KR200325462Y1 - 간이상수도용 저수조의 무선원격수위조절장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 지하수 또는 저수지 와 같은 상수원(21)의 물을 펌핑하여 원격지에 있는 저수조(3)에 저수하여 사용자에게 급수하는 간이상수시설에 있어서 저수조(3)내의 수위가 적정범위에 있도록 제어할 수 있도록 한 간이상수도용 저수조(3)의 무선원격 수위조절장치에 관한 것으로,

본 고안은 상기 저수조(3)내에 설치되어 수위의 상한 및 하한을 감지하기 위한 수위감지센서(4,5)와; 수위감지센서(4,5)의 신호를 받아 저수조(3)의 수위상태를 파악하여 신호를 송출하는 이중화된 송신제어회로(7,8)를 갖는 무선송신기(6)와; 무선송신기(6)로부터 신호를 수신하여 물을 펌핑하는 모터펌프(1)의 구동 여부를 제어할 수 있도록 이중화된 송수신제어회로(12,13)를 갖는 펌프제어기(10)와; 상기 펌프제어기(10)에서 송출되는 무선신호를 수신하여 해당사항을 관리자 등에게 전화로 통보하는 전화통보수신기(23)와; 비상사태발생시 비상급수를 위해 타이머(18)가 구비된 수동작동장치(19)로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

간이상수도용 저수조의 무선원격수위조절장치{Remote Level Control System in the Water tank}

본 고안은 간이상수도용 저수조의 무선원격 수위조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지하수 또는 저수지 와 같은 상수원의 물을 펌핑하여 원격지에 있는 저수조에 저수하여 사용자에게 급수하는 간이상수도시설에 있어서 저수조내의 수위가 적정범위에 있도록 제어하는 저수조의 무선원격 수위조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 상수도가 보급되지 않은 농어촌 지역이나 산간 벽지에서는 지하수 또는 지표수를 끌어올려 저수조에 저장한 후, 이를 원거리에 산재해 있는 가옥에 급수하는 간이상수도 시설을 이용하고 있다. 대부분의 간이상수도시설은 상수원으로 부터 물을 펌핑하는 모터펌프와; 상기 모터펌프에서 펌핑되는 물을 급수하는 급수배관과; 상기 급수배관으로부터 공급되는 물을 저수하는 저수조와; 수위감지센서의 신호에 따라 상기 모터펌프를 제어하는 콘트롤러로 구성되어 있어 저수조의 수위가 상.하한의 적정범위에 들도록 모터펌프의 작동을 제어하여 저수조의 수위가 일정범위내에서 유지되도록 하고 있다. 또한 대부분의 경우 산재해 있는 여러 가옥에 대한 용이한 급수를 위해 저수조는 지대가 높은 곳에 위치하므로 모터펌프가 설치된 상수원으로부터 다소 멀리 떨어진 위치에 설치되는 것이 보통이다.

이와 같이 사용하게 되는 종래의 간이상수도 시설은 상수원의 모터펌프와 저수조간에 유선선로를 이용하여 모터펌프를 제어하도록 되어 있거나, 급수배관에 급수되는 물의 유속을 감지하는 유속감지수단 또는 물의 압력상태를 감지하는 압력감지수단을 구비하여 저수조에 공급되는 압력이나 물의 흐름상태로 모터펌프를 제어하도록 한 것이 있는가 하면, 또한 상수원의 모터펌프에 구비되는 콘트롤러의 내부에 무선수신부를 두고 수위감지수단으로 부터 감지된 신호에 따라 무선신호를 송신하는 무선 송신부를 구성하여, 상기 무선 송신부로 부터 송신되는 신호를 무선 수신부에서 수신하여 모터펌프 구동을 제어하도록 한 것이 있었다.

상기의 유선선로를 이용하는 경우 산사태나 홍수, 땅파기 등에 의해 잦은 단선, 단락 또는 누수 등으로 정상적인 동작을 하지 못하게 되는가 하면, 상기 잦은 고장으로 인하여 수리 및 유지 보수에 따른 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

상기의 유속 또는 압력감지수단을 사용하는 경우 직접적으로 가해지는 물의 작용에의하여 동작을 하게 되므로 배관이 노후되었거나 펌핑된 물에 이 물질이 많이 함유된 경우, 상기 이 물질이 유속 또는 압력감지수단이 정상적으로 동작하는데 지장을 줄뿐만 아니라 잦은 고장을 유발시키는 문제점이 있었다.

반면에 상기의 송수신되는 무선신호를 이용하는 경우 상기 저수조의 무선송신기나 펌프제어기의 무선 수신부가 오작동을 일으키거나 고장났을 경우 저수조에 물을 저수하지 못하게 되거나, 혹은 저수조의 물이 범람하는 경우가 발생되어 사용자는 급수를 받지 못하는 곤란에 빠질 수 있고 원거리에 위치해 있는 상수원의 모터펌프와 저수조의 이상 유무를 수시로 점검해야하는 번거로움이 있었다. 특히 저수조의 수위를 적정범위로 조절하는 것은 해당주민의 일상생활을 영위하는 데 필수적인 사항으로 무엇보다도 신뢰성 및 유지보수성이 고려되어야 하나 상기 무선신호를 이용하는 고안들은 이를 간과하고 있어 부품의 열화 및 파손에 의해 회로가 고장나면 급수중단으로 이어지기 때문에 주민의 불편과 불신을 야기하는 문제점을 안고 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 상수원(21)의 모터펌프(1)와 물을 저수하는 원거리의 저수조(3)간에 무선으로 신호를 송수신하여 모터펌프(1)를 제어하는 데 있어서 무선송신기(6)와 펌프제어기(10)의 제어회로를 이중화하여 정상작동시는 이를 비교 확인하여 모터펌프(1) 제어의 신뢰성을 높이고, 한 회로가 고장일 때 다른 한 회로만으로도 급수할 수 있도록 하여 단수를 예방하고 유지보수 기간동안 사용자의 불편을 최소화할 수 있는 여분을 제공하며, 장치고장으로 인한 비상사태발생시타이머(18)에 의한 수동동작이 가능하도록 고안된 신뢰성 있는 간이상수도용 저수조의 무선원격수위조절장치를 제공하고자 하는데 있다. 또한 가정에 설치된 전화통보수신기(23)로 장치의 정상동작여부를 파악하게 하고 이상상태 발생시 해당내용을 마을이장, 관리자 및 담당공무원에게 전화로 통보할 수 있게 함으로써 이상상황에 신속하게 대처하고 사용자의 불편을 해소하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 고안은 상수원(21)으로 부터 물을 펌핑하는 모터펌프(1)와; 상기 모터펌프(1)에서 펌핑되는 물을 급수하는 급수배관(2)과; 상기 급수배관(2)으로부터 공급되는 물을 저수하는 저수조(3)로 구성되는 간이상수도 시설에 있어서 저수조(3)내에 수위의 적정범위를 지시하는 상한 과 하한의 수위감지센서(4,5)와; 상기 수위감지센서(4,5)의 신호를 받아들여 수위상태를 나타내는 무선신호를 송출하는 송신제어회로(7,8)가 이중화된 무선송신기(6)와; 상기 무선송신기(6)의 무선신호를 수신하여 모타펌프(1)를 제어하고 장치의 작동상태를 외부로 송출하는 송수신제어회로(12,13)가 이중화된 펌프제어기(10)와; 상기 무선송신기(6)에 전원을 공급하는 축전지(17)와; 상기 축전지(17)를 충전하는 태양전지(15)로 구성된 것으로 상기 펌프제어기(10)에서 송출되는 무선신호를 수신하여 해당사항을 관리자 등에게 전화로 통보하는 전화통보수신기(23)와; 상기 펌프제어기(10)에 내장되어 장치 고장시 타이머(18)에 의해 수동으로 비상 급수할 수 있는 수동작동장치(19)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

그러므로 본 고안은 내구성과 신뢰성이 생명인 저수조(3)의 무선원격수위조절장치에 있어서 실외설치로 인한 고온 및 저온환경에 의해 발생할 수 있는 제어회로 부품의 열화로 야기될 지 모르는 고장의 염려를 최소화하기 위해 각각의 송수신회로를 이중화하여 신뢰성을 배가하였으며 이상상태 발생시 사용자 가정에 설치된 전화통보수신기(23)로 관리자뿐만 아니라 마을이장 등 관련자들에게 이상상황을 조기에 파악할 수 있도록 함으로써, 신속하게 조치를 취할 수 있어 장시간 방치로 인한 장치 수명 저하를 사전에 예방하고 유지보수로 인한 사용자의 불편을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

도 1 은 본 고안의 설치 상태도,

도 2 는 본 고안의 무선송신기 구성도,

도 3 은 본 고안의 펌프제어기 구성도,

도 4 은 본 고안의 전화통보수신기 구성도,

도 5 는 본 고안의 수동작동장치 구성도

도 6 은 본 고안의 슈퍼콘덴서 설치도

도 7 은 본 고안의 전화통보수신기 설치예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1; 모터 펌프 2; 급수배관

3; 저수조 4; 상한수위감지센서

5; 하한수위감지센서 6; 무선송신기

7; 제1송신제어회로 8; 제2송신제어회로

9; 송신안테나 10; 펌프제어기

11; 무선수신부 12; 제1송수신제어회로

13; 제2송수신제어회로 14; 송수신안테나

15; 태양전지 16; 슈퍼콘덴서

17; 축전지 18; 타이머

19; 수동작동장치 20; 개폐기

21; 상수원 22; 무선송신부

23; 전화통보수신기 24; 송신기중앙처리장치

25; 제어기중앙처리장치 26; 전원장치

27; SSR 28; 수동작동스위치

29; 수신회로 30; 표시부

31; 전화통보회로 32; 정상동작램프

33; 이상동작램프

이하 첨부되는 도면에 의거 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안의 설치 상태도이고 도 2 는 본 고안의 무선송신기(6) 구성도이며, 도 3 은 본 고안의 펌프제어기(10) 구성도로서 저수조(3)로부터 원거리에 있는 상수원(21) 지역에 설치되는 모터펌프(1)와; 상기 모터펌프(1)로부터 펌핑된 물을 저수조(3)로 급수하는 급수배관(2)과; 상기 급수배관(2)을 통해서 공급되는 물을 저수하는 저수조(3)로 구성되는 일반적인 간이상수도 시설에 있어서 상기 저수조(3)내에 설치되어 수위의 적정범위를 지시하는 상한 과 하한의 수위감지센서(4,5)와; 상기 수위감지센서(4,5)의 신호를 받아들여 수위상태를 나타내는 무선신호를 송출하는 송신제어회로(7,8)가 이중화된 무선송신기(6)와; 상기 무선송신기(6)의 무선신호를 수신하여 모타펌프(1)를 제어하고 장치의 작동상태를 외부로 송출하는 송수신제어회로(12,13)가 이중화된 펌프제어기(10)와; 상기 무선송신기(6)에 전원을 공급하는 축전지(17)를 충전하는 태양전지(15)로 구성되며 관리의 효율성을 위해 상기 펌프제어기(10)에서 송출되는 무선신호를 수신하여 해당사항을 관리자 등에게 전화로 통보하는 전화통보수신기(23)와; 상기 펌프제어기(10)에 내장되어 장치 고장시 타이머(18)에 의해 수동으로 비상 급수할 수 있는 수동작동장치(19)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기 무선송신기(6)는 상기 저수조(3) 상에 장착되며 저수조(3)내의 수위감지센서(4,5)로부터 감지되는 수위신호를 입력받아 소정의 알고리즘으로 코드를 실어 일정시간 간격으로 신호를 출력하는 송신기중앙처리장치(24)와; 상기 송신기중앙처리장치(24)가 각기 내장되어 출력신호에 따라 무선신호를 송출하는 제1송신제어회로(7) 및 제2송신제어회로(8)와; 외부에 장착되어 무선신호를 상기 펌프제어기(10)로 전파하는 송신안테나(9)와; 전원공급을 위한 축전지(17)로 구성된다.

상기 각 송신제어회로(7,8)는 정상동작의 경우 태양전지(15) 및 축전지(17)의 전원을 이용하지만 비상시 일정기간 전원을 공급할 수 있도록 하기 위해 도 6과 같이 다수개의 슈퍼콘덴서(16)가 일측에 구비되어 있다.

상기 펌프제어기(10)는 외부로 돌출 되어 무선신호를 송수신하는 송수신 안테나(14)와; 상기 무선송신기(6)의 무선신호를 수신하여 모타펌프(1) 제어신호를 출력하고 장치의 작동상태를 외부로 송출하는 이중화된 송수신제어회로(12,13)와; 상기 송수신제어회로(12,13)에서 출력되는 모타펌프(1) 제어신호에 따라 전원을 스위칭 하는 SSR(27)과; 상기 SSR(27)로부터 전원을 공급받아 상기 모터펌프(1)를 온/오프 구동하는 개폐기(20)와; 장치고장시 타이머(18)에 의해 물을 펌핑하는 수동작동장치(19)와; 교류전원을 입력받아 직류전원으로 변환하는 전원장치(26)로 구성된다.

상기 송수신제어회로(12,13)는 상기 송수신안테나(14)를 통해 무선송신기(6)의 무선신호를 수신하는무선수신부(11)와; 무선수신부(11)로부터 신호를 입력받아 소정의 알고리즘에 따라 상기 모터 펌프(1)의 온/오프 구동 제어를 위한 신호를 출력하고 이상상태를 인지하여 해당신호를 출력하는 제어기중앙처리장치(25)와; 이상상태 발생시 상기 중앙처리장치에서 출력되는 소정의 이상신호를 입력받아 전화통보수신기(23)로 무선신호를 송출하는 무선송신부(22)로 구성된다.

상기 무선신호의 송수신은 통달거리 확장 및 신뢰성 제고 면에서 미약전파 대신 소출력 FM 대역의 고유주파수를 사용한다.

상기 수동작동장치(19)는 도 5와 같이 상기 개폐기(20)와 병렬로 연결되어 수동작동스위치(28)를 켜면 타이머(18)에 세팅된 프로그램에 따라 물을 펌핑하도록 구성된다.

상기 수위감지센서(4,5)는 상한 또는 하한에 수위가 도달하였을 때 전기적인 접점이 스위칭 되는 통상의 제품이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 전화통보수신기(23)는 시중에서 상용으로 구입이 용이한 제품으로 상세한 설명은 생략하지만 이해를 돕기 위해 구성을 살펴보면 도 4에서와 같이 상기 펌프제어기(10)로부터 송출되는 무선신호를 수신하는 수신회로(29)와; 상기 모터 펌프(1), 수위감지센서(4,5), 무선송신기(6) 및 펌프제어기(10)의 작동상태를 나타내는 표시부(30)와; 이상 발생시 이상상태를 미리 입력된 관리자, 마을이장 또는 담당공무원의 전화번호로 해당 메시지를 자동으로 통보해 주는 전화통보회로(31)로구성된다. 상기의 전화통보수신기(23)는 펌프제어기(10)가 설치된 인근의 사용자 가정에 설치된다.

상기와 같이 구성되는 본 고안의 작동상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

저수조(3)상에 설치된 무선송신기(6)의 제1송신제어회로(7)와 제2송신제어회로(8)에 각기 내장된 송신기중앙처리장치(24)는 수위감지센서(4,5)를 소정의 주기로 체크하며 소정의 시간간격으로 펌프제어기(10)로 정상작동중이라는 코드를 실어 무선신호를 송출한다. 수위감지를 체크하는 동안 하한수위감지센서(5)가 감지되면 제1송신제어회로(7)와 제2송신제어회로(8)의 송신기중앙처리장치(24)는 펌프(1)를 작동하여 펌핑하라는 코드를 실어 소정의 시간간격으로 무선신호를 송출한다. 마찬가지로 수위감지를 체크하는 동안 상한수위감지센서(4)가 감지되면 송신기중앙처리장치(24)는 펌프(1)의 작동을 중지하라는 코드를 실어 소정의 시간간격으로 무선신호를 송출한다. 여기서 상기 코드에는 제1송신제어회로(7)와 제2송신제어회로(8)를 구별할 수 있도록 코드를 구성한다. 또한 송신기중앙처리장치(24)는 하한수위감지센서(5)가 감지된 시점부터 상한수위감지센서(4)가 감지될 때까지의 펌핑시간을 체크하여 내부에 저장한다. 마찬가지로 상한수위감지센서(4)가 감지된 시점부터 하한수위감지센서(5)가 감지될 때까지의 급수시간을 체크하여 내부에 저장한다. 이와 같이 저장된 시간들은 데이터베이스화하여 소정의 알고리즘으로 표준펌핑시간과 표준급수시간을 산정하여 수위감지센서(4,5)의 정상작동여부를 진단하는 데 활용한다. 표준펌핑시간이 지나도 상한수위감지센서(4)가 감지되지 않으면 모타펌프(1)를 비상 정지시키고 이를 송신기중앙처리장치(24)에 저장하고 이와 같은 현상이 수회반복되면 상한수위감지센서(4)가 고장이라는 경보신호를 송출한다. 마찬가지로 표준급수시간이 지나도 하한수위감지센서(5)가 감지되지 않으면 모타펌프(1)를 작동하여 비상 펌핑하고 이를 송신기중앙처리장치(24)에 저장하고 이와 같은 현상이 수회 반복되면 하한수위감지센서(5)가 고장이라는 경보신호를 송출한다. 여기서 표준펌핑시간과 표준급수시간은 제어의 실효성을 위해 알고리즘에 따라 가감하여 이용할 수 있다. 상기 제1송신제어회로(7)와 제2송신제어회로(8)는 태양전지(15)와 축전지(17)로부터 전원을 공급받아 작동하며 장기간의 우기 및 폭설로 인해 자가발전이 곤란한 경우나 태양전지(15) 및 축전지(17)에 이상이 있는 경우 병렬로 연결된 다수개의 슈퍼콘덴서(16)를 이용하여 일정기간 비상신호를 송출한다.

펌프제어기(10)의 무선수신부(11)는 저수조(3)상에 설치된 무선송신기(6)의 무선신호를 수신하여 제어기중앙처리장치(25)에 입력하고 제어기중앙처리장치(25)는 이를 해석하여 그 결과에 따라 SSR(27)에 제어신호를 출력한다. 개폐기(20)는 SSR(27)의 스위칭 전원을 인가 받아 전원을 개폐하여 모타펌프(1)의 작동을 제어한다. 제어기중앙처리장치(25)는 입력된 정보가 정상작동중 또는 경보신호로 판단되면 곧바로 내부의 무선송신부(22)를 통해 해당내용을 나타내는 코드를 실어 전화통보수신기(23)로 송출한다. 또한 제어기중앙처리장치(25)는 수신된 무선신호를 체크하여 저수조(3)상에 설치된 무선송신기(6)의 제1송신제어회로(7)와 제2송신제어회로(8)의 정상작동여부를 소정의 알고리즘으로 판독하고 이러한 현상이 수회 반복되면 무선송신부(22)를 통해 해당경보내용을 나타내는 코드를 실어 전화통보수신기(23)로 송출한다. 이와 같은 작동은 펌프제어기(10)의 제어회로가 제1송신제어회로(12)와 제2송신제어회로(13)로 이중화되어 있으므로 소정의 시간 간격을 두고 각각 발생한다.

전화통보수신기(23)는 도 7에서 예시하는 바와 같이 설치되어 펌프제어기(10)의 무선송신부(22)에서 송출되는 신호를 수신하여 이를 해석하고 그 결과에 따라 정상이면 표시부(30)에 정상동작 램프(32)를 On하고, 경보라고 판단되면 이상동작 램프(33)를 깜박이도록 한 후 해당경보내용을 미리 입력된 전화번호로 미리 입력된 메시지를 전화 통보한다. 또한 소정의 기간 동안 정상작동 신호 또는 경보신호가 수신되지 않으면 펌프제어기(10)의 고장으로 인지하여 해당 메시지를 관리자에게 전화 통보한다. 관리자는 이를 인지하여 수동작동장치(19)를 가동하면 타이머(18)에 의해 펌프(1)를 주기적으로 제어하도록 함으로써 유지보수 기간동안 한시적으로 비상급수가 가능하다. 여기서 전화통보수신기(23)는 시중에서 쉽게 구입하여 사용 가능한 것으로 상세한 설명은 불필요하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 내구성과 신뢰성이 생명인 저수조(3)의 무선수위조절장치에 있어서 실외설치로 인한 열악한 고온 및 저온환경에 의해 발생할 수 있는 제어회로 부품의 열화 및 부분 고장 등으로 야기될 지 모르는 고장의 염려를 최소화하기 위해 각각의 제어회로를 이중화하여 신뢰성이 배가되는 효과가 있을 뿐만 아니라 이상상태 발생시 사용자 가정에 별도로 설치된 전화통보수신기(23)로 관리자뿐만 아니라 마을이장 등 관련자들에게 이상상황을 조기에 파악할 수 있도록 함으로써, 신속하게 조치를 취할 수 있어 장시간 방치로 인한 장치 수명저하를 사전에 예방하고 유지보수로 인한 사용자의 불편을 최소화할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (4)

1. 상수원(21)으로 부터 물을 펌핑하는 모터펌프(1)와; 상기 모터펌프(1)에서 펌핑되는 물을 급수하는 급수배관(2)과; 상기 급수배관(2)으로부터 공급되는 물을 저수하는 저수조(3)로 구성되는 간이상수도 시설에 있어서 저수조(3)내에 수위를 감지하는 상한 과 하한의 수위감지센서(4,5)와; 상기 수위감지센서(4,5)의 신호를 받아들여 무선 신호를 송출하는 송신제어회로(7,8)가 이중화된 무선송신기(6)와; 상기 무선송신기(6)의 무선신호를 수신하여 모타펌프(1)를 제어하고 장치의 작동상태를 외부로 송출하는 송수신제어회로(12,13)가 이중화된 펌프제어기(10)와; 상기 무선송신기(6)에 전원을 공급하는 축전지(17)를 충전하는 태양전지(15)로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 간이상수도용 무선원격 수위조절장치
2. 제 1 항에 있어서 상기 펌프제어기(10)에서 송출되는 무선신호를 수신하여 해당사항을 관리자 등에게 전화로 통보하는 전화통보수신기(23)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 간이상수도용 무선원격 수위조절장치.
3. 제 1 항에 있어서 비상시 일정기간 전원을 공급할 수 있도록 상기 각 송신제어회로(7,8)의 일측에 구비된 다수개의 슈퍼콘덴서(16)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 간이상수도용 무선원격 수위조절장치.
4. 제 1 항에 있어서 상기 펌프제어기(10)에 내장되어 장치 고장시 비상급수를 위해 타이머(18)가 구비된 수동작동장치(19))를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 간이상수도용 무선원격 수위조절장치.