KR200364553Y1

KR200364553Y1 - 소형하천 댐의 수문조절장치

Info

Publication number: KR200364553Y1
Application number: KR20-2004-0021509U
Authority: KR
Inventors: 김민수
Original assignee: 주식회사 선엔지니어링
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2004-10-15

Abstract

본 고안은 소형하천 댐의 수문조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게로는 센서와 자동수문제어기를 이용한 수문의 자동구동에 따른 지능적인 수문관리에 주안점을 둔 소형하천 댐의 수문조절 장치에 관한 것이다.

본 고안은 수문의 절대위치(열림각)가 셋팅된 센서, 그리고 이 센서는 수위를 측정하는 수위감지센서 및 수문감지센서로 구성되고 센서의 감지를 받아 수문멈춤장치 및 수문기립장치를 작동하는 수문자동제어기로 구성된 일련의 자동화 시스템을 그 해결과제로 하고 있다.

본 고안은 종래 기계식 수문조절장치에서 자동화되지 못한 부분을 자동화함으로써 과학적인 수문관리 수단을 제공하고 또한 수문관리에 따른 인력의 감소를 기대하고 있다.

Description

소형하천 댐의 수문조절장치{A floodgate regulation system for a small waterways dam}

일반적으로 댐은 대부분 대형하천에 집중되어 있으나 최근에 수자원의 부족, 환경문제 및 농업용수의 관리등 기반시설을 위한 소형하천 댐의 건설에 대한 필요성이 인정되고 있다.

특히, 계절에 따라 강수량의 변화가 심한 우리나라의 경우 수자원 관리가 매우 중요하며 이에 따른 소형댐의 효과적인 수문관리가 요구된다.

소형댐의 수문관리에 관한 종래기술은 플로트를 이용한 수문의 자동조절구성으로써 그 자동화의 범위가 극히 제한적이다. 종래기술은 일단의 기어박스로부터 막대 및 와이어로 연결되는 플로트와 수문의 연동구조로써 수위가 상승하면 플로트가 올라가면서 이와 연결된 막대가 기어박스내의 치차를 구동시키게 되고 구동되는 치차가 이와 연결된 와이어를 풀어줌으로써 수문을 하강(회동)하여 방류케 한다.

상기한 기술적 구성은 도 2의 블록도와 같이 정리될 수 있는데, 즉 이와 같은 종래의 구조는 수문의 절대 위치 측정이 미흡하고, 특히 수문의 기립에 있어서는 핸들조작에 의한 체력의 소모가 초래되고 있다.

물론 모터 등 동력의 제공도 생각할 수 있으나 수문의 정역작동에 따른 클러치의 구성이 요구되므로 인력을 전혀 배제할 수는 없다.

도 1은 본 고안의 블럭도

도 2는 종래 구성의 블럭도

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 센서본체 2 : 수위측정센서 3 : 수문위치센서

4 : 마이크로 프로세서 5 : 자동수문 제어기 6 : 수문멈춤장치

7 : 수문기립장치 8 : 기어박스 9 :수문

이하, 본 고안의 구성을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 시스템을 나타낸 블록도이다.

본 고안은 수위를 감지하는 수위측정센서(2)와 수문의 위치를 감지하는 수문위치센서(3)를 통합적으로 운용하는 센서본체(1)와, 마이크로프로센서(4) 및 제어스위치로 입력되는 자동수문제어기(5), 그리고 이 자동수문제어기(5)에 의해 선택적으로 작동하는 수문멈춤장치(6)와 수문기립장치(7)가 기어박스(8)로 연동되고 기어박스(8)는 다시 수문(9)과 연동되는 일련의 관련시스템으로 구성된다.

센서본체(1)의 위치는 수위를 감지할 수 있는 어떠한 위치도 관계없으나 비접촉식 거리센서를 사용할 경우 수면에서 직교로 위치한 안전한 장소가 된다.

본 고안에서 기존의 플로트를 사용할 수 있는데 이때에는 플로트에 연결된 기존의 막대에 엔코더와 같은 위치측정센서를 부착한다.

센서본체(1)의 수문위치센서(3)는 항상 수문의 절대위치를 감지하는데 이와 같은 수문의 절대위치는 수문이 현재 얼마나 하강한 상태(회동각)인가를 말한다.

절대값을 측정하는 이유는 시스템의 온,오프시 초기값들을 셋팅해야 하는데 수문의 경우 함부로 움직일 수 없기 때문이다.

수문은 기어박스(8)와 연동되어 있고 저부힌지를 편축으로 하여 회동하는 일반적인 구조를 취한다. 즉 기어박스(8)는 수문의 힘이 너무 크기 때문에 힘을 주이기 위해 감속기어를 반복사용한 구조이며 수문(9)과 수문멈춤장치(6) 및 수문기립장치(7)와 연결되어 있다.

자동수문제어기(5)는 센서본체가 감지한 신호를 마이크로프로세서(4)를 통하여 입력을 받는다. 이는 입력된 데이터를 통해 계산하고 수문멈춤장치(6) 및 수문기립장치(7)를 구분동작시키도록 한다.

수문기립장치(7)의 작동시 먼저 모타를 켜는 동작을 하기 위해 전자석 스위치를 온(ON) 시킬 수 있는 인풋 및 아웃풋(I/O)이 필요하고 또 모타의 동력을 기어박스(8)에 전달하여 수문을 기립시키기 위해 전자식 크러치를 구동하는 인풋 및 아웃풋(I/0)을 갖게 된다.

마이크로 프로세서(4)에서의 제어스위치는 스위치 보드롬(ROM)에 들어 있다. 또 자동수문제어기(5)로 의 센서입력을 디지탈 신호로 입력받는다.

전술한 바와 같이 수위의 변화를 센서본체(1)가 감지하여 그 신호를 마이크로 프로세서(4)에 의해 자동수문제어기(5)로 보내면 자동수문제어기(5)는 현재의 수위와 그 시간까지의 수위변화를 통해 위험요소 혹은 수위변화를 예측하게 되고 그에 따른 수문(9)을 제어하게 된다.

상기 센서본체(1)는 수위를 측정하기 위한 수위측정센서(2)와 수문의 절대위치를 측정하기 위한 수문위치센서(3)로 구성되어 있는 바, 자동수문제어기(5)에 정보를 제공하고 이어 수문멈춤장치(6) 또는 수문기립장치(7)를 통해 수문(9)을 작동시킨다. 수문멈춤장치(6)는 수문의 하강속도를 줄여주어 기계장치를 보호하는 감속기와 수문이 멈출수 있도록 잡아주는 브레이크로 구성된다.

이것은 자동수문제어기(5)의 명령에 의해 수문(9)을 내리거나 멈추는 동작을 하게 된다.

따라서 수위를 하강시킬 필요가 있을 경우 수위측정센서(2)로 부터 입력된 신호가 자동수문제어기(5)로 전달되고 자동수문제어기(5)는 이를 판독하여 수문멈춤장치(6)를 동작시킨다. 이에 따라 수문멈춤장치(6)가 해지되고 이때 수문(9)은 수압과 자체중량에 의해 하방으로 회동하고 지시된 원하는 위치에서 멈추도록 한다.

한편 수문(9)을 다시 복원시켜야 할 경우 수문기립장치(7)에 기립명령을 내림으로써 수문(9)은 상방으로 회동하여 기립하게 된다.

수문기립장치(7)는 전자석클러치, 원동기, 전자식스위치 등으로 구성되어 필요시 수문을 원하는 위치까지 끌어오리는 역할을 하게 된다. 이 장치 역시 자동수문제어기(5)에 의해 제어된다.

수문(9)을 올릴 때는 먼저 전자식 스위치에 의해 원동기의 동작이 시작되고 전자식클러치에 의해 동력이 수문에 전달되어 수문이 올라가도록 되어 있다.자동수문제어기(5)는 전자식스위치와 전자석클러치를 제어함으로써 원하는 동작을 할 수 있다.

자동수문제어기(5)는 전술한 바와 같이 센서본체, 수문멈춤장치(6)의 수문기립장치(7)등을 통하여 전체 수문시스템을 제어하는 역할을 한다.

자동수문제어기(5)는 마이크로 프로세서(4), 제어스위치 및 인풋, 아웃풋 등과 관련 구성으로 되는 바, 마이크로 프로세서는 필요한 계산, 제어 등을 담당하게 되고 제어 스위치는 수문이 설치된 지형, 기후에 따라 쉽게 최적화될 수 있도록 한다.

인풋 및 아웃풋은 센서본체(1)의 신호를 받고 수문멈춤장치(6), 수문기립장치(7) 등을 제어할 수 있도록 하는 기능을 갖는다.

이상과 같은 본 고안은 수위의 변동에 따른 지능적인 수문관리로 수자원을 효과적으로 관리하고, 특히 센서감지와 수문자동제어기로 이어지는 수문조절의 완전 자동화를 이룩함으로써 기계식이 갖는 기능 및 조작의 한계를 극복하고 불필요한 인력의 낭비를 막는 효과를 갖게되는 매우 유용한 고안이다.

Claims

수위를 감지하는 수위측정센서(2)와 수문의 위치를 감지하는 수문위치센서(3)를 통합적으로 운용하는 센서본체(1)와, 마이크로프로센서(4) 및 제어스위치로 신호가 입력되는 자동수문제어기(5), 그리고 이 자동수문제어기에 의해 선택적으로 작동하는 수문멈춤장치(6)와 수문기립장치(7)가 기어박스(8)로 연동되고 기어박스(8)는 다시 수문(9)과 연동되는 일련의 관련시스템을 특징으로 하는 소형 하천 댐의 수문조절장치.