KR20040076961A

KR20040076961A - 배관상태 원격감시시스템

Info

Publication number: KR20040076961A
Application number: KR1020030012297A
Authority: KR
Inventors: 주광탁; 성준식; 박영렬
Original assignee: 주식회사 삼천리
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-04
Also published as: KR100495537B1

Abstract

본 발명은 배관상태 원격감시시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 가스배관망중에서 도시가스공급압을 조정하는 정압기로부터 가스수용가에 연결되는 도시가스배관의 상태를 원격지에서 감시하고 배관손상 및 가스누출 등의 대형사고 발생을 미연에 방지할 수 있는 배관상태 원격감시시스템에 관한 것이다.

본 발명의 배관상태 원격감시시스템은, 상황실(80)에 위치하며 단말측정장치에 의하여 검출된 데이터를 이용하여 가스배관상태를 검출하고 이상사태발생시에 비상출동, 밸브차단 및/또는 정압기의 압력제어명령을 출력하는 중앙제어장치(110)와, 상기 중앙제어장치(110)로부터 제어명령을 입력받고 검출데이터를 전송하는 신호발생전달장치(130)와, 매설된 배관(10)을 통하여 상기 신호발생전달장치(130)로 신호를 전송하는 접속중앙장치(140)와, 매설된 배관(10)을 통하여 상기 접속중앙장치(140)로 측정된 데이터를 전송하는 센싱단말측정장치(150)와, 상기 중앙제어장치(110)로부터의 제어신호에 따라서 가스압력을 조정하기 위한 조절장치(160)와, 상기 중앙제어장치(110)로부터의 제어신호에 따라서 밸브(30)를 차단하는 차단장치(170)를 포함한다.

Description

배관상태 원격감시시스템{System for monitoring the gas pipe in remote}

공해물질의 배출이 현저하게 감소되는 천연가스(LNG)가 석유를 대체하여 일반 가정이나 영업시설등의 수용가에서 취사 및 난방연료로 사용되고 있으며, 산업용으로도 점차 비중을 넓혀가고 있다. 이러한 천연가스는 도시가스로도 통칭되며 각 수요처에 공급하기 위한 가스공급시설인 배관망이 구축되어 있다.

먼저 도 1을 참고하여 종래 가스공급시설의 배치상태를 설명한다. 가스공급시설은 대부분이 지하에 매설되며 가스가 이동하는 통로가 되는 배관(10), 배관(10)을 개폐하여 가스이동상태를 조정하는 밸브(30), 가스사용량에 관계없이 가스압을 일정하게 유지하기 위한 정압기(20) 등으로 구성된다. 천연가스는 주공급기지로부터 배관을 통하여 각 지역으로 이동되며 이 때 정압기(20) 등에 의하여 압력이 제어되어서 각 수요처에 공급된다.

상기와 같은 가스공급시설은 지하에 거미줄처럼 구성되어 있으며, 종래 가스공급시설을 관리하기 위하여 24시간 감시체계를 구축하고 있으나 주로 인력에 의존하는 수동적인 방식으로 안전관리를 수행하고 있다. 즉, 가스공급시설에 대하여 작업자가 목측으로 굴착공사관리, 안전순찰, 정기검사 등의 안전관리를 행하고 있다.

또한 지하철공사와 같은 굴착공사현장에서는, 지하철 공사구간내에 노출된배관은 매달기 방호 등으로 조치를 하고, 점검통로를 설치하여 도시가스 안전점검원이 매일 육안점검을 하는 형편이다. 더욱이 배관주변에 가스누출경보를 위한 가스검출기(60)를 설치하여 가스누출시 경보를 발생시키고 진동검출기(70)를 설치하여 지반침하나 진동상태를 검출하고 있으며, 공사구간 출입구, 주요 장소에 비상조치방법 등의 안내문을 설치하여 긴급대처를 하도록 강구하고 있다. 그러나 이러한 방식은 사고발생후에 대처하는 것으로서 점검에 한계가 존재한다.

또한 배관(10)의 부식상태를 측정하기 위한 전기방식 테스트장치(40)가 설치되기도 한다. 지하에 매설된 배관은 주로 금속을 사용하기 때문에 지하의 습기, 박테리아, 토양의 비저항 등에 의하여 부식이 진행된다. 그러나 지하에 매설된 배관을 장시간동안 부식으로부터 방지하거나 미리 치유하는 것은 짧은 주기의 배관매설공사를 방지함으로써 발생되는 경제적 이익 뿐만 아니라 가스배관과 같이 인화물질을 공급하는 배관의 경우에는 가스배관의 파손 및 그로 인하여 발생되는 가스누출에 의한 사고발생을 미연에 방지할 수 있기 때문에 매설배관의 부식상태 또는 방식(防蝕) 상태를 검출하는 것은 매우 중요한 관리요인이 된다. 테스트장치(40)는 배관의 일정구간(약 300m)마다 테스트함을 설치하고 일정주기로 배관의 방식전위, 방식전류 및 희생양극의 개로전위 등을 수작업으로 측정하였다.

또한 기존에 가스공급시설에 적용되는 원격조정방식은, 매설배관을 통신매개체로 하여 근거리에 위치한 원격조작 차단밸브(MOV)에 제어신호(ASK 신호)를 출력하여 밸브를 개폐하는 방식이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방식은 단순히 해당 구역내의 배관(10)망을 통신매개체로 하여 온/오프 밸브작동신호만을 송신하는 것으로 주로 상황실과 통신전용회선이 연결된 정압기의 근접거리에 설치된 원격조작 차단밸브에 한하여 적용되고 있다.

상기와 같은 장치들은 종래 별도로 설치 관리되며, 또한 주로 수작업으로 작동되기 때문에 부주의에 의하거나 돌발적인 안전사고의 발생가능성이 상존한다. 따라서 이에 대한 효율적인 시설유지와 빠른 안전조치를 위한 무인자동화된 시스템 구축의 필요성이 대두되고 있는 형편이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 도시가스공급압을 조정하는 정압기로부터 소비자 가정에 연결되는 도시가스배관의 상태를 원격지에서 감시하고 배관손상 및 가스누출 등의 대형사고 발생을 미연에 방지할 수 있는 배관상태 원격감시시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 가스배관망이 매설된 지역의 상황에 따라서 측정장치들을 용이하게 설치하거나 제거할 수 있어서 배관망의 효율적인 상태감시가 가능한 배관상태 원격감시시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 배관망의 구성도,

도 2는 본 발명의 배관상태 원격감시시스템의 개념도,

도 3은 본 발명의 배관상태 원격감시시스템의 블럭도,

도 4는 본 발명의 신호발생전달장치의 블럭도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10: 배관 20: 정압기

30: 밸브 40: 전기방식테스트장치

50: 관말압력검출기 60: 가스검출기

70: 진동검출기 80: 상황실

90: 무선기지국 100: 전용선중계국

110: 중앙제어장치 120: 원격단말장치

130: 신호발생전달장치 140: 접속중앙장치

150: 센싱단말측정장치 160: 조절장치

170: 차단장치 180: 지반침하검출기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배관상태 원격감시시스템은, 상황실에 위치하며 단말측정장치에 의하여 검출된 데이터를 이용하여 가스배관상태를 검출하고 이상사태발생시에 비상출동, 밸브차단 및/또는 정압기의 압력제어명령을 출력하는 중앙제어장치와, 상기 중앙제어장치로부터 제어명령을 입력받고 검출데이터를 전송하는 신호발생전달장치와, 매설된 배관을 통하여 상기 신호발생전달장치로 신호를 전송하는 접속중앙장치와, 매설된 배관을 통하여 상기 접속중앙장치로 측정된 데이터를 전송하는 센싱단말측정장치와, 상기 중앙제어장치로부터의 제어신호에 따라서 가스압력을 조정하기 위한 조절장치와, 상기 중앙제어장치로부터의 제어신호에 따라서 밸브를 차단하는 차단장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 배관상태 원격감시시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 배관상태 원격감시시스템의 개념도이다.

본 발명은 배관(10)이 설치된 지역, 특히 도시가스의 공급압을 조정하는 정압기(20)로부터 최종 사용처인 소비자까지 연결되어 있는 공급용 배관(10)을 부분적으로 이용하여 공급용 배관(10)이 매설된 주위에서 대규모 굴착공사 시행시에 바생되는 배관에 대한 직접적인 충격 또는 지반붕괴 등을 검출하고, 이로 인하여 발생가능한 2차 재해를 미연에 방지할 수 있는 것이다.

배관(10)이 매설된 지역의 상태를 검출을 위한 (센싱) 단말측정장치는 예를 들면 전기방식테스트장치(40), 관말압력검출기(50), 가스검출기(60), 진동검출기(70) 등이 될 수 있으며, 또 다른 종류의 측정장치를 추가하는 것이 가능하다. 이에 따라서 가스수용가에 안정된 가스를 공급하고, 굴착공사등으로 인한 대형사고를 미연에 방지할 수 있으며, 또한 배관손상을 예방할 수 있다.

측정된 검출신호들은 정압기(20)를 중심으로 하여 수집된 후에, 무선기지국(90) 또는 유선기지국(100) 등을 경유하여 상황실(80)로 전송하고 명령신호를 수신하는 방식으로 실행된다. 한편, 측정되는 신호들을 부분적으로배관(10)을 통하여 수집되므로 단말측정장치를 연결하기 위한 별도의 공사가 필요하지 않은 이점을 가진다. 실제 정압기(20)가 설치된 장소에 상황실(30)과 전용선등으로 연결되는 신호발생전달장치(150)가 설치된다.

도 3은 본 발명의 배관상태 원격감시시스템의 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 상황실(80)에 위치하며 단말측정장치에 의하여 검출된 데이터를 이용하여 가스배관상태를 검출하고 이상사태발생시에 비상출동, 밸브차단 및/또는 정압기의 압력제어명령을 출력하는 중앙제어장치(110)와, 상기 중앙제어장치(110)로부터 제어명령을 입력받고 검출데이터를 전송하는 신호발생전달장치(130)와, 매설된 배관(10)을 통하여 상기 신호발생전달장치(130)로 신호를 전송하는 접속중앙장치(140)와, 매설된 배관(10)을 통하여 상기 접속중앙장치(140)로 측정된 데이터를 전송하는 센싱단말측정장치(150)와, 상기 중앙제어장치(110)로부터의 제어신호에 따라서 가스압력을 조정하기 위한 조절장치(160)와, 상기 중앙제어장치(110)로부터의 제어신호에 따라서 밸브(30)를 차단하는 차단장치(170)를 포함한다.

상기 중앙제어장치(110)는 상황실(30)에 설치되어서 전체 시스템을 제어하는 서버컴퓨터이다. 중앙제어장치(110)는 원격지에 위치한 신호발생전달장치(130)로부터 전송되는 수집데이터를 이용하여 각 배관(10) 및 그 주변의 상태를 검출하고 이상상황이 발생된 것으로 판단되면 필요한 조치를 취하도록 제어신호를 출력한다. 제어신호의 예를 들면 현장점검반의 비상출동을 명령하여 즉시 사고발생지역의 안전조치를 취하도록 하거나 원격제어신호를 출력하여 밸브차단 및/또는 정압기의 압력조정을 수행할 수 있다.

중앙제어장치(110)는 특히 상시제어모드와 긴급제어모드로 구분될 수 있다. 상기의 상시제어모드는 상황실(80)의 중앙제어장치(110)에 설정된 프로그램에 의한 명령 및 상황실 운영자에 의하여 주기적으로 또는 수동적으로 상태감시를 수행하는 모드이다. 또한 긴급제어모드는 대규모 굴착공사 등의 특수구간의 감시구역에 설치된 센싱단말측정장치(150)에서의 감시항목중 가스누출, 진동검출, 교량파손 등의 상황발생 감지시 자동적으로 긴급조치를 발동시키는 모드이다. 상기 긴급제어모드의 감시항목을 단말측정장치를 더 추가하여 증가하거나 감소시킬 수 있으며 그에 따라서 프로그램을 조정한다.

상기 신호발생전달장치(130)는 상황실(80)의 중앙제어장치(110)와의 데이터송수신을 위한 것으로서, 전용선을 통하여 연결된다. 물론 전용선 뿐만 아니라, 도 2에서와 같이, 무선통신방식으로 데이터를 송수신하는 것도 가능함은 명백하다. 신호발생전달장치(130)는 정압기(20)를 원격제어하는 원격단말장치(120)에 포함시킬 수 있다. 이것의 이점은 정압기(20)를 중심으로하여 하나의 지역단위로 세분화시킴으로서 관리가 용이한 이점이 있다.

신호발생전달장치(130)는 다른 지역에 설치되는 신호발생전달장치(130)와의 구별을 위하여 각각 고유한 식별부호를 부여하는 것이 바람직하다. 고유식별부호는 중앙제어장치(110)와의 데이터통신에 사용되는 데이터통신프로토콜에 의하여 해당 프로토콜에 적합하게 설정될 수 있다. 이것은 센싱단말측정장치(150)에도 유사하게 적용시킬 수 있다.

도 4에 도시된 것은 상기 신호발생전달장치(130)의 블럭도이다. 도시된 바와같이, 상기 중앙제어장치(110)와의 사이에 송수신되는 신호를 특정신호로 변조하는 신호변환부(130-1)와, 상기 신호변환부(130-1)에서 변조된 특정신호를 증폭하여 출력하는 신호확장부(130-2)와, 상기 신호확장부(130-2)에서 발생된 신호를 매개체인 금속배관에 접속시키고 각 센싱단말측정장치(150)로부터 검출, 수집된 신호를 입력받는 신호단속부(130-3)와, 센싱단말측정장치(150)로부터 측정된 신호와 감시데이터를 수신하고 불량데이터를 선별하고 각 측정장치의 부호화된 신호를 해독하는 신호처리부(130-4)와, 상기 신호처리부(130-4)에서 정리된 데이터를 자체 내장된 메모리소자에 저장하는 신호저장부(130-5)와, 신호발생전달장치(130)를 제어하는 신호제어부(130-6)를 포함하고 있다.

상기 신호발생전달장치(130)는 접속중앙장치(140)와 연결된다. 상기 접속중앙장치(140)는 각각의 센싱단말측정장치(150)들로부터 측정, 수집된 데이터를 저장하였다가 전송하는 기능을 수행하는 것이다. 이 때 신호발생전달장치(130)와 접속중앙장치(140)는 도선이 아니라 매설된 배관(10)을 통하여 데이터를 송수신한다. 이렇게 매설된 배관(10)을 통하여 데이터를 송수신함으로서 별도의 공사없이 필요한 통신수단을 용이하게 확보할 수 있다.

이러한 기능을 위하여 접속중앙장치(140)는 지하에 매설시키는 것이 바람직하며, 특히 밸브제어박스 또는 정압기 또는 전기방식 테스트장치의 박스등에 매설할 수 있다. 물론 이러한 설치위치는 변경할 수 있음은 명백하다.

상기와 같이 배관(10)을 이용하여 데이터를 송수신할 때 배관(10)에 적용되는 신호는 극초단파 무선주파수 대역인 300MHz 이상 447MHz 미만의 주파수신호 및/또는 초음파신호를 이용하는 것이 바람직하며, 대규모 굴착공사 및 요주의 가스배관 등 주요 감시대상시설에 대하여 전용선, 코드분할 다중접속망(CDMA) 등 유선망을 구축하여 가스배관 손상유무 및 가스누출 유무 등의 상태를 감시하는 신호방식를 적용할 수 있다.

이러한 방식 중 직접 배관에 신호를 전송하는 매체는 극초단파 무선주파수 또는 초음파를 이용함으로서 배관(10)의 부식상태에 관계없이 데이터의 전송이 안정적으로 수행된다. 상기 배관망(10)은 가스배관에 인가된 방식전위, 압력, 유량, 온도 등의 상태와 진동, 가스누출, 지반침하, 구조물 손상 등의 외부 자극신호를 디지털데이터로로 전송한다. 한편, 배관(10)중의 절연구역에 대하여서는 주파수신호 대신에 자기장 또는 음파를 이용한 신호전송방식을 이용하여 데이터를 전송한다. 자기장 및 음파통신방식은 종래 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

이에 비하여 접속중앙장치(140)와 연결되는 센싱단말측정장치(150)들은 지하에 반드시 매설할 필요성이 없다. 센싱단말측정장치(150)들은 예를 들면 가스검출기(60), 진동검출기(70), 관말압력검출기(50), 전기방식테스트장치(40), 및/또는 지반침하검출기(180)등이 될 수 있다. 또한 필요에 따라서 다양한 측정장치들을 더 추가할 수 있다.

상기 조절장치(160)는 중앙제어장치(110)로부터의 제어신호에 따라서 정압기(20)의 압력을 조절하는데 사용될 수 있으며, 차단장치(170)는 밸브(30)를 개폐하는데 사용될 수 있다. 물론 상기 조절장치(160) 및 차단장치(170)의 제어대상도 확장될 수 있음은 명백하다.

이와 같은 본 발명에 의하면 도시가스 공급압력을 조정하는 정압기로부터 소비자 가정에 연결되는 도시가스배관의 상태를 원격지에서 감시하고 배관손상 및 가스누출 등의 대형사고 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 가스배관망이 매설된 지역의 상황에 따라서 측정장치들을 용이하게 설치하거나 제거할 수 있어서 배관망의 효율적인 상태감시가 가능한 효과가 있다.

Claims

가스의 이동통로인 배관망(10)과, 가스의 공급압력을 일정하게 유지하기 위한 정압기(20)와, 가스이동을 제어하기 위한 밸브(30)와, 배관의 전기방식 테스트장치(40)를 포함하는 가스배관설비에 있어서,

상황실(80)에 위치하며 단말측정장치에 의하여 검출된 데이터를 이용하여 가스배관상태를 검출하고 이상사태 발생시에 비상출동, 밸브차단 및/또는 정압기의 압력제어명령을 출력하는 중앙제어장치(110)와, 상기 중앙제어장치(110)로부터 제어명령을 입력받고 검출데이터를 전송하는 신호발생전달장치(130)와, 매설된 배관(10)을 통하여 상기 신호발생전달장치(130)로 신호를 전송하는 접속중앙장치(140)와, 매설된 배관(10)을 통하여 상기 접속중앙장치(140)로 측정된 데이터를 전송하는 센싱단말측정장치(150)와, 상기 중앙제어장치(110)로부터의 제어신호에 따라서 가스압력을 조정하기 위한 조절장치(160)와, 상기 중앙제어장치(110)로부터의 제어신호에 따라서 밸브(30)를 차단하는 차단장치(170)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관상태 원격감시시스템.
제1항에 있어서,

상기 중앙제어장치(110)가 상황실(80)의 중앙제어장치(110)에 설정된 프로그램에 의한 명령 및 상황실 운영자에 의하여 주기적으로 또는 수동적으로 상태감시를 수행하는 상시제어모드와, 대규모 굴착공사 등의 특수구간의 감시구역에 설치된센싱단말측정장치(150)에서의 감시항목중 가스누출, 진동검출, 교량파손 등의 상황발생 감지시 자동적으로 긴급조치를 발동시키는 긴급제어모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관상태 원격감시시스템.
제1항에 있어서,

상기 신호발생전달장치(130)가 중앙제어장치(110)와의 사이에 송수신되는 신호를 특정신호로 변조하는 신호변환부(130-1)와, 상기 신호변환부(130-1)에서 변조된 특정신호를 증폭하여 출력하는 신호확장부(130-2)와, 상기 신호확장부(130-2)에서 발생된 신호를 매개체인 금속배관에 접속시키고 각 센싱단말측정장치(150)로부터 검출, 수집된 신호를 입력받는 신호단속부(130-3)와, 센싱단말측정장치(150)로부터 측정된 신호와 감시데이터를 수신하고 불량데이터를 선별하고 각 측정장치의 부호화된 신호를 해독하는 신호처리부(130-4)와, 상기 신호처리부(130-4)에서 정리된 데이터를 자체 내장된 메모리소자에 저장하는 신호저장부(130-5)와, 신호발생전달장치(130)를 제어하는 신호제어부(130-6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관상태 원격감시시스템.
제1항에 있어서,

상기 배관(10)을 통하여 데이터를 송수신하는 주파수신호가 극초단파 무선주파수 대역인 300MHz 이상, 447MHz 미만의 주파수신호 또는 초음파신호를 이용하거나 전용선을 이용하는 것을 특징으로 하는 배관상태 원격감시시스템.
제1항에 있어서,

상기 배관(10)을 통하여 데이터를 송수신할 때 매설배관의 절연 구역은 자기장, 음파 등을 이용하여 통신신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 배관상태 원격감시시스템.
제1항에 있어서,

상기 중앙제어장치(110)와 신호발생전달장치(130) 사이의 데이터 송수신이 무선 또는 유선방식으로 전송되는 것을 특징으로 하는 배관상태 원격감시시스템.
제1항에 있어서,

상기 배관망(10)은 가스배관에 인가된 방식전위, 압력, 유량, 온도 등의 상태와 진동, 가스누출, 지반침하, 구조물 손상 등의 외부 자극신호를 Digital로 전송하는 것을 특징으로 하는 배관상태 원격감시시스템.