KR20020017055A

KR20020017055A - 휴대용 지하수 관측 시스템

Info

Publication number: KR20020017055A
Application number: KR1020000050134A
Authority: KR
Inventors: 우상경; 강병희
Original assignee: 우상경; 강병희
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2002-03-07

Abstract

휴대용 지하수 관측 시스템은 간편한 포터블 타입으로 구성하여 출장 및 운송이 용이하도록 한 것으로서, 지하수의 수질 즉, 수온, 전기 전도도, 산성도, 및 수위를 선택적으로 각각 측정하여 메모리에 저장하고, 현재 시각에 측정된 또는 이전에 측정되어 메모리에 저장된 수질 및 수위 데이터 값 중 사용자의 선택 신호에 따라 해당 수질 및 수위 데이터 값과 사용자가 선택한 구간(월, 일, 시간대 별)의 데이터 값을 리드하여 디스플레이수단에 디스플레이할 수 있도록 한 것이다. 또한, 현재 시각에 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터 또는 이전에 측정되어 메모리에 저장된 지하수의 수질 및 수위 데이터 값을 사용자의 선택 신호 또는 원격지의 요구 신호에 따라 원격지로 유선 또는 무선을 통해 원격 전송할 수 있도록 한 것이며, 수질 및 수위 측정 모드를 선택한 경우에만 구동 전원을 공급하기 때문에 밧데리의 전력 손실을 최대한으로 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

휴대용 지하수 관측 시스템 {A protabl underground water observation system}

본 발명은 지하수 관측 시스템에 관한 것으로서, 특히 지하수의 수질 및 수위를 측정하기 위하여 운송 및 출장이 용이하도록 한 휴대용 지하수 자동 관측 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 지하수는 지층으로부터 지구의 중심으로 향하여 소정의 깊이에 위치한 지반과 지반 사이에 무수히 많이 수용되어 있다.

이와 같은 지하수는 통상적으로 깨끗이 하고 맑고 건강하지만 공업화에 따라 점차적으로 수질 오염이 진행되고 있어 심각한 상황에 이르게 된다. 따라서, 사람들은 오염되지 않는 지하수를 찾기 위해 무분별하게 개발하고 있으며, 그로 인하여 지하수의 오염이 증가하고 있는 실정이다.

이와 같은 지하수를 관리하기 위해서는 지하수의 수질 즉, 온도, 전도도, 상성도 및 수위 등을 주기적으로 측정하여 그 상태를 충분히 파악하여야 한다.

지하수의 수질 및 수위를 측정하는 방법은 온도를 측정하는 기기, 수위를 측정하는 기기, 전도도를 측정하는 기기 및 산성도를 측정하는 기기를 개별적으로 구비한 후에 일정한 시간 간격을 두고 일일이 상기 기기들을 관측정에 삽입하여 측정한 후, 측정된 수치를 기록하는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래 기술에 따른 지하수 측정 방법은 지하수 관리자가 복수의 측정기 즉, 수위, 산성도, 전도도, 온도를 측정할 수 있는 기기들을 일일이 관측정에 삽입하여 측정하고, 소정의 시간 후에 다시 측정 기기들을 삽입하여 측정하는 것을 반복적으로 하여야 하기 때문에 측정된 수질 및 수위 데이터의 효율적인 관리가 어려우며, 항상 관측자에 의해서 측정되어야 하는 불편한 문제점이 있으며, 특히 관측정이 한적한 외딴곳에 설치되어 있으면, 원격지에서 지하수의 수질 및 수위를 측정하기가 쉽지 않은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은, 휴대가 가능하도록 하여 관측정의 위치에 관계없이 용이하게 수질 및 수위를 측정할 수 있도록 한 휴대용 지하수 관측 시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 지하수의 수질 및 수위의 변동 상태를 지속적으로 감시 및 관측하여 지하수 자원의 효율적 이용과 관리에 필요한 기초 자료를 장소에 관계없이 원격지에서 수집할 수 있도록 한 휴대용 지하수 관측 시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 수위, 수온, 전기 전도도, 산성도(pH)를 주어진 시간 간격에 따라 상기 항목을 주기적으로 자동 측정 및 기록하여 인력 손실이 없이 짧은 시간 내에 많은 자료를 획득할 수 있도록 한 휴대용 지하수 관측 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대용 지하수 관측 시스템의 블록 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 도 1에 도시된 전원 공급부에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면.

도 3은 도 1에 도시된 데이터 로거부에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면.

도 4는 도 1에 도시된 통신부에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 키 입력부 20 : 데이터 로거부

21 : 제어부 22 : 스위칭부

23 : 저장부 30 : 전원 공급부

31 : AC/DC 변환부 32 : 충전 회로부

33 : 스위칭부 34 : 밧데리

35 : 전압 검출부 36, 37 : 정전압 회로부

38, 40 : 표시부 50 : 통신부

51 : 전송부 52 : DC/DC 변환부

53 : A/D 변환부 60 : 센싱부

70 : 중앙 관제 시스템

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 지하수 관측 시스템의 특징은, 지하수 관측 시스템을 휴대형으로 구성하고, 지하수 관측정의 위치에 관계없이 용이하게 지하수의 수질 및 수위를 측정하여 자체에 저장하여 기록할 수 있도록 함에 있다.

또한, 본 발명에 따른 지하수 관측 시스템을 유선 또는 무선으로 원격지의 시스템에 연결하여 측정된 수질 및 수위 데이터를 원격지로 전송하여 원격지에서 수질 및 수위 데이터의 수집이 가능하도록 하며, 또한, 원격지에서도 휴대용 지하수 관측 시스템의 측정을 제어할 수 있도록 함에 있다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 일 측면에 따르면, 제공되는 감지 제어신호에 따라 설정된 시간 동안 주기적으로 관측정 내 지하수의 수질 및 수위를 선택적으로 감지하는 감지 수단; 상기 감지 수단으로부터 감지된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 시간대별로 순차적으로 저장하는 저장 수단; 상기 감지 수단으로부터 감지된 현재 또는 이전에 측정되어 저장 수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 네트워크를 통해 전송하는 통신 수단; 및 사용자의 데이터 전송 키 입력 신호 또는 중앙 관제 시스템의 데이터 요구 신호에 따라 현재 또는 이전에 측정되어 상기 저장 수단에 저장되어 있는 지하수의 수질 및 수위 데이터를 상기 전송 수단으로 제공하는 제어 수단을 포함한 것이다.

또한, 상기 감지 수단은, 지하수의 수질 및 수위를 각각 감지하는 각각의 센서를 포함하는 것으로, 지하수의 수질을 감지하는 센서는, 상기 지하수의 pH를 감지하는 제1센서; 상기 지하수의 전기 전도도를 감지하는 제2센서; 및 상기 지하수의 수온을 감지하는 제3센서이며, 지하수의 수위를 감지하는 센서는, 지하수의 수심에 따른 압력 변화에 의해 수위를 감지하는 압력 센서인 것이다.

또한, 본 발명은 지하수의 수질 및 수위 감지 선택 신호, 현재 측정된 또는 이전에 측정되어 상기 저장 수단에 저장된 수질 및 수위 데이터를 상기 통신 수단을 통해 원격지로 전송하기 위한 키 입력 신호 및 저장 수단에 저장된 수질 및 수위 데이터를 표시하기 위한 표시 키 입력 신호를 제공하는 키 입력 수단; 상기 키 입력 수단의 표시 키 입력 신호에 따라 현재 측정된 또는 이전에 측정되어 저장 수단에 저장된 지하수의 수질 또는 수위 데이터를 상기 제어 수단의 제어에 따라 표시하는 표시 수단; 및 상기 제어 수단으로 구동 전원을 공급하는 전원 공급 수단을 더 포함하는 것이다.

상기 표시 수단은, 사용자의 선택에 따라 이전에 측정된 수질 또는 수위 데이터의 변화량을 그래프 형태로 출력할 수 있으며, 현재 측정된 또는 이전에 측정되어 저장 수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 값을 디스플레이하는 LCD; 및 현재 측정된 또는 이전에 측정되어 저장 수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 프린트하는 프린터를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 전원 공급 수단은, AC 공급라인에 연결되어 공급되는 AC 전원을 일정 레벨의 DC 전압으로 변환하는 AC/DC 변환부; 상기 AC/DC 변환부에서 변환된 DC 전압을 밧데리에 충전하는 충전 회로부; 및 상기 밧데리에서 출력되는 전압을 부하 변동에 관계없이 일정한 전압으로 유지시켜 상기 제어 수단으로 공급하는 복수의 정전압 회로부를 포함한다.

한편, 제어 수단은, a) 상기 감지 수단으로부터 감지된 지하수의 수질 및 수위 감지 신호에 따라 지하수의 수질 및 수위 값을 결정하여 상기 저장 수단에 저장하고, b) 사용자의 데이터 전송 키 입력 신호 또는 중앙 관제 시스템의 데이터 요구 신호에 따라 현재 또는 이전에 측정되어 상기 저장 수단에 저장되어 있는 지하수의 수질 및 수위 데이터를 상기 통신 수단으로 제공하며, c) 상기 전원 공급 수단의 복수의 정전압 회로부 중 일 정전압 회로부에서 제공되는 전압에 따라 구동되어 사용자에 의해 지하수 및 수위 측정 키 입력신호에 따라 다른 정전압 회로부에서 공급되는 전압이 상기 통신 수단으로 공급될 수 있도록 스위칭 제어신호를 제공하는 제어부; 및 상기 제어부에서 제공되는 스위칭 제어 신호에 따라 상기 정전압 회로부에서 공급되는 전압을 상기 통신 수단 및 감지 수단의 구동 전원으로 출력하는 스위칭부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 통신 수단은, 상기 감지 수단에서 감지된 지하수의 수질 또는 수위 감지 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부; 상기 제어 수단의 스위칭부를 통해 출력되는 전압을 상기 감지 수단의 구동 전압 레벨로 변환하여 출력하는 전압변환부; 상기 제어 수단으로부터 제공되는 현재 또는 이전에 측정되어 상기 저장 수단에 저장되어 있는 지하수의 수질 및 수위 데이터를 중앙 관제 시스템으로 전송하는 전송부; 및 상기 중앙 관제 시스템으로부터 수질 또는 수위 데이터 요구 신호를 수신하여 상기 제어 수단으로 제공하는 수신부를 포함할 수 있는 것이다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 휴대용 지하수 수질/수위 관측 장치를 원격 제어하는 중앙 관제 시스템에 있어서, 상기 휴대용 지하수 관측 시스템으로 네트워크를 통해 지하수 수질 및 수위를 측정하기 위한 제어신호 및 측정된 수질 및 수위 데이터의 요구 신호를 전송하는 전송부; 상기 전송한 요구 신호에 따라 휴대용 지하수 관측 시스템으로부터 네트워크를 통해 전송되는 현재 또는 이전에 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 수신하는 수신부; 및 상기 수신된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 사용자의 선택에 따른 형식으로 디스플레이하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 지하수의 수질 및 수위를 관측하는 휴대용 관측 시스템에 있어서, 공급되는 AC 전원을 DC전원으로 변환하여 밧데리에 충전시킨 후, 사용자의 선택에 따라 구동 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 밧데리에 충전된 충전 전압을 검출하는 전압 검출부; 제공되는 감지 제어 신호에 따라 설정된 시간 동안 주기적으로 관측정 내 지하수의 수질 및 수위를 선택적으로 감지하는 감지 수단; 상기 감지 수단으로부터 감지된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 시간대별로 순차적으로 저장하는 저장 수단; 상기 감지 수단으로부터 감지된 현재 또는 이전에 측정되어 저장수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 중앙 관제 시스템으로 네트워크를 통해 전송하는 통신 수단; 현재 또는 이전에 측정되어 저장 수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 데이터 및 밧데리의 충전량을 단계적으로 표시하는 표시 수단; a) 사용자의 데이터 전송 키 입력 신호 또는 중앙 관제 시스템의 데이터 요구 신호에 따라 현재 또는 이전에 측정되어 상기 저장 수단에 저장되어 있는 지하수의 수질 및 수위 데이터를 상기 전송 수단으로 제공하고, b) 상기 전압 검출부에서 검출된 밧데리 충전 전압을 체크하여 상기 표시 수단에 밧데리의 충전량의 변화를 단계적으로 표시하도록 제어하는 제어 수단을 포함하는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 휴대용 지하수 관측 시스템에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 살펴보기로 하자.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대용 지하수 관측 시스템의 블록 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 휴대용 지하수 관측 시스템은, 키 입력부(10), 데이터 로거부(20), 전원 공급부(30), 표시부(40), 통신부(50), 센싱부(60)로 구성된다. 여기서, 이와 같은 휴대용 지하수 관측 시스템의 통신부(50)는 중앙 관제 시스템(70)과 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 그리고, 중앙 관제 시스템(70)은 휴대용 지하수 관측 시스템으로 지하수 수질 및 수위를 측정하기 위한 제어 신호 및 측정된 수질 및 수위 데이터의 요구 신호를 전송하고, 상기 전송한 요구 신호에 따라 휴대용 지하수 관측 시스템으로부터 전송되는 수질 및 수위데이터를 수신하는 송/수신부(미도시), 수신된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 사용자가 모니터링할 수 있도록 표시하는 디스플레이부(미도시)로 구성될 수 있다.

키 입력부(10)는 시스템 전원 온/오프 신호, 모드 선택 신호를 데이터 로거부(20)로 입력한다. 여기서, 모드 선택 신호는 수질 및 수위 측정 모드 신호, 양수측정 모드 신호, 측정된 데이터 전송 모드 신호등이 될 수 있다.

센싱부(60)는 소정의 길이와 외경을 갖는 원통 형상의 프루브(Probe)로서, 지하수의 수질 및 수위를 사용자가 설정한 시간 동안 주기적으로 각각 측정하여 측정된 수질 및 수위 데이터들을 통신부(50)를 통해 데이터 로거부(20)로 제공하게 된다. 여기서, 센싱부(60)는 수질 즉, 산성도, 전기 전도도, 수온 등을 측정할 수 있는 각각의 센서와 지하수의 수위를 측정할 수 있는 수위 센서로 구성될 수 있으며, 수위 센서는 압력 센서로 구성될 수 있다. 즉, 지하수의 수위에 따라 압력이 변화되기 때문에 변화되는 압력에 따라 수위를 측정할 수 있는 것이다.

전원 공급부(30)는 데이터 로거부(20)로 일정 전압을 공급하는 것으로서, 도 2를 참조하여 전원 공급부(30)의 상세 구성을 살펴보자. 도 2는 도 1에 도시된 전원 공급부(30)에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전원 공급부(30)는, 외부로부터 공급되는 AC전원을 임의의 DC전원으로 변환하는 AC/DC 변환부(31)가 구성되며, AC/DC 변환부(31)로부터 변환된 DC전압을 밧데리(34)에 충전시키는 충전 회로부(22)와, 밧데리(34)에 충전된 전압을 검출하여 데이터 로거부(20)로 제공하는 전압 검출부(35)로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 AC/DC 변환부(31)에서 변환된 DC 전압은 12V 정도가 바람직하다.

또한, 전원 공급부(30)는 전압 검출부(35)의 밧데리(34) 충전 전압 검출 결과 충전이 완료된 경우 데이터 로거부(20)에서 제공되는 스위칭 제어 신호에 따라 스위칭되어 밧데리(34)의 방전 전압을 출력하는 스위칭부(33)와, 밧데리(34)의 충전 결과 충전이 완료된 경우 데이터 로거부(20)로부터 제공되는 표시 구동 신호에 따라 충전 완료 상황을 표시하는 표시부(38), 스위칭부(33)를 통해 밧데리(34)로부터 출력되는 DC전압을 일정 레벨의 전압으로 변환하여 각각 데이터 로거부(20)로 출력하는 제1,2 정전압 회로부(36, 37)가 구성될 수 있다. 여기서, 밧데리(34)에서 출력되는 전압은 DC 6V 정도이고, 제1, 2 정전압 회로부(36, 37)에서 변환된 일정 레벨의 전압은 DC 5V 정도로 할 수 있다. 이때, 정전압 회로부(36, 37)에서 DC 5V로 변환하여 출력하는 이유는 데이터 로거부(20)의 구동 전원이 DC 5V이고, 입출력 전압 차이를 최대한으로 줄여 전력 손실을 방지하기 위함이다. 또한, 상기 표시부(38)는 발광 다이오드로 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 데이터 로거부(20)는 전원 공급부(30)로부터 공급된 전원에 따라 구동되어 각 부분에 구동 전원을 제공하며, 센싱부(60)에서 일정 주기로 측정된 수질 및 수위 데이터를 순차적으로 저장함과 동시에 표시부(40)에 표시해 주며, 키 입력부(10)의 전송 키 입력 신호에 따라 저장된 수질 및 수위 데이터를 통신부(50)로 출력한다. 여기서, 데이터 로거부(20)에 대한 상세 구성을 도 3을 참조하여 살펴보자. 도 3은 도 1에 도시된 데이터 로거부(20)에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 로거부(20)는 센싱부(60)에서 측정한 지하수의 수질 및 수위 데이터를 순차적으로 저장하는 저장부(23)와, 통신부(50)를 통해 입력되는 센싱부(60)의 수질 및 수위 감지 데이터를 저장부(23)에 저장시키고, 도 2에 도시된 전압 검출부(35)를 통해 입력되는 밧데리(34) 충전 전압 검출 신호에 따라 밧데리(34)의 충전 상태를 판단하여 충전이 완료되면, 도 2에 도시된 전원 공급부(30)의 스위칭부(33)에 스위칭 제어신호를 제공하며, 표시부(38)에 충전 완료 상태를 표시하는 제어부(40)와, 키 입력부(10)의 수질 및 수위 측정 모드 선택 신호의 입력에 따라 제어부(21)의 스위칭 제어 신호에 의해 스위칭되어 전원 공급부(30)의 제2 정전압 회로부(37)에서 공급되는 DC전압을 통신부(50)를 통해 센싱부(60)로 제공하는 스위칭부(22)로 구성될 수 있다. 여기서, 스위칭부(22)는 릴레이로 구성될 수 있다.

또한, 제어부(21)는 키 입력부(10)의 데이터 전송 모드 선택 신호의 입력에 따라 저장부(23)에 저장된 수질 및 수위 데이터를 리드하여 통신부(50)를 통해 유선 또는 무선으로 중앙 관제 시스템(70)에 전송할 수 있으며, 또한, 저장부(23)에 저장된 수질 및 수위 데이터를 측정 날짜 및 측정 시간대 별로 도 1에 도시된 표시부(40)에 텍스트 형태 또는 그래프 형태로 표시할 수 있는 것이다.

그리고, 도 1에 도시된 표시부(40)는 수질 및 수위 데이터를 표시하는 것으로, 현재 측정된 수질 및 수위 데이터 또는 이전에 측정되어 데이터 로거부(20)의 저장부(23)에 저장된 수질 및 수위 데이터를 화면상으로 텍스트 또는 그래프로 표시할 수 있는 디스플레이부와, 수질 및 수위 데이터를 프린트할 수 있는 출력부로구성될 수 있다. 여기서, 디스플레이부는 LCD, PDP 등으로 구성될 수 있으며, 출력부는 프린터로 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 통신부(50)는 센싱부(60)에서 측정된 수질 및 수위 데이터를 데이터 로거부(20)로 인터페이싱하며, 데이터 로거부(20)내의 저장부(23)에 저장된 이전에 측정된 수질 및 수위 데이터 또는 현재 측정된 수질 및 수위 데이터를 유선 또는 무선으로 연결된 중앙 관제 시스템(70)으로 전송하고, 중앙 관제 시스템(70)으로부터 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터의 전송 요구 신호를 수신한 후, 수신된 데이터 요구 신호를 데이터 로거부(20)의 제어부(21)로 제공한다. 이때, 통신부(50)와 중앙 관제 시스템(70)은 유선 또는 무선 네트워크 연결 될 수 있다. 예를 들어 RF 송수신 모듈, LAN, WAN. MAN, RS-232C 모뎀, 케이블 등이 될 수 있다. 이러한, 통신부(50)에 대한 상세 구성을 도 4를 참조하여 상세하게 살펴보도록 하자.

도 4는 도 1에 도시된 통신부(50)에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면으로서, 데이터 로거부(20)의 스위칭부(22) 즉, 릴레이를 통해 제공되는 DC 전압(5V)을 센싱부(60)를 구동할 수 있는 임의의 레벨의 DC 전압으로 변환하여 센싱부(60)로 공급하는 DC/DC 변환부(52)와, 센싱부(60)를 통해 감지된 지하수의 수질 및 수위 감지 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터 로거부(20)의 제어부(21)로 제공하는 A/D 변환부(53)와, 중앙 관제 시스템(70)과 유선 또는 무선으로 연결되어 사용자의 키 입력부(10)를 통해 선택 신호 또는 중앙 관제 시스템(70)의 데이터 전송 요구 신호에 따라 현재 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터 또는 데이터 로거부(20)의저장부(23)에 저장된 이전의 수질 및 수위 측정 데이터를 유선 또는 무선을 통해 중앙 관제 시스템(70)으로 전송하는 송/수신부(51)로 구성될 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 휴대용 지하수 관측 시스템를 이용한 지하수 관측 방법에 대하여 상세하게 설명하도록 하자.

먼저, 지반을 수직으로 굴착하여 형성된 관측정에 센싱부(60) 즉, 수위 측정 프루브를 지하수에 맞닿을 때까지 삽입한 후에 키 입력부(10)를 이용하여 전원 온신호를 데이터 로거부(20)의 제어부(21)로 공급한다. 따라서, 제어부(21)는 스위칭부(33)로 스위칭 제어 신호를 제공하여 밧데리(34)로부터 전원이 공급되도록 한다.

여기서, 전원 공급부(30)의 전원 공급 동작에 대하여 좀 더 상세하게 설명해 보기로 하자.

먼저, 밧데리(34)에 전압이 충전되어 있지 않은 경우, 밧데리(34)를 충전하여야 하는데, 그 충전 동작을 보면, 먼저 사용자가 AC/DC 변환부(31) 즉, AC/DC 어댑터를 AC공급 라인에 연결하게 되면, AC/DC 변환부(31)는 공급되는 AC 전압을 DC 전압 예를 들어, DC 12V로 변환하여 충전 회로부(32)로 공급하게 된다. 따라서, 충전 회로부(32)는 AC/DC 변환부(31)로부터 변환되어 출력되는 DC 전압을 밧데리(34)에 충전하게 되는 것이다.

이와 같이 밧데리(34)에 전압을 충전하는 도중 전압 검출부(35)에서는 밧데리(34) 전압을 지속적으로 검출하여 데이터 로거부(20)의 제어부(21)로 제공하게 된다. 따라서, 데이터 로거부(20)의 제어부(21)는 전압 검출부(35)로부터 제공되는 밧데리(34) 검출 전압을 이용하여 현재 밧데리(34)의 충전 상태를 표시부(40)에 표시하게 된다. 이때, 밧데리(34)의 충전량 표시는 다단계로 표시하게 된다. 예를 들어, 밧데리(34)의 충전량을 15%, 30%, 60%, 100%로 각각 구분하여 표시함으로써, 사용자가 밧데리(34)의 충전량을 용이하게 확인할 수 있는 것이다.

데이터 로거부(20)의 제어부(21)에서 밧데리(34)의 충전 전압 판단 결과, 밧데리(34)가 완전히 충전된 경우, 표시부(4)에 밧데리의 충전량을 표시하는 동시에 전원 공급부(30)의 표시부(38)를 구동하여 밧데리(34)가 완전히 충전되었음을 표시하게 되는 것이다. 여기서, 전원 공급부(30)의 표시부(38)는 발광 다이오드(LED)로 구성될 수 있다.

밧데리(34)의 충전이 완료된 상태에서, AC/DC 변환부(31)를 AC공급 라인과 차단한 후, 사용자가 지하수의 수질 및 수위를 측정하기 위해 키 입력부(10)를 통해 전원 온 신호가 입력되면, 데이터 로거부(20)의 제어부(21)는 전원 공급부(30)의 스위칭부(33) 즉, 밧데리(34)와 제1,2 정전압 회로부(36, 37)과 각각 연결된 스위치(SW1, SW2)에 스위칭 제어 신호를 제공하여 각 스위치를 온(On)시키게 된다. 즉, 밧데리(34)의 방전 전압(예를 들면, DC 6V)이 각각 제1,2 정전압 회로부(36, 37)로 공급될 수 있도록 하는 것이다.

따라서, 제1,2 정전압 회로부(36, 37)각각의 스위치(SW1, SW2)를 통해 입력되는 DC 전압을 일정한 DC 전압으로 변환하여 각각 데이터 로거부(20)로 제공한다. 여기서, 제1,2 정전압 회로부(36, 37)에서 출력되는 DC 전압은 대략 5V정도인데, DC전압을 5V로 유지하는 이유는 입력 전압이 DC 6V이기 때문에 입력 전압의 변동이나 부하의 변동을 최소한으로 하여 전력 손실을 줄일 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 제1 정전압 회로부(36)에서 출력되는 DC전압은 데이터 로거부(20)의 제어부(21)의 구동 전압으로 제공하고, 제2 정전압 회로부(37)에서 출력되는 DC 전압은 데이터 로거부(20)의 스위칭부(22)로 출력하는 것이다.

이와 같이 전원이 공급된 상태에서, 사용자가 키 입력부(10)를 통해 현재 날짜, 현재 시간 및 데이터 측정 시간 간격을 설정한 후, 측정하고자 하는 측정 모드 즉, 수질 측정 모드 예를 들어 전기 전도도 측정 모드, 산성도 측정 모드, 수온 측정 모드 또는 수위 측정 모드를 선택하게 된다.

상기 복수의 모드 중 일 측정 모드가 선택되면, 데이터 로거부(20)의 제어부(21)는 스위칭부(22)에 스위칭 제어신호를 제공하여 전원 공급부(30)내의 제2 정전압 회로부(37)에서 제공되는 DC 전압을 통신부(50)의 DC/DC 변환부(52)로 출력되도록 하는 것이다. 여기서, 제어부(21)에서 스위칭부(22)로 제공하는 스위칭 제어신호는 상기 사용자가 설정한 일정 시간 간격으로 제공하게 되는 것이다.

통신부(50)내의 DC/DC 변환부(52)는 데이터 로거부(20)의 스위칭부(22)를 통해 입력되는 DC 전압을 일정 레벨을 갖는 DC 전압 즉, 센싱부(60)내의 센서를 구동할 수 있는 DC전압으로 변환한 후, 센싱부(60)의 해당 센서 즉, 사용자가 선택한 측정 모드에 상응하는 센서에 구동 전압을 제공하여 해당 센서를 구동하게 되는 것이다. 따라서, 해당 센서는 사용자가 선택한 측정 모드 즉, 수질 또는 수위를 일정 시간 간격으로 측정하게 되는 것이다.

센싱부(60)의 해당 센서에서는 지하수의 수질 또는 수위를 감지하여 감지된 수질 또는 수위 감지 신호를 통신부(50)의 A/D 변환부(53)로 출력한다.

A/D 변환부(53)는 센싱부(60)으로부터 감지된 수질 또는 수위 감지 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터 로거부(20)의 제어부(21)로 제공한다. 따라서 제어부(21)는 통신부(50)의 A/D 변환부(53)로부터 입력된 수질 또는 수위 감지 신호에 따라 현재 지하수의 수질 및 수위 측정 데이터를 결정하게 되는 것이다.

현재 시각의 지하수 수질 및 수위 데이터가 결정되면, 해당 데이터를 순차적으로 데이터 로거부(20)의 저장부(23)에 저장함과 동시에 표시부(40)의 액정(LCD)에 표시하게 된다. 또한, 현재 측정된 수질 및 수위 데이터를 사용자의 선택에 따라 표시부(40)내의 프린터로 프린트할 수도 있다.

이와 같은 지하수의 수질 및 수위 측정은 사용자가 최초 설정한 측정 시간 간격으로 측정하게 되고, 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터는 순차적으로 저장부(23)에 저장 및 표시부(40)에 표시되게 되는 것이다.

또한, 사용자가 이전에 측정된 지하수의 수질 및 수위를 확인하고자 하는 경우, 키 입력부(10)를 이용하여 측정값 확인 선택신호를 입력하면 되는데, 측정값 확인 선택 신호가 입력되면, 제어부(21)는 저장부(23)에 저장된 지하수의 수질 및 수위 측정값들을 순차적으로 디스플레이한다. 이때, 표시부(40)가 LCD인 경우 가장 최근에 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 디스플레이하고, 키 입력부(10)의 상하 이동키의 선택에 따라 날짜별 시간대별로 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 디스플레이하는 것이다.

또한, 사용자가 날짜 및 시간대를 선택할 수 있도록 구성되어 있으며, 사용자가 선택한 날짜 및 시간대에 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 순차적으로디스플레이할 수 있으며, 표시부(40)내의 프린터를 통해 프린트 할 수도 있다. 또한, 현재까지 측정된 지하수의 수질 및 수위 변화량을 계산하여 그래프 형태로 표시부(40)내의 LCD 또는 프린터로 디스플레이할 수 있다.

이와 같은 방법으로 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터가 사용자가 설정한 시간 간격으로 측정되어 데이터 로거부(20)내의 저장부(23)에 저장된 상태에서, 저장부(23)에 저장된 모든 수질 및 수위 측정 데이터를 확인하기 위하여 사용자가 키 입력부(10)를 통해 전송키를 선택하게 되는 경우, 또는 중앙 관제 시스템(70)으로부터 측정된 지하수의 수질 또는 수위 데이터의 전송 요구 신호가 수신되는 경우, 데이터 로거부(20)의 제어부(21)는 전송키 입력 신호에 따라 저장부(23)에 저장된 모든 수질 및 수위 데이터 즉, 현재까지 측정된 모든 수질 및 수위 데이터 값을 순차적으로 리드하여 통신부(50)의 송/수신부(51)를 통해 중앙 관제 시스템(70)으로 유선 또는 무선으로 전송된다.

또한, 상기와 같이 휴대용 지하수 관측 시스템에서 사용자의 키 입력부(10)의 선택에 따라 중앙 관제 시스템(70)에 측정된 수질 및 수위 데이터를 전송할 수 있을 뿐더러 현재 측정된 수질 및 수위 데이터 및 이전에 측정되어 저장부(23)에 저장된 모든 측정 데이터 값을 중앙 관제 시스템(70)의 요구에 따라 전송할 수도 있는 것이다. 즉, 중앙 관제 시스템(70)에서 유선 또는 무선을 통해 휴대용 지하수 관측 시스템의 통신부(50)로 지하수 에 대한 수질 및 수위 측정 데이타를 요구하는 신호를 전송하면, 통신부(40)내의 송/수신부(51)에서는 해당 요구 신호를 수신한 후, 수신된 요구 신호를 데이터 로거부(20)의 제어부(21)로 출력하게 된다.

따라서, 제어부(21)는 중앙 관제 시스템(70)의 요구에 따라 저장부(23)에 저장된 이전의 모든 지하수의 수질 및 수위 데이터 값을 리드하여 송수신부(51)를 통해 중앙 관제 시스템(70)으로 전송할 수도 있다. 즉 휴대용 지하수 관측 시스템과 중앙 관제 시스템(70)간에 유선 또는 무선 양방향 통신이 가능하도록 할 수 있는 것이다.

또한, 중앙 관제 시스템(70)에서는 휴대용 지하수 관측 시스템에서의 지하수의 수질 및 수위 측정을 제어할 수도 있다. 즉, 중앙 관제 시스템(70)에서 지하수의 수질 및 수위 측정 시간을 설정하여 설정된 시간 주기로 센싱부(60)를 제어할 수 있는 제어 신호를 유선 또는 무선으로 통신부(50)의 송/수신부(51)로 전송하게 된다.

따라서, 통신부(50)의 송/수신부(51)는 중앙 관제 시스템(70)에서 지하수 관측 제어 신호를 수신한 후, 수신된 제어 신호를 데이터 로거부(20)의 제어부(21)로 출력하게 된다. 따라서, 제어부(21)는 중앙 관제 시스템(70)에서 전송한 제어 신호에 따라 센싱부(60)를 제어하여 지하수의 수질 및 수위를 측정할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명에서의 지하수 측정 모드 중 양수 시험 모드를 사용자가 키 입력부(10)를 통해 선택하는 경우 양수 시험 동작에 대하여 살펴보기로 하자.

사용자가 키 입력부(10)를 통해 양수 시험 모드를 선택하는 경우, 양수정안에 수중 모터 펌프를 설치하여 일정 양수율 또는 변동 양수율 조건에서 양수정 및 관측정에서의 양수 시간에 따른 지하 수위 강하를 측정하여 데이터 로거부(20)내저장부(23)에 저장하게 된다. 다만, 단공 양수 시험을 실시하고자 하는 경우에는 양수정에서만 지하 수위 강하를 측정할 수 있다.

이렇게 측정한 지하수 강하 수위 자료를 통하여 제어부(21)는 대수층의 특성을 나타내는 수리 상수인 수리 전도도, 특수량 계수, 저류 계수, 비 양수량등을 조사하게 되는 것이다.

시험 기간은 2일 이상을 연속으로 함을 원칙으로 하며, 측정된 시간-수위 강하 자료와 일정 시간 단위로 측정한 수질(산성도, 전기 전도도, 수온 등)을 이용하여 양수정에 의한 영향 범위(영향 반경 혹은 양향권), 정호간 수리 간섭 현상을 해석하게 되는 것이다.

양수정과 관측정에서의 수위 측정 시간 간격을 보면, 시험 시작 후 5분까지 1분 간격으로 5회를 실시하고, 시험 시작 후 5분부터 1시간까지 5분 간격으로 11회를 실시하며, 시험 시작 후 1시간부터 2시간까지 15분 간격으로 4회를 실시할 수 있도록 설정할 수 있다.

또한, 시험 시작 후, 2시간부터 6시간까지 1시간 간격으로 4회를 실시하고, 시험 시작 후 6시간부터 종료시(24시)까지 2시간 간격으로 9회를 실시할 수 있도록 설정할 수 있다.

이와 같이 양수 시험이 종료되면, 종료와 동시에 수위 회복 시험으로 자동 전환되게 되는데, 양수 시험이 종료되면, 펌프의 작동을 중단시키고, 시간에 따른 회복 수위를 측정한 후, 회복 수위 자료를 통해 수리 상수를 결정하고, 양수 시험결과와 비교하여 수위 회복 시험을 수행하게 되는 것이다.

결국, 본 발명에 따른 휴대용 지하수 관측 시스템은 간편한 포터블 타입으로 구성하여 출장 및 운송이 용이하도록 한 것으로서, 지하수의 수질 즉, 수온, 전기 전도도, 산성도, 및 수위를 선택적으로 각각 측정하여 메모리에 저장하고, 현재 시각에 측정된 또는 이전에 측정되어 메모리에 저장된 수질 및 수위 데이터 값 중 사용자의 선택 신호에 따라 메모리에 저장된 가장 최근에 측정된 수질 및 수위 데이터와 사용자가 선택 구간(월, 일, 시간대 별)의 데이터를 리드하여 디스플레이수단에 디스플레이할 수 있도록 한 것이다.

또한, 현재 시각에 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터 또는 이전에 측정되어 메모리에 저장된 지하수의 수질 및 수위 데이터 값을 사용자의 선택 신호 또는 원격지의 요구신호에 따라 원격지로 유선 또는 무선을 통해 원격 전송할 수 있도록 한 것이다.

또한, 통신부 및 센싱부에는 수질 및 수위 측정 모드를 선택한 경우에만 구동 전원을 공급하기 때문에 밧데리의 전력 손실을 최대한으로 줄일 수 있도록 한 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 휴대용 지하수 관측 시스템 및 그 방법은, 간편한 포터블 타입으로 구성하여 출장 및 운송이 용이한 이점이 있다.

또한, 지하수의 수질 즉, 수온, 전기 전도도, 산성도, 및 수위를 선택적으로 각각 측정하여 메모리에 저장하고, 현재 시각에 측정된 또는 이전에 측정되어 메모리에 저장된 수질 및 수위 데이터 중 사용자의 선택 신호에 따라 메모리에 저장된 가장 최근에 측정된 수질 및 수위 데이터와 사용자가 선택 구간(월, 일, 시간대 별)의 데이터를 리드하여 디스플레이수단에 디스플레이함으로서, 인력 손실이 없이 짧은 시간 내에 많은 지하수의 수질 및 수위 데이터를 수집할 수 있는 효과가 있다.

또한, 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 수집하기 위한 통신은 유선 또는 무선을 통한 양방향 통신을 채택하기 때문에 사용자가 운용하기 편리하며, 원격지에서도 장비의 제어 및 상기 측정된 수질 및 수위 데이터를 용이하게 수집할 수 있는 다른 이점이 있다.

또한, 수질 및 수위 측정 모드를 선택한 경우에만 구동 전원을 공급하기 때문에 밧데리의 전력 손실을 최대한으로 줄일 수 있는 탁월한 효과를 가진 것이다.

Claims

제공되는 감지 제어신호에 따라 설정된 시간 동안 주기적으로 관측정내 지하수의 수질 및 수위를 선택적으로 감지하는 감지 수단;

상기 감지 수단으로부터 감지된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 시간대별로 순차적으로 저장하는 저장 수단;

상기 감지 수단으로부터 감지된 현재 또는 이전에 측정되어 저장수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 네트워크를 통해 전송하는 통신 수단; 및

사용자의 데이터 전송 키 입력 신호 또는 중앙 관제 시스템의 데이터 요구 신호에 따라 현재 또는 이전에 측정되어 상기 저장 수단에 저장되어 있는 지하수의 수질 및 수위 데이터를 상기 전송 수단으로 제공하는 제어 수단을

포함하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
제1항에 있어서,

상기 감지 수단은,

지하수의 수질 및 수위를 각각 감지하는 각각의 센서를 포함하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
제2항에 있어서,

상기 지하수의 수질을 감지하는 센서는,

상기 지하수의 pH를 감지하는 제1센서;

상기 지하수의 전기 전도도를 감지하는 제2센서; 및

상기 지하수의 수온을 감지하는 제3센서를 포함하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
제2항에 있어서,

지하수의 수위를 감지하는 센서는,

지하수의 수심에 따른 압력 변화에 의해 수위를 감지하는 압력 센서인 휴대용 지하수 관측 시스템.
제1항에 있어서,

지하수의 수질 및 수위 감지 선택 신호, 현재 측정된 또는 이전에 측정되어 상기 저장 수단에 저장된 수질 및 수위 데이터를 상기 통신 수단을 통해 원격지로 전송하기 위한 키 입력 신호 및 저장 수단에 저장된 수질 및 수위 데이터를 표시하기 위한 표시 키 입력 신호를 제공하는 키 입력 수단;

상기 키 입력 수단의 표시 키 입력 신호에 따라 현재 측정된 또는 이전에 측정되어 저장 수단에 저장된 지하수의 수질 또는 수위 데이터를 상기 제어 수단의 제어에 따라 표시하는 표시 수단; 및

상기 제어 수단으로 구동 전원을 공급하는 전원 공급 수단을

더 포함하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
제5항에 있어서,

상기 표시 수단은,

사용자의 선택에 따라 이전에 측정된 수질 또는 수위 데이터의 변화량을 그래프 형태로 출력하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
제5항에 있어서,

상기 표시 수단은,

현재 측정된 또는 이전에 측정되어 저장 수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 값을 디스플레이하는 LCD; 및

현재 측정된 또는 이전에 측정되어 저장 수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 프린트하는 프린터를 포함하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
제5항에 있어서,

상기 전원 공급 수단은,

AC 공급라인에 연결되어 공급되는 AC전원을 일정 레벨의 DC 전압으로 변환하는 AC/DC 변환부;

상기 AC/DC 변환부에서 변환된 DC 전압을 밧데리에 충전하는 충전 회로부; 및

상기 밧데리에서 출력되는 전압을 부하 변동에 관계없이 일정한 전압으로 유지시켜 상기 제어 수단으로 공급하는 복수의 정전압 회로부를

포함하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
제1항 또는 제8항에 있어서,

상기 제어 수단은,

a) 상기 감지 수단으로부터 감지된 지하수의 수질 및 수위 감지 신호에 따라 지하수의 수질 및 수위 값을 결정하여 상기 저장 수단에 저장하고,

b) 사용자의 데이터 전송 키 입력 신호 또는 중앙 관제 시스템의 데이터 요구 신호에 따라 현재 또는 이전에 측정되어 상기 저장 수단에 저장되어 있는 지하수의 수질 및 수위 데이터를 상기 통신 수단으로 제공하며,

c) 상기 전원 공급 수단의 복수의 정전압 회로부 중 일 정전압 회로부에서 제공되는 전압에 따라 구동되어 사용자에 의해 지하수 및 수위 측정 키 입력신호에 따라 다른 정전압 회로부에서 공급되는 전압이 상기 통신 수단으로 공급될 수 있도록 스위칭 제어신호를 제공하는 제어부; 및

상기 제어부에서 제공되는 스위칭 제어 신호에 따라 상기 정전압 회로부에서 공급되는 전압을 상기 통신 수단 및 감지 수단의 구동 전원으로 출력하는 스위칭부를

포함하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
제1항 또는 제9항에 있어서,

상기 통신 수단은,

상기 감지 수단에서 감지된 지하수의 수질 또는 수위 감지 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부;

상기 제어 수단의 스위칭부를 통해 출력되는 전압을 상기 감지 수단의 구동 전압 레벨로 변환하여 출력하는 전압 변환부;

상기 제어 수단으로부터 제공되는 현재 또는 이전에 측정되어 상기 저장 수단에 저장되어 있는 지하수의 수질 및 수위 데이터를 중앙 관제 시스템으로 전송하는 전송부; 및

상기 중앙 관제 시스템으로부터 수질 또는 수위 데이터 요구 신호를 수신하여 상기 제어 수단으로 제공하는 수신부를

포함하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
휴대용 지하수 수질/수위 관측 장치를 원격 제어하는 중앙 관제 시스템에 있어서,

상기 휴대용 지하수 관측 시스템으로 네트워크를 통해 지하수 수질 및 수위를 측정하기 위한 제어신호 및 측정된 수질 및 수위 데이터의 요구 신호를 전송하는 전송부;

상기 전송한 요구 신호에 따라 휴대용 지하수 관측 시스템으로부터 네트워크를 통해 전송되는 현재 또는 이전에 측정된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 수신하는 수신부; 및

상기 수신된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 사용자의 선택에 따른 형식으로 디스플레이하는 디스플레이부를

포함하는 중앙 관제 시스템.
지하수의 수질 및 수위를 관측하는 휴대용 관측 시스템에 있어서,

공급되는 AC 전원을 DC전원으로 변환하여 밧데리에 충전시킨 후, 사용자의 선택에 따라 구동 전원을 공급하는 전원 공급부;

상기 밧데리에 충전된 충전 전압을 검출하는 전압 검출부;

제공되는 감지 제어 신호에 따라 설정된 시간 동안 주기적으로 관측 정내 지하수의 수질 및 수위를 선택적으로 감지하는 감지 수단;

상기 감지 수단으로부터 감지된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 시간대별로 순차적으로 저장하는 저장 수단;

상기 감지 수단으로부터 감지된 현재 또는 이전에 측정되어 저장수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 중앙 관제 시스템으로 네트워크를 통해 전송하는 통신 수단;

현재 또는 이전에 측정되어 저장 수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 데이터 및 밧데리의 충전량을 단계적으로 표시하는 표시 수단;

a) 사용자의 데이터 전송 키 입력 신호 또는 중앙 관제 시스템의 데이터 요구 신호에 따라 현재 또는 이전에 측정되어 상기 저장 수단에 저장되어 있는 지하수의 수질 및 수위 데이터를 상기 전송 수단으로 제공하고,

b) 상기 전압 검출부에서 검출된 밧데리 충전 전압을 체크하여 상기 표시 수단에 밧데리의 충전량의 변화를 단계적으로 표시하도록 제어하는 제어 수단을

포함하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
제12항에 있어서,

상기 표시 수단은,

사용자의 선택에 따라 이전에 측정된 수질 또는 수위 데이터의 변화량을 그래프 형태로 출력하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
제12항에 있어서,

상기 표시 수단은,

현재 측정된 또는 이전에 측정되어 저장 수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 값을 디스플레이하는 LCD; 및

현재 측정된 또는 이전에 측정되어 저장 수단에 저장된 지하수의 수질 및 수위 데이터를 프린트하는 프린터를 포함하는 휴대용 지하수 관측 시스템.
제12항에 있어서,

상기 전원 공급 수단은,

AC 공급라인에 연결되어 공급되는 AC전원을 일정 레벨의 DC 전압으로 변환하는 AC/DC 변환부;

상기 AC/DC 변환부에서 변환된 DC 전압을 밧데리에 충전하는 충전 회로부; 및

상기 밧데리에서 출력되는 전압을 부하 변동에 관계없이 일정한 전압으로 유지시켜 상기 제어 수단으로 공급하는 복수의 정전압 회로부를

포함하는 휴대용 지하수 관측 시스템.