특징으로 하는 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치.
According to paragraph 1,
The main controller 10 is equipped with a display 11 to receive status information of each heating controller 20 and each temperature sensor 30 from each heating controller 20 and display it on the display 11. A wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device.
제1항에 있어서,
상기 히팅 컨트롤러(20)의 제어모듈(21)은 인접한 온도 센서(30)의 온도정보(Tn,Tn+1)와 설정 배관온도(Tp)를 바탕으로 SSR 스위치(26)를 제어함으로써 필름히터(20a)에 공급하기 위한 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치.
According to paragraph 1,
The control module 21 of the heating controller 20 controls the SSR switch 26 based on the temperature information (T n , T n+1 ) of the adjacent temperature sensor 30 and the set pipe temperature (T p ). A wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device characterized by controlling the power to be supplied to the film heater (20a).
제3항에 있어서,
상기 제어모듈(21)은 전압과 필름히터(20a)에서 소비되는 전류를 이용하여 산정된 소비전력과 자체 온도센서(22)가 측정한 온도정보를 이용하여 필름히터(20a)가 비정상 상태라 판단되거나, 상기 자체 온도센서(22)가 측정한 온도정보가 상한온도(Tmax) 이상인 경우에 오작동으로 판단하여 SSR 스위치(26)를 이용하여 전력을 차단하는 것을 특징으로 하는 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치.
According to paragraph 3,
The control module 21 determines that the film heater 20a is in an abnormal state using power consumption calculated using the voltage and current consumed by the film heater 20a and temperature information measured by its own temperature sensor 22. Or, if the temperature information measured by the self-temperature sensor 22 is above the upper limit temperature (T max ), it is judged to be a malfunction and the power is cut off using the SSR switch 26. prevention device.
제3항에 있어서,
상기 제어모듈(21)은 필름히터(20a)에서 소비되는 전력이 허용 범위를 초과하는 경우에 SSR 스위치(26)를 차단하는 것을 특징으로 하는 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치.
According to paragraph 3,
The control module (21) is a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device, characterized in that it blocks the SSR switch (26) when the power consumed by the film heater (20a) exceeds the allowable range.
제3항에 있어서,
상기 히팅 컨트롤러(20)의 제어모듈(21)은 메인 컨트롤러(10)와 통신하는 일정 주기(Pd) 마다 인접한 온도 센서(30)의 온도정보(Tn,Tn+1) 중 작은 값과 설정 배관온도(Tp)를 비교하여 필름히터(20a)에 공급하기 위한 전력을 실시간으로 조정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치.
According to paragraph 3,
The control module 21 of the heating controller 20 sets the smaller value among the temperature information (T n , T n+1 ) of the adjacent temperature sensor 30 at a certain period (Pd) of communication with the main controller 10. A wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device characterized by comparing the pipe temperature (T p ) and adjusting the power to be supplied to the film heater (20a) in real time.
제6항에 있어서,
상기 제어모듈(21)은,
설정 배관온도(Tp)가 온도정보(Tn,Tn+1) 중 작은 값 보다 크면 필름히터(20a)에 공급되는 전력을 일정한 비율(r)만큼 증가시키고,
설정 배관온도(Tp)가 온도정보(Tn,Tn+1) 중 작은 값 보다 작으면 필름히터(20a)에 공급되는 전력을 일정한 비율(r)만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치.
According to clause 6,
The control module 21 is,
If the set pipe temperature (T p ) is greater than the smaller value among the temperature information (T n , T n+1 ), the power supplied to the film heater (20a) is increased by a certain ratio (r),
A wireless communication type that reduces the power supplied to the film heater (20a) by a certain ratio (r) when the set pipe temperature (T p ) is less than the smaller of the temperature information (T n , T n+1 ). Eco-friendly smart freeze prevention device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러(10)에는 RF모듈(13)이 구비되어 복수의 히팅 컨트롤러(20)에 구비되는 제1 RF모듈(23)과 제1 주파수(F1)로 무선 통신하고,
상기 히팅 컨트롤러(20)에는 제2 RF모듈(24)이 구비되어 온도 센서(30)에 구비되는 RF모듈(33)과 제1 주파수(F1)와 다른 제2 주파수(F2)로 무선 통신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치.
According to paragraph 1,
The main controller 10 is equipped with an RF module 13 and communicates wirelessly with the first RF module 23 provided in the plurality of heating controllers 20 at a first frequency (F1),
The heating controller 20 is equipped with a second RF module 24 to wirelessly communicate with the RF module 33 provided in the temperature sensor 30 at a second frequency (F2) different from the first frequency (F1). Features a wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device.
제9항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러(10)는 명령 주기(Bp) 마다 각 히팅 컨트롤러(20)로 동시명령(Broadcasting Command)을 제1 주파수(F1)로 동시 전송하고(단계 ①),
임의의 히팅 컨트롤러(20n)는 인접한 온도 센서(30n)에 제1 온도정보(Ta)를 요청하기 위하여 제n 채널을 이용하여 제2 주파수(F2)를 전송하며(단계 ②),
요청을 수신한 인접한 온도 센서(30n)는 제n 채널의 제2 주파수(F2)를 이용하여 히팅 컨트롤러(20n)에 제1 온도정보(Ta)를 전송하고(단계 ③),
상기 히팅 컨트롤러(20n)는 통신을 위한 채널을 제n+1 채널로 변경하고, 인접한 다른 온도 센서(30n+1)에 제2 온도정보(Tb)를 요청하기 위해 제n+1 채널을 이용하여 제2 주파수(F2)를 전송하고(단계 ④),
요청을 수신한 인접한 다른 온도 센서(30n+1)는 제n+1 채널의 제2 주파수(F2)를 이용하여 히팅 컨트롤러(20n)에 제2 온도정보(Tb)를 전송하여(단계 ⑤),
주파수의 시간동기를 구현하는 것을 특징으로 하는 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치.
According to clause 9,
The main controller 10 simultaneously transmits a broadcasting command to each heating controller 20 at the first frequency (F1) every command cycle (Bp) (step ①),
Any heating controller (20 n ) transmits a second frequency (F2) using the n-th channel to request first temperature information (T a ) from the adjacent temperature sensor (30 n ) (step ②),
The adjacent temperature sensor (30 n ), which has received the request, transmits the first temperature information (T a ) to the heating controller (20 n ) using the second frequency (F2) of the n-th channel (step ③),
The heating controller (20 n ) changes the channel for communication to the n+1-th channel and requests the second temperature information (T b ) from another adjacent temperature sensor (30 n+1 ). Transmit the second frequency (F2) using (step ④),
Another adjacent temperature sensor (30 n+1 ) that has received the request transmits the second temperature information (T b ) to the heating controller (20 n ) using the second frequency (F2) of the n+1 channel (step ⑤),
A wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device characterized by implementing time synchronization of frequencies.
제10항에 있어서,
임의의 히팅 컨트롤러(20)가 인접한 온도 센서(30)에 온도정보(T)를 요청하는 시점은 교류전압을 구성하는 임의의 상(Phase)이 형성하는 제로크로스점(ZCP)인 것을 특징으로 하는 무선 통신형 친환경 스마트 동파방지 장치.
According to clause 10,
The point in time at which any heating controller 20 requests temperature information (T) from the adjacent temperature sensor 30 is the zero cross point (ZCP) formed by any phase constituting the alternating current voltage. Wireless communication type eco-friendly smart freeze prevention device.
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