KR20040087231A

KR20040087231A - A auto weather system with correction function

Info

Publication number: KR20040087231A
Application number: KR1020030021518A
Authority: KR
Inventors: 최광남; 박무종; 김응석
Original assignee: 주식회사 한성전자산업개발
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-10-13
Also published as: KR100547446B1

Abstract

PURPOSE: Provided is an automatic weather observation device for the determination of rainfall, which is capable of correcting and minimizing the error between the measured rainfall value and the real rainfall value. CONSTITUTION: The automatic observation device comprises: a rainfall measuring unit(100) for measuring rainfall and outputting the value corresponding to the real rainfall through a micro-computer; a wind speed measuring unit(600) for measuring the wind speed at the position where the rainfall measuring unit(100) is disposed and outputting the wind speed value through a micro-computer; a micro-computer(200), which processes the data of the measured rainfall value and wind speed, stores the data in an RAM and displays the data through a display unit, while calculating a corrected rainfall value by using a preliminarily inputted calculation program, storing the corrected rainfall value in the RAM and displaying it; an RAM(300) for storing the data; an ROM(700) in which the calculation program is inputted; a display unit(400); and a power supply unit(500).

Description

A meteorological observation system with correction function

본 발명은 강우량 측정시 강우량 측정기 주위에 부는 바람의 영향에 의해 측정된 강우의 양이 실제 내리는 강우의 양과 다르게 측정되는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,The present invention has been made to solve the problem that the amount of rainfall measured by the influence of the wind blowing around the rainfall meter when the rainfall measurement is different from the amount of rainfall actually falling,

기상관측장치(강우량 측정장치)가 설치된 장소에 부는 바람의 속도(풍속)를 실시간으로 측정하고 풍속이 강우량 측정에 미치는 부의(마이너스적인) 영향을 수치화한 다음, 이를 측정된 강우량에 합산하여 반영함으로서 실제 내리는 강우량과 실측된 강우량 사이에 존재하는 오차가 최소화되도록 보정한 보정강우량을 산출한 후, 상기 산출된 보정강우량을 실측된 강우량과 함께 표시부에 표시하거나 중앙통제센터로 전송할 수 있도록 함을 특징으로 한다.By measuring the wind speed (wind speed) blowing in the place where meteorological observation system (rainfall measuring device) is installed in real time, quantifying the negative (minus) effect of wind speed on rainfall measurement, and adding it to the measured rainfall After calculating the corrected rainfall amount so that the error between the actual rainfall and the measured rainfall is minimized, the calculated rainfall can be displayed on the display along with the measured rainfall or transmitted to the central control center. do.

보통 우량계라 하면 수증기가 응결하여 형성된 구름이 비나 눈으로 변하여 떨어지는 강수량을 측정하는 계측기를 말한다. 여기에서 강수량이란 비의 양인 강우량과 눈의 양인 강설량을 총칭하여 일컫는다.A rain gauge is a measuring instrument that measures the amount of precipitation falling due to the cloud of rain condensation formed by the condensation of water vapor. Precipitation here refers to the amount of rain, the amount of rain, and the amount of snow, the amount of snow.

이러한 기상관측장치(강우량 측정장치)의 일반적인 운용방식을 보면 도1과 같다.A general operation of such a weather observation device (rainfall measurement device) is as shown in FIG.

도 1은 기상관측장치(강우량 측정장치)의 개략적인 운용계통도이다.1 is a schematic operational system diagram of a meteorological observation device (rainfall measurement device).

우선 강우량 측정장치(1)에서 측정된 강우량은 데이터화되어 통신장치(2)로 출력되고, 상기 강우량 측정장치(1)로부터 수신된 강우량 데이터는 통신장치(2)에서 전송에 적합한 신호로 변환되어 유무선 방식으로 중앙통제센터(3)로 전송되며, 상기 강우량 데이터를 수신한 중앙통제센터(3)는 강우량 데이터를 실시간으로 분석 ·가공하여 수문제어장치(4)로 출력되고, 수문제어장치는 그에 따라 수문을 제어함으로서 댐(5) 혹은 저수지(6)의 수량을 제어하여 치수를 하게 된다. 또 이와는 별도로 강우량측정장치가 설치된 장소에 같이 설치되는 풍속계(7) 및 풍향계(8) 등에서 측정된 데이터는 강우량 데이터와는 별도로 통신장치(2)를 경유하여 중앙통제센터로 전송되어 각종 기상자료로 활용되게 된다.First, the rainfall measured by the rainfall measuring device 1 is converted into data and outputted to the communication device 2, and the rainfall data received from the rainfall measuring device 1 is converted into a signal suitable for transmission in the communication device 2 to be wired or wireless. Is transmitted to the central control center 3, and the central control center 3 receiving the rainfall data is analyzed and processed in real time and outputted to the hydrophilic device 4, and the hydrologic control device accordingly. By controlling the water gate, the quantity of the dam 5 or the reservoir 6 is controlled to make a dimension. In addition to this, the data measured by the anemometer (7) and wind vane (8), which are installed together in the place where the rainfall measuring device is installed, are transmitted to the central control center via the communication device (2) separately from the rainfall data, and thus various weather data. Will be utilized.

상기와 같은 방식의 계통에서 운용되는 종래의 강우량 측정장치의 구성 및 작용을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 2 the configuration and operation of a conventional rainfall measuring device operating in the system of the above-described system as follows.

먼저 종래의 강우량 측정장치의 구성을 살펴보면,First, the configuration of the conventional rainfall measuring device,

수수구를 통해 수수된 강우를 실제로 측정하여 수치화하는 강우량측정부(10)와; 상기 강우량측정부(10)로부터 수신된 실측강우량을 데이터화하여 RAM에 저장하는 한편, 이를 표시부를 통해 외부로 표시하는 마이컴(20)과; 상기 마이컴으로부터 수신된 실측강우량 데이터를 저장하는 RAM(30)과; 상기 마이컴으로부터 수신된 실측강우량 데이터를 외부로 표시하는 표시부(40)와; 강우량 측정장치 전반에 필요한 전원을 공급하는 전원부(50)로; 이루어져 있다.A rainfall measurement unit 10 which actually measures and quantifies the rainfall received through the sorghum; A microcomputer 20 for storing the measured rainfall amount received from the rainfall measuring unit 10 in data and storing it in RAM, and displaying it externally through a display unit; RAM (30) for storing the measured rainfall amount data received from the microcomputer; A display unit 40 for displaying the measured rainfall data received from the microcomputer to the outside; A power supply unit 50 for supplying power necessary for the overall rainfall measuring apparatus; consist of.

상기와 같이 구성된 강우량 측정장치의 세부 구성 및 작동과정은 다음과 같다.Detailed configuration and operation of the rainfall measuring device configured as described above are as follows.

상기 강우량측정부(10)는 사용상의 필요에 따라 원통형우량계(11), 전도형자기우량계(12), 강우강도계(13), 사이펀우량계(14) 등을 택일하여 사용하거나, 장치의 기능 확장에 따라 여러 종류의 우량계를 복합적으로 채택하여 구성하기도 한다.The rainfall measuring unit 10 may use a cylindrical rain gauge (11), conduction magnetic rain gauge (12), rainfall intensity meter (13), siphon rain gauge (14), etc. according to the needs of use, or expand the function of the device. In some cases, several types of rain gauges may be used in combination.

또 마이컴(20)은 상기 강우량측정부(10)에서 실측된 결과를 활용하여 실시간 으로 강우의 변화추이를 데이터화한다. 이들 데이터화된 내용으로는 단위시간당 내린 강우의 양인 강우강도와, 일정 시간동안 내린 강우의 양을 누적한 누산강우량과, 일정한 시간간격으로 변화된 강우량의 변화추이 등을 들 수 있고, 여기에서 실측된 각종 강우량 측정값은 마이컴(20)에서 가공된 후, 상기 도 1에서 같이 통신장치(2)로 출력되며, 상기 통신장치는 앞서 설명한 바와 같이 상기 실측된 강우량 데이터를 전송에 적합한 신호로 변환하여 중앙통제센터로 유무선 방식에 의해 전송한 다음, 상기 도 1에서 설명한 바와 같은 이후의 처리과정을 수행하게 된다.In addition, the microcomputer 20 converts the rainfall change data in real time by using the result measured by the rainfall measuring unit 10. These data contents include rainfall intensity, the amount of rainfall falling per unit time, accumulated rainfall amount accumulated in a certain amount of rainfall during a certain time, and trends of rainfall changes at regular time intervals. The rainfall measurement value is processed by the microcomputer 20 and then output to the communication device 2 as shown in FIG. 1, which converts the measured rainfall data into a signal suitable for transmission as described above, and provides a central control. After transmitting to the center by wire or wireless method, the subsequent processing as described in FIG. 1 is performed.

또한 상기 마이컴(20)에서 처리된 실측강우량 데이터는 표시부(40)로 입력되어 필요한 형태로 변환된 후 사용자에게 표시된다. 상기 표시부(40)는 실시간으로 측정된 강우량을 표시하는 실시간 강우량표시부(41)와; 누적된 강우량을 표시하는 누산강우량표시부(42)와; 단위시간당 내리는 강우의 양을 표시하는 측정하는 강우강도표시부(43)로; 구성되어 있으며, 상기와 같이 구성된 표시부에 사용자가 필요로 하는 실측강우량 데이터를 표시하게 된다.In addition, the measured rainfall data processed by the microcomputer 20 is input to the display unit 40 and converted into a required form and then displayed to the user. The display unit 40 includes a real-time rainfall display unit 41 for displaying the rainfall measured in real time; An accumulated rainfall amount display unit 42 for displaying the accumulated rainfall amount; A rainfall intensity display unit 43 for displaying the amount of rainfall falling per unit time; It is configured, and displays the measured rainfall amount data required by the user on the display unit configured as described above.

또 상기 전원부(50)는 상시 전원을 공급하는 상용전원부(AC부, 51)와; 비상용 전원을 공급하는 비상용전원부(DC부, 52)로 구성되어 있다.In addition, the power supply unit 50 includes a commercial power supply unit (AC unit, 51) for always supplying power; It consists of an emergency power supply part (DC part) 52 which supplies emergency power.

상기와 같이 구성된 강우량측정부에서 강수량을 측정하기 위해 사용하는 우량계는 이미 언급한 바와 같이 측정 대상이나 측정 방법에 따라 여러 종류가 있으며, 현재 국내외에서 일반적으로 사용되고 있는 대표적인 우량계로는 원통형우량계, 전도형자기우량계, 강우강도계, 사이펀우량계 등이 있다.The rain gauge used for measuring precipitation in the rainfall measuring unit configured as described above has various types according to the measurement target or the measuring method as mentioned above, and the representative rain gauges generally used at home and abroad are cylindrical rain gauge and conduction type. Magnetic rain gauge, rainfall intensity meter, siphon rain gauge.

원통형 우량계는 도 5와 같이 일정한 규격의 원통에 일정한 간격으로 눈금이 그려져 있는 유리제 우량승에 의해 원시적인 방법으로 강수의 양을 측정하는 우량계로서 적은 비용을 들여 비교적 정확하게 우량을 관측할 수 있다는 장점이 있으나 관측의 불편함과 원격제어 및 관측이 불가능하다는 단점이 있어 근래에는 후술하는전도형 자기우량계와 함께 설치되어 전도형 자기우량계의 보조적 혹은 예비적 관측수단으로 사용되어지고 있다.Cylindrical rain gauge is a rain gauge that measures the amount of precipitation in a primitive way by a glass rain gauge that is scaled at regular intervals on a cylinder of a certain standard as shown in FIG. However, the inconvenience of observation and the disadvantage of remote control and observation are not available. Recently, it is used as a supplementary or preliminary observation means of the conduction type magnetic rain gauge by being installed together with the conductivity type rain gauge.

전도형 자기우량계는 현재 국내외에서 자동기상관측을 위해 가장 많이 사용되어 지는 우량계로서, 우량을 연속적으로 자동 측정 ·기록할 수 있고, 관측신호의 디지털화가 가능하다는 장점이 있어 원격측정을 하는데 주로 사용되고 있으나, 1회 전도량 이하의 단위는 측정할 수 없다는 단점이 있다. 도전도형 자기우량계의 구조는 도 6과 같다.The conduction type magnetic rain gauge is the most used for automatic weather observation at home and abroad, and it is mainly used for telemetry because it has the advantage of being able to continuously measure and record rainfall continuously and digitize observation signal. However, there is a disadvantage that a unit of less than one conductance cannot be measured. The structure of the conductivity type magnetic rain gauge is shown in FIG.

또한 강우강도계는 단위시간(통상 1분 혹은 1시간)당 내리는 비나 눈의 양을 측정하는 것으로서 일정시간내의 강우적산값을 그 시간으로 나눈 값을 측정하는 것이다.In addition, rainfall intensity meter measures the amount of rain or snow falling per unit time (usually 1 minute or 1 hour).

또 사이펀 우량계는 강우량의 시간적 변화상태를 측정하기 위한 저수형 자기우량계로서 대기압을 이용하여 사이펀관을 통해 저장된 물의 양을 측량하는 것이며 연속기록이 되는 장점은 있으나 원격측정이 곤란하다는 단점이 있다.In addition, the siphon rain gauge is a low flow magnetic rain gauge for measuring the temporal change of rainfall, and it measures the amount of water stored through the siphon pipe using atmospheric pressure.

상기와 같은 여러 종류의 강우량 측정기는 모두 수수구를 통하여 수집된 물의 양을 측정한다는 공통점을 가지고 있다.All of these types of rainfall meters have in common that they measure the amount of water collected through the sewers.

그러나 상기와 같이 수수구를 통해 수집되는 물의 양을 측정하는 우량계가 가지는 공통적인 문제점은 강우량 측정장치가 설치된 외부의 환경 영향에 따라 수수되는 물의 양이 크게 달라지기 때문에 정확한 측량이 어렵다는 점이다. 그 중에서 특히 바람의 영향은 대단히 커서 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 풍속 5m/s 의 경우 실제 강우량에 비해 실측된 강우량이 20.81% 적게 측정되는 등 매우 큰 오차를 야기하고 있다.However, a common problem with the rain gauge for measuring the amount of water collected through the sewer as described above is that it is difficult to accurately measure because the amount of water received varies greatly depending on the external environmental influence in which the rainfall measuring device is installed. In particular, the wind effect is very large, and as shown in Table 5, the wind speed of 5 m / s causes a very large error such that the measured rainfall is measured 20.81% less than the actual rainfall.

상기 표 5는 강우의 직경 2mm에 대한 풍속에 따른 감소율을 나타내는 것이다.Table 5 shows the decrease rate according to the wind speed with respect to the diameter of the rainfall 2mm.

또 산악지역 등에서는 바람의 영향이 더욱 커져서 오차의 폭을 더욱 크게 하게 된다. 그러나 종래의 강우량 측정장치에서는 상기 오차를 고려하지 않고 실측된 강우량만을 중앙통제센터에 제공하며, 중앙통제센터는 상기 실측된 강우량에 기초하여 방수량 등을 결정하고 수문을 제어하고 있다. 따라서 실측된 강우량과 실제강우량 사이의 오차가 클 경우에는 수방대책에 대단히 큰 문제를 야기할 수 있다.In addition, in the mountainous region, the influence of the wind becomes greater, thereby increasing the margin of error. However, in the conventional rainfall measuring device, only the measured rainfall is provided to the central control center without considering the error, and the central control center determines the amount of waterproofing and the water gate based on the measured rainfall. Therefore, if the error between the measured rainfall and the actual rainfall is large, it may cause a very big problem in flood protection.

물론 상기와 같은 문제점은 이미 인식되어 있다. 그러나 이에 대한 대책은 대단히 저급한 수준에 머무르고 있는 것이 현실이다. 즉, 현재 시행되고 있는 강우량 측정장치의 오차를 최소화하기 위한 대책은 강우량 측정장치가 설치되어 있는 장소의 주변환경이 강우량 측정장치에 미치는 영향을 최소화하는 방향으로 강우량 측정장치의 설치환경에 대한 여러 조건(설치 높이, 주변 장애물과의 이격거리 등)과 측정방법(측정시간 및 측정회수 등)을 규정하고 이를 준수토록 하는 차원에서 이루어지고 있다.Of course, such problems are already recognized. However, the reality is that the countermeasures remain at a very low level. That is, the measures to minimize the error of the rainfall measuring device currently implemented are to minimize the effect of the surrounding environment of the location where the rainfall measuring device is installed on the rainfall measuring device. This is done in order to define and comply with the installation method (measurement height, distance from obstacles, etc.) and measurement method (measurement time and frequency).

표 2는 WMO에서 권장하는 관측종별 최소 관측밀도이고, 표 3은 WMO와 각국별 우량계 설치기준으로서, 현재 우리는 상기 기준에 준하여 강우량 측정장치를 설치 ·운용하고 있다.Table 2 is the minimum observation density recommended by WMO, and Table 3 is the standard for installing WMO and rain gauge for each country. Currently, we install and operate the rainfall measuring device according to the above standard.

그러나 강우량 측정장치의 설치 기준은 상기 표와 같이 거의 일률적인 반면, 강우량 측정장치의 설치위치는 표 1 및 도 4에서와 같이 전국적으로 고르게 확산·분포되어 있다. 따라서 강우량 측정장치의 환경적 여건이 설치장소마다 크게 다를 수밖에 없으며, 이에 따라 동일 유사한 기준에 의해 설치 ·운용되는 강우량측정장치의 측정결과는 크게 다를 수밖에 없다.However, while the installation standard of the rainfall measuring device is almost uniform as shown in the above table, the installation location of the rainfall measuring device is spread and distributed evenly throughout the country as shown in Table 1 and FIG. Therefore, the environmental conditions of the rainfall measuring device are inevitably different for each installation place. Accordingly, the measurement results of the rainfall measuring device installed and operated according to the same similar standards are inevitably different.

표 1은 우리나라의 강우량관측소 현황이며, 도 4는 전국의 강우량 관측소 분포를 나타내는 그림이다.Table 1 shows the present conditions of rainfall stations in Korea, and FIG. 4 shows the distribution of rainfall stations in Korea.

또한 강우량계가 설치된 장소에는 도 7의 그림에서와 같이 바람에 의한 와류현상이 강우량계를 중심으로 발생하며, 그와 같은 와류의 영향을 받아 강우량계의 수수구로 유입되는 강우의 양은 도 8과 같은 형태로 크게 변동한다.In addition, in the place where the rainfall meter is installed, as shown in FIG. 7, vortices caused by wind occur around the rainfall meter, and the amount of rainfall introduced into the sewer of the rainfall meter is affected by the vortices as shown in FIG. 8. Fluctuates greatly.

도 7은 바람에 의한 우량계 주변의 와류의 형태를 나타낸 것이고, 도 8은 상기 와류의 영향을 받아 우량계로 유입되지 못하고 손실되는 강우의 양의 변화를 나타내는 그래프이다.7 is a view showing the shape of the vortex around the rain gauge due to the wind, Figure 8 is a graph showing the change in the amount of rainfall is lost to the rain gauge under the influence of the vortex.

상기와 같은 이유 때문에 종래와 같이 강우량 측정장치의 설치 위치 및 방법 등을 조정하여 강우량의 측정오차를 줄이는 것은 근본적인 한계를 가지고 있다.For the same reason as above, there is a fundamental limitation in reducing the measurement error of rainfall by adjusting the installation location and method of the rainfall measuring device as in the prior art.

(발명의 목적)(Purpose of invention)

본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서,The present invention has been made to solve the above problems,

기상관측장치(강우량 측정장치)가 설치된 장소에 부는 바람의 속도(풍속)를 실시간으로 측정하고 같은 장소에 부는 바람이 강우량 측정에 미치는 부의(마이너스적인) 영향을 수치화한 다음, 이를 측정된 강우량에 합산하여 반영함으로서 실제 내리는 강우량과 실측된 강우량 사이에 존재하는 오차가 최소화되도록 보정한 보정강우량을 산출한 후, 상기 산출된 보정강우량을 실측된 실측강우량과 함께 표시부에 표시하거나 중앙통제센터로 전송할 수 있도록 한 기상관측장치(강우량 측정장치)를 제공함을 목적으로 한다.Measure in real time the speed (wind speed) of the wind blowing in the location where the meteorological observation system is installed, and quantify the negative (negative) effect of the wind blowing in the same location on the rainfall measurement. After calculating the corrected rainfall amount by minimizing the error between the actual rainfall and the measured rainfall by adding the reflected value, the calculated rainfall amount can be displayed on the display unit or transmitted to the central control center along with the measured rainfall amount. It is an object to provide a meteorological observation device (rainfall measurement device).

또한 중앙통제센타가 상기 실측강우량과 보정강우량을 함께 수방대책을 위한 기초자료로 활용토록 함으로서 보다 철저한 재난 방지대책이 수립될 수 있도록 함을 제2의 목적으로 한다.In addition, the central control center uses the measured rainfall and the corrected rainfall together as basic data for flood control, and the second purpose is to establish a more thorough disaster prevention measure.

상기와 같은 목적을 달성키 위해서는 우선 상기 오차를 야기하는 주된 원인이 무엇이고, 그 원인에 의해 야기되는 오차의 변화 정도가 어떠한지를 아는 것이 중요하다. 즉 실제 강우량과 실측된 강우량 사이에 존재하는 오차를 야기하는 원인이 무엇이고 상기 원인에 의해 따라 달라지는 오차의 범위(실측된 강우량의 변동성)가 어느 정도인가를 아는 것이 선결과제이다. 그 과제는 아래와 같다.In order to achieve the above object, it is important to first know what is the main cause of the error, and what is the degree of change of error caused by the cause. In other words, it is a good idea to know what causes the error existing between the actual rainfall and the measured rainfall and how much the range of the error (variability of the measured rainfall) depends on the cause. The task is as follows.

첫째, 상기 오차의 원인에 의해 달라지는 오차의 범위(실측강우량)와의 상관관계를 도출하는 것이 중요하다. 이는 다시 말해서 오차의 원인을 변수로 하고 실측강우량를 함수로 하여 그 상관관계를 수식화하는 작업(방법으로서의 발명)인 것이다.First, it is important to derive a correlation with the error range (actual rainfall amount) that varies depending on the cause of the error. In other words, this is an operation (invention as a method) for formulating the correlation by using the cause of the error as a variable and the measured rainfall amount as a function.

둘째, 상기와 같은 오차의 원인과 실측강우량의 상관관계를 반영하여 실측강우량과 함께 보정강우량을 측정하여 이를 외부로 표시하고 중앙통제센터로 전송할 수 있도록 하는 하드웨어적 장치를 구성하는 작업(수단으로서의 발명)인 것이다.Second, the task of constructing a hardware device for measuring the corrected rainfall along with the measured rainfall and transmitting it to the central control center by reflecting the correlation between the causes of the error and the measured rainfall as described above (invention as a means) ).

본 출원인은 상기 첫 번째 기술적 과제를 해결하기 위하여 한서대학교와 합동으로 장기간에 걸쳐 "바람이 강우량 측정에 미치는 영향"에 관한 연구를 한 바있으며, 그 결과를 2003년 1월 발표한 바 있다. 이 연구의 구체적인 내용과 결과는 첨부된 증거[과제명 : 바람에 의한 우량자료의 변동성 연구, 발표시기 : 2003. 1, 연구자 : (주)한성전자산업개발, 한서대학교, 발표방법 : 유인물(28쪽, 책자)]와 같으며, 주요 내용은 후술하는 바와 같이 보정강우량을 산출하기 위한 방법을 설명하는 과정에서 요약 설명될 것이다.In order to solve the first technical problem, the applicant has collaborated with Hanseo University on a long-term study on the effect of wind on rainfall measurement, and the results were published in January 2003. The detailed contents and results of this study are attached evidence [Project Name: Study on the volatility of excellent data caused by wind, Presentation time: 2003. 1, Researcher: Hansung Electronics Industrial Development, Hanseo University, Presentation method: Handout (28 Page, booklet)], and the main contents will be summarized in the process of explaining a method for calculating the correction rainfall amount, as will be described later.

본원출원은 상기 연구의 결과에 대한 후속조치로서 이루어지는 것이다.The present application is made as a follow up to the results of this study.

도 1은 기상관측장치의 운용계통도1 is an operational system diagram of a meteorological observation device

도 2는 종래의 강우량 측정장치2 is a conventional rainfall measuring device

도 3은 본원발명의 기상관측장치(강우량 측정장치)3 is a meteorological observation device (rainfall measurement device) of the present invention

도 4는 전국의 강우량 관측소 분포도4 is a distribution map of rainfall stations in the country

도 5는 보통우량계의 구성도5 is a configuration diagram of the ordinary rain gauge

도 6은 전도형 자기우량계의 구성도6 is a block diagram of a conductive magnetic rain gauge

도 7은 바람에 의한 우량계 주변의 와류 상태도7 is a vortex state diagram around a rain gauge due to wind

도 8은 풍속에 의한 강우량의 감소율 추이8 is a trend of decrease rate of rainfall due to wind speed

도 9는 풍속의 영향에 따른 우량계 주변의 강우9 is the rain around the rain gauge according to the influence of the wind speed

도 10은 강우 입자의 상태운동 속도10 is the state velocity of the rainfall particles

도 11은 강우 직경별 풍속에 따른 감소율 추이11 shows the decrease rate according to the wind speed by rainfall diameter

도 12는 강우강도별 풍속에 의한 강우량 감소율(보정전)12 is the rainfall reduction rate by the wind speed according to rainfall intensity (before correction)

도 13은 강우강도별 풍속에 의한 강우량 감소율(보정후)Figure 13 shows the rainfall reduction rate by wind speed according to rainfall intensity (after correction)

도 14는 풍속에 의한 강우량 감소율14 is the decrease rate of rainfall due to wind speed

도 15는 강우량을 측정단계를 나타내는 흐름도15 is a flowchart showing a step of measuring rainfall;

표 1은 우리나라의 강우량 관측소 현황Table 1 shows the current status of rainfall stations in Korea

표 2는 WMO에서 권장하는 관측종별 최소 관측밀도Table 2 shows the minimum observation density by observation type recommended by WMO.

표 3은 WMO와 각국별 우량계 설치기준Table 3 shows WMO and rain gauge installation standards by country.

표 4는 강우입자의 직경에 따른 항력계수Table 4 shows the drag coefficient according to the diameter of rainfall particles.

표 5는 강우의 직경 2mm에 대한 풍속에 따른 감소율Table 5 shows the rate of decrease with wind speed for a diameter of 2 mm of rainfall.

표 6은 강우 직경별 풍속에 따른 감소율Table 6 shows the decrease rate according to the wind speed by rainfall diameter.

표 7은 강우강도별 바람에 의한 강우량 감소율Table 7 shows the decrease in rainfall due to the wind by rainfall intensity.

표 8은 이론식과 실험값에 의한 강우량의 감소율 비교Table 8 compares the reduction rate of rainfall by the theoretical and experimental values.

〈도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명〉<Explanation of symbols about main part of drawing>

1 : 강우량측정장치 2 : 통신장치1: Rainfall measuring device 2: Communication device

3 : 중앙통제센터 4 : 수문제어장치3: central control center 4: hydrologic control device

5 : 댐 6 : 저수지5: dam 6: reservoir

7 : 풍속계 8 : 풍향계7: anemometer 8: wind vane

10 : 강우량측정부 11 : 원통형우량계10: rainfall measurement unit 11: cylindrical rain gauge

12 : 전도형자기우량계 13 : 강우강도계12: conduction type magnetic rain gauge 13: rainfall intensity meter

14 : 사이펀우량계14: siphon rain gauge

20 : 마이컴 30 : RAM20: microcomputer 30: RAM

40 : 표시부 41 : 강우량표시부40: display unit 41: rainfall display unit

42 : 누산강우량표시부 43 : 강우강도표시부42: accumulated rainfall amount display unit 43: rainfall intensity display unit

50 : 전원부 51 : 상용전원(AC)부50: power supply unit 51: commercial power supply (AC) unit

52 : 예비전원(DC)부 60 : 풍속계52: reserve power (DC) unit 60: anemometer

100 : 강우량 측정부 110 : 원통형우량계100: rainfall measuring unit 110: cylindrical rain gauge

120 : 전도형자기우량계 130 : 강우강도계120: conduction type magnetic rain gauge 130: rainfall intensity meter

140 : 사이펀우량계140: siphon rain gauge

200 : 중앙처리장치 300 : RAM200: central processing unit 300: RAM

400 : 표시부 410 : 실측강우량표시부400: display unit 410: measured rainfall display unit

411 : 실시간강우량표시부 412 : 누산강우량표시부411: real-time rainfall display unit 412: accumulated rainfall display unit

413 : 강우강도표시부413: rainfall intensity indicator

420 : 보정강우량표시부 421 : 보정실시간강우량표시부420: correction rainfall display unit 421: real-time correction rainfall display unit

422 : 보정누산강우량표시부 423 : 보정강우강도표시부422: corrected accumulated rainfall display unit 423: corrected rainfall intensity display unit

430 : 풍속표시부 431 : 실시간풍속표시부430: Wind speed display unit 431: Real-time wind speed display unit

432 : 평균풍속표시부432: average wind speed display

500 : 전원부 510 : 상용전원(AC)부500: power supply unit 510: commercial power supply (AC) unit

520 : 예비전원(DC)부520: DC power unit

600 : 풍속계 700 : ROM600: anemometer 700: ROM

상기와 같은 본원발명의 목적을 달성하기 위한 본원발명의 구성을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The configuration of the present invention for achieving the object of the present invention as described above with reference to FIG.

본원발명은 수수구를 통해 수수된 강우의 양을 실제로 측정하여 수치화한 후 이를 마이컴으로 출력하는 강우량측정부(100)와; 상기 강우량측정부(100)가 설치된 장소의 풍속을 측정하여 그 측정된 풍속의 값을 마이컴으로 출력하는 풍속측정부(600)와; 상기 강우량측정부(100)로부터 수신된 실측강우량과 상기 풍속측정부(600)로부터 수신된 강우량 측정당시의 풍속 데이터를 가공하여 RAM에 저장하고,이를 표시부를 통해 외부로 표시하는 한편, ROM에 미리 입력되어 있는 보정강우량 계산프로그램에 의해 보정강우량을 산출한 후 이를 RAM에 저장하는 한편, 이를 표시부를 통해 외부로 출력하는 마이컴(200)과; 상기 마이컴으로부터 수신된 실측강우량 및 보정강우량 데이터를 저장하는 RAM(300)과; 상기 마이컴의 지시에 따라 보정강우량을 산출하기 위한 보정강우량 계산프로그램이 입력된 ROM(700)과; 상기 마이컴(200)으로부터 수신된 실측강우량 및 보정강우량과 풍속 데이터를 외부로표시하는 표시부(400)와; 강우량 측정장치 전반에 필요한 전원을 공급하는 전원부(500)로; 이루어짐을 특징으로 한다.The present invention is the rainfall measurement unit 100 for actually measuring and quantifying the amount of rainfall received through sorghum and output it to the microcomputer; A wind speed measuring unit 600 which measures the wind speed of the place where the rainfall measuring unit 100 is installed and outputs the measured value of the wind speed to the microcomputer; The measured rainfall amount received from the rainfall measurement unit 100 and the wind speed data received at the time of rainfall measurement received from the wind speed measurement unit 600 are processed and stored in a RAM, and displayed on the outside through a display unit, and previously displayed in a ROM. A microcomputer 200 for calculating the corrected rainfall amount by an input correction rainfall amount calculation program and storing the correction rainfall amount in RAM, and outputting the correction rainfall amount to the outside through the display unit; A RAM 300 for storing measured rainfall amount and corrected rainfall amount data received from the microcomputer; A ROM 700 into which a corrected rainfall amount calculation program for calculating a corrected rainfall amount is input according to the instruction of the microcomputer; A display unit 400 which displays the measured rainfall amount, the corrected rainfall amount, and the wind speed data received from the microcomputer 200 to the outside; A power supply unit 500 for supplying power necessary for the overall rainfall measuring apparatus; Characterized in that made.

상기 강우량측정부(100)는 사용상의 필요에 따라 원통형우량계(110), 전도형 자기우량계(120), 강우강도계(130), 사이펀우량계(140) 등을 택일하여 사용하거나, 장치의 기능 확장을 위하여 여러 종류의 우량계를 복합적으로 채택하여 구성할 수 있으며, 이는 종래의 기술과 같다.The rainfall measuring unit 100 may use a cylindrical rain gauge (110), conduction type magnetic rain gauge (120), rainfall intensity meter (130), siphon rain gauge (140) or the like according to the needs of use, or expand the function of the device. For this purpose it can be configured by adopting a combination of different types of rain gauge, which is the same as the prior art.

상기 표시부(400)는 실시간으로 측정된 강우량을 표시하는 실측강우량표시부(410)와; 보정강우량 산출프로그램에 의해 산출된 보정강우량을 표시하는 보정강우량표시부(420)와; 풍속측정부에 의해 측정된 풍속을 표시하는 풍속표시부(430)로; 구성된다.The display unit 400 includes a measured rainfall display unit 410 for displaying the rainfall measured in real time; A correction rainfall amount display unit 420 for displaying the correction rainfall amount calculated by the correction rainfall amount calculation program; A wind speed display unit 430 for displaying the wind speed measured by the wind speed measurement unit; It is composed.

상기 실측강우량표시부(410)는 다시 실시간으로 측정된 강우량을 표시하는 실시간강우량표시부(411)와; 누적된 강우량을 표시하는 누산강우량표시부(412)와; 단위시간당 내리는 강우의 양을 표시하는 측정하는 강우강도표시부(413)로; 구성되고,The measured rainfall amount display unit 410 includes a real-time rainfall amount display unit 411 for displaying rainfall measured in real time again; An accumulated rainfall amount display unit 412 for displaying the accumulated rainfall amount; A rainfall intensity display unit 413 for measuring an amount of rainfall falling per unit time; Composed,

상기 보정강우량표시부(420)는 다시 실시간으로 측정된 강우량과 풍속을 기초로 하여 산출된 실시간 보정강우량을 표시하는 실시간보정강우량표시부(421)와; 실측되어 누적된 강우량과 풍속을 기초로 하여 산출된 보정누산강우량을 표시하는 보정누산강우량표시부(422)와; 실측된 강우강도와 풍속을 기초로 하여 산출된 보정강우강도를 표시하는 측정하는 보정강우강도표시부(423)로; 구성되며,The corrected rainfall amount display unit 420 further includes a real-time corrected rainfall amount display unit 421 for displaying a real-time corrected rainfall amount calculated based on rainfall and wind speed measured in real time; A corrected accumulated rainfall amount display unit 422 displaying a corrected accumulated rainfall amount calculated based on the measured and accumulated rainfall and wind speed; A corrected rainfall intensity display unit 423 for displaying a corrected rainfall intensity calculated based on the measured rainfall intensity and wind speed; Is composed,

상기 풍속표시부(430)는 다시 실시간 풍속을 표시하는실시간풍속표시부(431)와; 단위시간당 평균 풍속을 표시하는 평균풍속표시부(432)로; 구성된다.The wind speed display unit 430 includes a real-time wind speed display unit 431 for displaying real-time wind speed again; An average wind speed display unit 432 displaying an average wind speed per unit time; It is composed.

또 상기 전원부(500)는 상시 전원을 공급하는 상용전원부(AC부, 510)와; 비상용 전원을 공급하는 비상용전원부(DC부, 520)로 구성되며, 이는 종래의 구성과 같다.In addition, the power supply unit 500 includes a commercial power supply unit (AC unit, 510) for always supplying power; Consists of an emergency power source (DC unit, 520) for supplying emergency power, which is the same as the conventional configuration.

상기와 같이 구성된 기상관측장치(강우량 측정장치)의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the meteorological observation device (rainfall measurement device) configured as described above are as follows.

우선 상기 강우량측정부(100)에서 측정된 각종 강우량 측정값은 디지털 데이터로 변환되어 마이컴(20)으로 수신된다. 상기 각종 강우량 측정값이라 함은 우량측정부(100)를 구성하는 각종 강우량계(원통형우량계(110), 전도형자기우량계(120), 강우강도계(130), 사이펀우량계(140) 등)에 의해 측정된 값을 의미하는 것으로 보다 구체적으로 설명하면 실시간으로 측정된 강우량을 표시하는 실시간 강우량, 누적된 강우량을 표시하는 누산강우량, 단위시간당 내리는 강우의 양을 표시하는 측정하는 강우강도 등이 주요한 측정값이 되지만 반드시 이에 국한되지 않고 필요에 따라 측정되는 강우와 관련된 모든 실측값이 여기에 포함된다.First, various rainfall measurement values measured by the rainfall measuring unit 100 are converted into digital data and received by the microcomputer 20. The various rainfall measurement values refer to various rainfall meters (cylindrical rain gauge 110, conduction magnetic rain gauge 120, rainfall intensity meter 130, siphon rain gauge 140, etc.) constituting the rain gauge 100. In more detail, the main measurement includes real-time rainfall showing the measured rainfall in real time, accumulated rainfall amount indicating the accumulated rainfall, and rainfall intensity measuring the amount of rainfall falling per unit time. This includes all actual values related to rainfall that are, but are not limited to, values that are measured as needed.

상기 측정된 실측값은 모두 디지털 데이터화되어 마이컴(200)으로 전달된다. 상기 측정값을 디지털화하는 과정은 일반적으로 공지된 기술로서 본원발명의 요지가 아니므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.The measured actual values are all digitalized and transferred to the microcomputer 200. The process of digitizing the measured value is generally known and is not a subject matter of the present invention, and thus a detailed description thereof will be omitted.

또한 상기 풍속측정부(600)에서 실시간으로 측정된 풍속값은 역시 디지털 데이터화되어 마이컴(200)으로 전달된다.In addition, the wind speed value measured in real time by the wind speed measuring unit 600 is also digitalized and transmitted to the microcomputer 200.

상기 우량측정부(100) 및 풍속측정부(600)로부터 입력된 실측강우량과 풍속이 마이컴(200)으로 입력되면 마이컴(200)은 우선 이 실측강우량 및 풍속의 값을 RAM(300)에 저장하고, 표시부(400)의 실측강우량표시부(410) 및 풍속표시부(430)에 그 값을 표시한 다음, 다시 RAM(300)으로부터 상기 실측값을 읽고 ROM(700)으로부터 보정강우량을 산출하는 보정강우량 계산프로그램을 읽어들여 보정강우량의 값을 산출한다. 이어서 산출된 보정강우량의 값을 다시 RAM(300)에 저장하고, 그 값을 표시부의 보정강우량표시부(420)로 보내 표시한다. 그리고 마이컴(200)은 상기 실측강우량과 보정강우량 및 풍속의 값을 미리 결정된 운용계통(도 1 참조)에 따라 통신장치(2)를 거쳐 중앙통제센터(3)로 전송하며, 중앙통제센터는 이를 치수(수문제어)의 데이터로 활용한다.When the measured rainfall amount and the wind speed inputted from the rain gauge 100 and the wind speed measurement unit 600 are input to the microcomputer 200, the microcomputer 200 first stores the values of the measured rainfall amount and wind speed in the RAM 300. Compensation rainfall amount calculation for displaying the values on the measured rainfall display unit 410 and the wind speed display unit 430 of the display unit 400, and then reading the measured values from the RAM 300 and calculating the corrected rainfall amount from the ROM 700. Read the program and calculate the value of the corrected rainfall amount. Subsequently, the calculated value of the corrected rainfall amount is stored in the RAM 300 again, and the value is sent to the corrected rainfall amount display unit 420 of the display unit for display. Then, the microcomputer 200 transmits the values of the measured rainfall amount, the corrected rainfall amount, and the wind speed to the central control center 3 through the communication device 2 according to a predetermined operating system (see FIG. 1), which is controlled by the central control center. It is used as data of dimensions (aqueous words).

여기에서 본원발명의 핵심 기술사상이라 할 수 있는 보정강우량의 값을 산출하기 위해서는 먼저 본원발명의 기초가 되는 보정강우량의 값을 산출하기 위한 이론적 근거를 이해할 필요가 있다. 이는 상기 연구보고서에 상세히 풀이되어 있으나 앞서 언급한 바와 같이 여기에서 중요부분만을 발췌하여 정리하면 다음과 같다.Here, in order to calculate the value of the correction rainfall amount, which is the core technical idea of the present invention, it is necessary to first understand the theoretical basis for calculating the value of the correction rainfall amount which is the basis of the present invention. This is solved in detail in the research report, but as mentioned earlier, only the important parts are summarized as follows.

우선 개념적으로 강우량 측정과정을 살펴볼 때, 상기와 같이 수수구를 통해 수수되는 물의 양을 측정하여 강우의 양을 측정하는 강우량 측정장치의 기본 원리는 매우 간단 명료하다. 즉, 단순히 용기를 특정위치에 설치한 후, 용기 내로 수수된 비의 양을 주기적 혹은 연속적으로 측정하여 자료를 기록하고 측정된 용적을 개구면적으로 나누면 그 나누어진 값이 바로 강우의 심도가 되는 것이다.First of all, when considering the rainfall measurement process conceptually, the basic principle of the rainfall measuring device for measuring the amount of rainfall by measuring the amount of water received through the sewer is very simple and clear. In other words, simply install the container at a specific location, measure the amount of rain received in the container periodically or continuously, record the data, and divide the measured volume by the open area. The divided value becomes the depth of rainfall. .

그리고 상기한 바와 같이 보통우량계는 직선으로 된 원통이나 혹은 수수기와 집수기가 달린 형태이다. 또 중량식 우량계는 저울을 이용하여 누가중량을 기록하여 강우량을 확인할 수 있는 장치이다. 일반적으로 가장 많이 사용되는 자기우량계는 tipping-bucket이라 알려진 자기우량계는 용량을 아는 한 쌍의 용기가 지렛대로 균형이 맞추어져 있어 한 쪽 용기에 물이 차면 용기에 있던 물이 쏟아지고 이때의 시간이 기록된다. 동시에 반대쪽 용기는 물이 담기게 될 위치로 이동하여 다음 강우량을 측정할 수 있게 된다. 본원발명에서는 자기우량계를 기본 모델로 채택하고 있으나 이는 하나의 실시예로서 편의상 채택한 것이며 반드시 자기우량계에만 국한되어 적용되는 것은 아니다.As described above, the ordinary rain gauge is in a form of a straight cylinder or a water receiver and a water collector. In addition, the weight rain gauge is a device that can check the rainfall by recording the weight of nougat using a scale. In general, the most commonly used magnetometer is tipping-bucket, which has a pair of containers of knowing capacity and is balanced with levers. Is recorded. At the same time, the opposite vessel can be moved to the location where the water will be held and the next rainfall can be measured. In the present invention, the magnetic rain gauge is adopted as a basic model, but this is adopted for convenience as an example and is not necessarily limited to the magnetic rain gauge.

상기 원통형우량계와 전도형자기우량계의 대략적인 구조는 도 5 및 도 6과 같다.The approximate structures of the cylindrical rain gauge and the conductivity type magnetic rain gauge are shown in FIGS. 5 and 6.

그러나 우량계를 이용한 관측에 있어서 앞서 종래 기술의 문제점으로 지적한 바와 같이 실제 강우량과 우량계에 측정되는 관측강우량의 차이가 발생하며 이와 관련하여 강우량측정장치가 측정하는 강우량의 정확도에 영향을 미치는 인자는 다음과 같다.However, as pointed out as a problem of the prior art in the observation using the rain gauge, there is a difference between the actual rainfall and the observed rainfall measured in the rain gauge. In this regard, the factors affecting the accuracy of the rainfall measured by the rainfall measuring device are as follows. same.

① 강우량측정장치의 개구부의 적정 크기는 얼마인가?① What is the proper size of the opening of the rainfall measuring device?

② 개구부면은 어느 방향을 향해야 하는가?② Which direction should the opening face face?

③ 강우량측정장치는 지면위로 어느 정도 돌출되어야 하는가?How far should the rainfall measuring device protrude above the ground?

④ 바람의 효과를 감소시킬 수 있는 장치가 설치되어야 하는가?④ Should there be a device to reduce the wind effect?

⑤ 강우량측정장치는 주변에 위치한 나무, 건물들과 얼마나 이격되어야 하는가?⑤ How far should rainfall measuring devices be from trees and buildings located in the vicinity?

⑥ 강우량측정장치 내외부로 튀게되는 강우량을 어떻게 방지할 수 있는가?⑥ How can we prevent rainfall from splashing into and out of the rainfall measuring device?

⑦ 측정된 강우량의 증발을 어떻게 방지할 수 있는가?⑦ How can we prevent evaporation of measured rainfall?

위에 언급된 7가지 요소는 일반적으로 강우량측정장치 설치시 고려하여야 할 내용이다. 그러나 위 질문에 대해 일반적으로 통용될 수 있는 해답은 없다. 실제적으로 각 나라들은 각각의 기준을 가지고 있으며 각 나라에서도 기관별로 각기 다른 기준을 설정하고 있다. 그러나 world meteorological organization에 참여하는 각 나라들은 우량계에 대해 "잠정적 참조 우량계(interim reference precipitation gage : IPRG)"에 대해 협정하였다. 이 우량계의 제원은 표 3과 같다.The seven elements mentioned above are generally taken into account when installing rainfall measuring devices. However, there is no generally accepted answer to this question. In practice, each country has its own standards, and each country has its own set of standards. However, each country participating in the world meteorological organization has agreed on an "interim reference precipitation gage" (IPRG) for rain gauges. The specifications of this rain gauge are shown in Table 3.

이러한 규정은 오랜 연구의 결과에 의해 획득된 결론으로서 상기 규정에 따라 우량계가 설치될 경우 위에서 제기된 문제점들을 최소화하는 기여할 것이다.This rule is the conclusion obtained by the results of a long study and will contribute to minimizing the problems raised above when a rain gauge is installed in accordance with the above rule.

즉, 개구부의 크기와 방향, 개부부의 높이와 방풍장치의 유무, 장애물과의 이격거리 등이 규정에 따라 지켜질 경우 실제 강우량과 관측강우량의 오차는 현저히 개선될 것이다.In other words, if the size and direction of the opening, the height of the opening and the presence of the windshield, the separation distance from the obstacle, etc. are followed according to the regulations, the error of the actual rainfall and the observed rainfall will be remarkably improved.

그러나 상기와 같은 규정은 수수구에 수집되는 강우의 양이 가능한 한 오차없이 수집될 수 있도록 하기 위한 부분적인 환경을 조성하는 극히 피동적인 방안에 불과하다. 현실적으로 상기 규정이 우량계가 설치되는 모든 지역에 공통적으로 적용될 경우 동일한 효과를 가져오기를 기대하기는 어렵다.However, the above regulations are only extremely passive measures to create a partial environment in which the amount of rainfall collected in the sewer can be collected without error as much as possible. In reality, it is difficult to expect the same effect if the above rules are applied to all areas where rain gauges are installed.

여기에서 우리나라에 설치되어 있는 우량계의 현황을 살펴볼 필요가 있다.Here, it is necessary to look at the current state of rain gauges installed in Korea.

국내의 강우량 관측을 실시하고 있는 기관은 표 1 및 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 1999년 말 현재 건설교통부, 기상청, 한국수자원공사, 농업기반공사 등에서 강우량을 관측하고 있다. 건설교통부는 5대강 홍수통제소에서 강우량관측소를 운영하고 있으며, 주요 하천을 중심으로 고르게 분포되어 있다. 즉 이는 건설교통부의 주요 임무인 하천관리를 통한 이수 및 치수를 위한 기본 자료로서 활용하기때문이다.As shown in Table 1 and FIG. 4, the organization that conducts rainfall observations in Korea observes rainfall from the Ministry of Construction and Transportation, Meteorological Agency, Korea Water Resources Corporation, and Agricultural Infrastructure Corporation as of late 1999. The Ministry of Construction and Transportation operates a rainfall monitoring station at the Five Rivers Flood Control Center, which is distributed evenly across major rivers. This is because it is used as basic data for completion and dimension through river management, which is the main task of the Ministry of Construction and Transportation.

한국수자원공사의 경우는 다목적댐을 중심으로 상류지역에 집중적으로 강우량 관측소가 설치되어 있다. 이는 장마 및 태풍 등으로 인한 상류지역의 집중호우로 인한 하류의 홍수 조절 및 용수확보를 위한 자료로 활용하기 때문이다.In the case of the Korea Water Resources Corporation, rainfall observatories are installed in the upstream area around multipurpose dams. This is because it is used as data for flood control and water supply downstream due to heavy rains in the upstream region due to rainy season and typhoon.

기상청은 전국적으로 고르게 분포되어 있으며, 특히 인구밀집지역인 주요도시 및 중소도시와 일기변화가 심하고 특이한 기상상황을 관측하기 위해 해안 및 산간지역에 대부분이 설치되어 있다.The Korea Meteorological Administration is evenly distributed throughout the country, and most of them are located in coastal and mountainous areas, especially for observing major and small cities, which are densely populated, and severe weather changes and unusual weather conditions.

농업기반공사는 주로 대규모 농업용 저수지 부근에 우량계를 설치하여 농업용수 확보와 활용을 위한 자료의 수집을 목적으로 설치하였다. 지금까지 살펴 본 바와 같이 기상관측소(강우량관측소)는 설치기관별 업무와 목적 등의 특성에 따라 다르게 운영하고 있음을 볼 수 있다.The Agricultural Infrastructure Corporation installed a rain gauge near a large agricultural reservoir to collect data for securing and utilizing agricultural water. As we have seen so far, it can be seen that the weather stations (rainfall stations) operate differently depending on the characteristics of the institutions and their tasks.

보통 강우량 관측기법은 하천시설기준(한국수자원학회, 2000), 수문관측요령(한강홍수통제소, 1991) 등의 참고문헌에 수행방법이 자세히 기록되어 있다. 현재 실질적으로 관측하고 있는 방법은 매일 오전 10시를 기준으로 관측하여 전날의 일일 강우량을 기록하고 있다. 기상청의 경우는 1일 기준으로 1회 내지 8회에 시간별 다양한 관측방법을 기상업무 시행규칙 제2조에 명시하고 있다. 건설교통부는 대부분 학교 및 관공서의 직원이 관측요원으로 기상관측소(강우량 관측소)를 운영하고 있으며, 매일 오전 10시 보통 관측을 수행하고 있다. 따라서 기상청과 건설교통부의 기상관측자료(강우량 관측자료)가 인근에 같이 위치할 경우 차이가 발생할 수 있다.Rainfall observation techniques are usually documented in detail in references such as the Stream Facility Standard (Korean Water Resources Association, 2000) and Hydrology Observation Guidelines (Hang River Flood Control, 1991). Currently, the actual observation method is based on daily observation at 10 am to record the daily rainfall of the previous day. In the case of the Korea Meteorological Agency, various observation methods by hour are specified in Article 2 of the Enforcement Regulations of the Meteorological Service. Most of the Ministry of Construction and Transportation operates meteorological stations (rainfall stations) as staff members of the school and government offices, and usually conducts regular observations every day at 10 am. Therefore, if the weather observation data (rainfall observation data) of the Korea Meteorological Administration and the Ministry of Construction and Transportation are located together, there may be a difference.

강우량은 지표면 수문순환의 입력자료로 정확한 측정은 수문분석을 위해 매우 중요한 인자이다. 그러나 불행하게도 강우량의 측정에는 영향을 미치는 인자는 위에서 살펴본 바와 같이 매우 많다. 이러한 인자는 올바른 수문해석을 위하여 반드시 사전에 조사되고 대책이 수립되어야 한다.Rainfall is an input to the surface hydrological cycle, and accurate measurement is a very important factor for hydrologic analysis. Unfortunately, however, there are many factors that affect the measurement of rainfall, as discussed above. These factors must be investigated in advance and countermeasures must be established for correct hydrologic analysis.

수문분석을 위해서는 강우량과 강도를 최초의 입력자료로 설계를 하게 되며, 이때 다음과 같은 2가지 질문에 봉착하게 된다.For hydrologic analysis, rainfall and intensity are designed as the first input data, and the following two questions are encountered.

1. 지점 강우량의 정확도는 어느 정도인가?1. How accurate is the point rainfall?

2. 지점 강우량은 얼마나 정확하게 면적강우량으로 환산될 수 있는가?2. How accurately can site rainfall be converted to area rainfall?

위에서 언급한 2가지 질문은 수문분석시 간과하기 쉬운 문제이고 지금까지 어느 정도 간과되어 온 것도 사실이다. 그러나 수문분석 시스템의 입력자료가 잘못된다면 모델의 검정이나 검증과정이 무의미해 질 수 있고 실제의 활용에서는 대단히 큰 문제를 야기할 수 있다. 즉 이후 분석되는 결과와 같이 태풍을 동반한 홍수시 관측강우량은 바람의 영향을 받아 실제강우량과 큰 오차를 보일 수 있다. 이러한 결과를 기초로 하여 수문의 분석 및 조작이 이루어진다면 그 결과는 대단히 큰 사고(재난)로 이어질 수 있다.The two questions mentioned above are easy to overlook during hydrologic analysis, and they have been overlooked to some extent. However, if the input data of the hydrologic analysis system is wrong, the process of testing or verifying the model can be meaningless and cause great problems in practical use. In other words, the observed rainfall during floods with typhoons, as shown in the subsequent analysis, may show a large error from the actual rainfall due to the wind. Based on these results, if the hydrologic analysis and manipulation is carried out, the result can lead to a very big accident (disaster).

따라서 오차의 가장 큰 요인이 되는 바람이 실측강우량에 미치는 영향을 분석하여 이를 보정함으로서 실측강우량과 실제강우량 사이에 존재하는 오차를 최소화할 필요가 있다. 그리고 이의 보정을 위한 일정한 수식의 도출이 필요해 진다.Therefore, it is necessary to minimize the error existing between the measured rainfall amount and the actual rainfall amount by analyzing and correcting the influence of the wind, which is the biggest cause of error, on the measured rainfall amount. And it is necessary to derive a certain formula for its correction.

여기에서 이론식을 이용한 강우 감소율을 산정해 보면 다음과 같다.Here, the rainfall reduction rate using the theoretical formula is calculated as follows.

우선 강우의 침강속도를 보면, 낙하하는 강우입자는 3개의 힘이 작용한다. 자중에 의해 발생하는 중력방향의 힘 F_g, 강우입자 배제하는 공기에 의한 부양력 F_b, 강우와 공기사이에 발생하는 항력 F_d이다. 만약에 강우가 직경이 D인 구형이라면, 체적은 (π/6)D³이며 작용하는 중력의 크기는 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.First of all, if you look at the sedimentation rate of rainfall, three forces act on falling rainfall particles. Gravitational force F _g generated by its own weight, flotation force F _b by air excluding rainfall particles, and drag F _d generated between rainfall and air. If the rainfall is a sphere with a diameter of D, the volume is (π / 6) D ³ and the magnitude of the applied gravity can be expressed as Eq. (1).

여기서는 물의 밀도이다.here Is the density of water.

또한 부양력은 식 (2)와 같다.The flotation force is also given by equation (2).

여기서는 각각 물과 공기의 밀도이다.here Is the density of water and air, respectively.

또한 항력은 다음 식 (3)과 같다.The drag is given by the following equation (3).

여기서 C_d는 무차원항력계수이고, A는 강우입자의 투영면적이며, v는 낙하속도이다.Where C _d is the dimensionless drag coefficient, A is the projection area of the rainfall particle, and v is the falling velocity.

강우가 응집하여 입자의 형태로 낙하를 시작하면 강우입자는 종말속도 Vt에 도달할 때까지 가속하게 된다. 이 때는 3개의 힘이 균형을 이루게 되며, 이는 다음식 (4)와 같이 표현된다.When rainfall starts to fall in the form of particles, the rainfall accelerates until the end velocity Vt is reached. In this case, three forces are balanced, which is expressed as in the following equation (4).

따라서, v=Vt로 가정하면 항력은 다시 식 (5)와 같이 나타낼 수 있다.Therefore, assuming that v = Vt, drag can be expressed as Equation (5).

따라서, 이를 최종속도 혹은 종말속도로 식 (6)으로 정리하면 다음과 같다.Therefore, this can be summarized as Eq. (6) as the final speed or the terminal speed as follows.

식 (6)은 강우의 입자가 1mm 이상의 구형인 경우에 적절하다. 이 크기 이상에서는 강우입자의 바닥이 평평해져 투영면적이 넓어진다. 따라서, 이는 실제 강우의 직경과 같은 체적을 차지하는 강우의 체적에 대한 상당직경으로 변환되어야 한다. 강우입자는 6mm까지 존재가능하나, 강우강도가 작은 경우에는 3mm이상은 거의 발생하지 않는다.Equation (6) is appropriate when the particles of rainfall are spherical at least 1 mm. Above this size, the bottom of the rainfall particles is flattened to widen the projection area. Therefore, it should be converted into a substantial diameter for the volume of rainfall that occupies the same volume as the actual rainfall diameter. Rainfall particles can be up to 6mm, but rarely more than 3mm when the rainfall intensity is small.

0.1mm 이하의 작은 강우입자의 경우에는 항력은 Stokes의 법칙에 따르게 되며 이때 항력계수 C_d=24/Re이다. Re는 Reynolds 수로이며,는 공기의 점성계수이다. Stokes의 법칙에 적용되지 않는 범위에서의 항력계수는 표 4와 같다.For small rainfall particles less than 0.1 mm, drag is subject to Stokes' law, where the drag coefficient C _d = 24 / Re. Re channel Reynolds Is, Is the viscosity coefficient of air. The drag coefficients in the range not applicable to Stokes' law are given in Table 4.

일반적으로 강우의 종말속도는 강우의 입자가 증가함에 따라 증가하게 되며 입자의 크기가 5mm에 이르면 종말속도는 약 8.23m/s에 수렴하게 된다.In general, the end velocity of rainfall increases with increasing rainfall particles, and when the particle size reaches 5 mm, the end velocity converges to about 8.23 m / s.

표 4는 강우입자의 직경에 따른 항력계수를 나타낸다.Table 4 shows the drag coefficient according to the diameter of the rainfall particles.

다음 바람에 의한 강우감소 효과 산정 기법을 보면,If you look at the following method of estimating rainfall reduction effect by wind,

우량계에 대한 바람의 영향은 강우입자의 종말속도가 45°방향으로 유입하는 것으로 종종 가정된다. 실제적으로 도 16과 같이 강우입자의 낙하방향은 강우 벡터에 영향을 미치는 속도성분에 따라 결정된다.The effect of wind on the rain gauge is often assumed to be the end velocity of the rainfall particles in the 45 ° direction. In practice, as shown in FIG. 16, the falling direction of the rainfall particles is determined according to the velocity component affecting the rainfall vector.

도 16에서의 강우입자의 낙하시의 속도 벡터와 각도를 수식으로 나타내면 다음과 같다.The velocity vector and angle at the time of the fall of the rainfall particle in FIG. 16 are expressed as follows.

여기서는 강우입자의 속도이며 u는 속도의 수평방향성분, v는 속도의 연직방향성분, 그리고 θ는 입사각이다.here Is the velocity of rainfall particles, u is the horizontal component of velocity, v is the vertical component of velocity, and θ is the angle of incidence.

또한 강우 입자의 낙하시의 상대운동 속도를 그림으로 나타내면 다음 도 10과 같다. 강우입자의 연직방향 종말속도(terminal velocity) v는 3.1절에서 유도되었으며 다음 식 (8)과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the relative movement speed during the falling of the rainfall particles is shown in Figure 10 as follows. The vertical velocity v of the rainfall particle is derived from Section 3.1 and can be expressed as Equation (8).

여기서 g는 중력가속도, d는 강우입자의 직경, C_d는 항력계수로 강우입자의 입경이 2mm인 경우에는 0.67이다.는 공기의 밀도이고는 물의 밀도이다.Where g is the gravitational acceleration, d is the diameter of the rainfall particle, C _d is the drag coefficient, and 0.67 when the particle size of the rainfall particle is 2 mm. Is the density of air Is the density of water.

강우입자의 낙하속도는 강우입자의 직경이 증가함에 따라 증가하나 강우입자의 직경이 5mm이면 8.23m/s로 일정해진다. 강우의 평균직경은 약 2mm이며 이때의낙하속도는 약 6.02m/s이다.The falling velocity of rainfall particles increases as the diameter of the rainfall particles increases, but becomes constant at 8.23 m / s when the diameter of the rainfall particles is 5 mm. The average diameter of the rainfall is about 2 mm and the drop velocity is about 6.02 m / s.

강우입자의 궤적은 또한 바람에 의해 영향을 받는다. 난류경계면에 위치한 지배적인 바람의 방향은 지면과 평행하며 연직방향의 속도분포는 다음 식 (9)와 같다.Rain particle trajectories are also affected by wind. The dominant wind direction at the turbulent boundary is parallel to the ground, and the velocity distribution in the vertical direction is given by Eq. (9).

여기서 U는 지면으로부터 Y위치에서의 속도이며, u_*는 전단속도, X는 von Karman의 우주상수, 그리고 Y₀는 지면에서의 조도이다.Where U is the velocity at position Y from the ground, u _* is the shear velocity, X is von Karman's space constant, and Y ₀ is the roughness at ground level.

위 식(9)를 자연대수에서 상용대수로 변환하여 정리하면 다음의 식 (10)으로 나타낼 수 있다.If Equation (9) is converted from natural logarithm to commercial logarithm, it can be expressed as the following Equation (10).

여기서 n과 m은 연직방향의 난류에 따른 경험상수이다. 단순화된 식의 장점은 n과 m을 산정하기 위해 연직방향으로 2개 지점의 풍속만 측정하면 된다.Where n and m are empirical constants along the turbulence in the vertical direction. The advantage of the simplified equation is that only the two wind speeds in the vertical direction need to be measured to calculate n and m.

예를 들어 n의 값은 수치적으로 지면 1ft에서의 풍속이라면 n과 m의 합은 지면 10ft에서의 풍속과 동일하다. 동일하게 지면으로부터 1m와 10m에서의 풍속은 metric 시스템에서 적용될 수 있다.For example, if the value of n is numerically wind speed at 1ft above the ground, then the sum of n and m is equal to the wind speed at 10ft above the ground. Similarly, wind speeds at 1 m and 10 m from the ground can be applied in a metric system.

난류혼합과정에서 강우의 횡방향 거동은 공기의 속도에 의해 결정된다. 공기의 흐름과 강우입자간의 모멘텀 변화는 매우 복잡하다. 도 10에서 보는 바와 같이 강우에 대한 공기흐름의 상대적 거동은 흐름영역에 대한 강우입자의 (-) 방향 수평방향 속도 성분을 더함으로써 얻어질 수 있다. 강우입자에 대한 공기흐름의 모멘트가 수평방향 항력과 같다는 가정(Liggett 1994)아래 수평방향에 대한 강우입자의 평형조건은 다음과 같다.The lateral behavior of rainfall during turbulent mixing is determined by the air velocity. The change in momentum between airflow and rainfall particles is very complex. As shown in FIG. 10, the relative behavior of air flow with respect to rainfall can be obtained by adding the negative velocity horizontal velocity component of the rainfall particle over the flow region. Under the assumption that the moment of air flow for rainfall particles is equal to the drag in the horizontal direction (Liggett 1994), the equilibrium conditions of the rainfall particles in the horizontal direction are:

여기서 a는 강우의 투영면적이다.Where a is the projection area of the rainfall.

위 식 (11)을 다시 정리하여 나타내면 식 (12)와 같다.Equation (11) is summarized again as shown in equation (12).

여기서 K는 수평방향 속도비이다.Where K is the horizontal velocity ratio.

예를 들어 C_d=0.67이면 K는 0.63 이다. 따라서 우량계로 유입하는 강우입자의 낙하속도는 다음 식 (13)과 같다.For example, if C _d = 0.67, K is 0.63. Therefore, the falling speed of the rainfall particles flowing into the rain gauge is given by the following equation (13).

낙하속도 V는 식 (14)와 같다.The dropping speed V is the same as (14).

강우의 우량계 유입비율은 강우입자의 입사각과 우량계 상단에 위치한 식생등의 장애물에 의하여 영향을 받게 되나, 우량계 상단의 장애물을 제거한다면 실제적으로 가장 큰 영향을 미치는 인자는 강우입자가 입사하는 유효직경 D_e이다.Rainfall inflow rate is influenced by the incidence angle of rainfall particles and obstacles such as vegetation located on top of the rain gauge.However, if the obstacle on top of the rain gauge is removed, the most effective factor is the effective diameter D in which the rainfall particles enter. _e .

여기서 k는 우량계의 유효단면을 감소시키는 식생유효계수이며, D는 우량계의 직경이다. 식생유효계수는 아무런 영향이 없는 경우는 0이며 완전히 덮여있는 경우에는 1이다.Where k is the vegetation effectiveness factor that reduces the effective cross section of the rain gauge, and D is the diameter of the rain gauge. The vegetation effectiveness factor is 0 for no effect and 1 for complete coverage.

결과적으로 강우입자가 우량계로 떨어질 때의 우량계 유효면적 A_e는 다음식 (16)과 같다.As a result, the rain gauge effective area A _e when the rainfall falls to the rain gauge is expressed by the following equation (16).

여기서 A는 우량계의 개구면적이다.Where A is the opening area of the rain gauge.

강우지속시간동안 포집되는 강우의 체적 S는 다음 식 (17)과 같다.The volume S of rainfall collected during rainfall duration is given by the following equation (17).

여기서 C는 강우입자의 공간적 밀도이며 T_d는 강우의 지속시간이다. 강우는 연속적으로 우량계로 유입하지 않으므로 C값은 강우의 강도를 의미한다.Where C is the spatial density of the rainfall particles and T _d is the duration of the rainfall. Since rainfall does not flow into the rain gauge continuously, the C value represents the intensity of the rainfall.

강우지속시간 T_d동안의 평균강우강도 I는 다음 식 (18)과 같이 표시된다.The average rainfall intensity I during the rainfall duration T _d is expressed by the following equation (18).

C값은 강우강도와 강우입자의 낙하속도가 측정되었을 때 식 (18)을 이용하여 산정이 가능하다.The C value can be estimated using Eq. (18) when the rainfall intensity and the falling velocity of rainfall particles are measured.

우량계의 감소비율은 우량계에 바람이 불지 않고 식생의 영향도 없다면 u=0,k=0, 그리고 θ=90_°가 되면 식 (19)∼(20)이 성립된다.If the rain gauge has no wind blowing and no vegetation effect, u = 0, k = 0, and θ = 90 _° , equations (19) to (20) are established.

이때 V₀와 I₀가 참값이라고 가정하면 감소비율 R은 다음 식 (21)과 같이 나타낼 수 있다.In this case, assuming that V ₀ and I ₀ are true values, the reduction ratio R can be expressed as Equation (21) below.

즉, 따라서 감소비율은 r=1-R로 나타낼 수 있다.That is, the reduction ratio can thus be expressed as r = 1-R.

다음 바람의 규모에 따른 강우 감소율 산정하면,If we calculate the rate of rainfall reduction according to the size of the next wind,

앞에서 언급한 3.1과 3.2의 이론식을 바탕으로 강우의 직경 및 풍속에 따른 강우낙하속도, 강우의 입사각을 고려한 낙하속도, 입사각, 유효직경, 포착율, 감소율을 대표적인 강우의 직경인 2mm에 대해 산정하여 다음 표 5에 나타내었다. 또한 0.2∼3.0mm까지 다양한 직경에 대해 풍속에 따른 감소율을 표 6 및 도 11에 나타내었다.Based on the theoretical formulas of 3.1 and 3.2 mentioned above, the falling rate, incidence angle, effective diameter, capture rate, and reduction rate in consideration of rainfall diameter and wind speed, and the incident angle of rainfall are calculated for the typical rainfall diameter 2mm. It is shown in Table 5 below. In addition, the reduction rate according to the wind speed for various diameters from 0.2 to 3.0mm is shown in Table 6 and FIG.

다음 본 출원인은 실험실을 크게 강우량발생장치(rainfall generator)와 바람발생장치(wind blower) 2개의 부분으로 구성하고 가능한 한 자연현상과 유사한 조건이 실험실에서 재현될 수 있도록 한 후 바람의 영향에 의한 강우량의 감소율을 5가지 강우강도에 대하여 실험하였다. 강우강도의 조건별 강우량 감소율은 다음 표 7에 나타내었다. 결과에서 강우강도와 관계없이 대부분 비슷한 감소율을 나타내었다. 이는 강우의 감소율을 풍속의 영향이 중요하며, 강우강도와는 거의 연관성이 없음을 알 수 있었다. 도 16은 표 7의 강우강도 조건 5가지에 대한 각각의 감소율을 보여주고 있다. 또한 도 17은 전체 5가지 조건을 바탕으로 회귀분석을 유추한 것으로 다차항식을 선정하였다. 곡선에서 풍속의 조건에 따른 감소율이 초기 "0"의 값을 가지 못하는 것을 회귀곡선식이 polynominal을 이용한 산정한 2차 곡선이기 때문이다. 또한 실제 풍속이 0∼0.3 m/sec인 경우 이 식의 결과와 같이 특별한 보정 없이도 우량계에서 실측한 값을 사용하여도 무방한 것으로 판단된다.The applicant then consists of two parts, a rainfall generator and a wind blower, and the rainfall caused by the effects of wind after the conditions similar to natural phenomena can be reproduced in the laboratory. The reduction rate of was tested for five rainfall intensities. The rainfall reduction rate according to the conditions of rainfall intensity is shown in Table 7 below. The results showed a similar decrease rate regardless of rainfall intensity. It was found that the effect of the wind speed on the decrease rate of the rainfall is important and has little correlation with the rainfall intensity. FIG. 16 shows the respective reduction rates for the five rainfall intensity conditions of Table 7. In addition, FIG. 17 selects a multinomial equation as an analogy of a regression analysis based on all five conditions. This is because the regression curve is a second-order curve calculated using polynominal because the reduction rate according to the wind speed condition does not have an initial value of "0" in the curve. In addition, when the actual wind speed is 0 to 0.3 m / sec, it is judged that the measured value of the rain gauge may be used without any special correction as the result of this equation.

본 연구를 통하여 풍속에 의한 강우량의 감소율을 검토하였다. 실험실에서는 실제 자연현상을 재현하는 것은 불가능하나 시간적, 공간적 제한을 실험의 목적에 따라 재현하여 의도하는 결과를 확인할 수 있는 장점이 있다. 즉, 수평방향의 풍속에 따른 감소율을 이론식 및 실험결과와 비교하였다.Through this study, the decrease rate of rainfall by wind speed was examined. Although it is impossible to reproduce real natural phenomena in the laboratory, it has the advantage of reproducing the intended result by reproducing temporal and spatial limitations according to the purpose of the experiment. That is, the reduction rate according to the wind speed in the horizontal direction was compared with the theoretical and experimental results.

실험 조건에서 분사 노즐에 의한 인공강우의 직경은 0.6mm 이고, 이때의 온도는 20℃, 물의 밀도는=998kg/㎥, 기압 101.3kpa 일 때 공기의 밀도는=1.2kg/㎥ 인 조건에서 항력계수는 C_d=1.07이면 강우의 낙하속도는 식 (8)에 의해 계산하면 2.36m/sec가 된다.Under the experimental conditions, the diameter of artificial rainfall by spray nozzle is 0.6mm, the temperature is 20 ℃ and the density of water is = 998kg / ㎥, the air density is 101.3kpa If the drag coefficient is C _d = 1.07 under the condition of = 1.2kg / ㎥, the rainfall fall speed is 2.36m / sec calculated by Equation (8).

강우낙하 속도 2.36m/sec 이용하여 이론식을 바탕으로 강우강도 5개의 풍속 조건별 감소율을 산정하여, 실험에서 구한 감소율과 비교하여 표 8에 나타내었다.Using the rainfall drop rate 2.36m / sec, the reduction rate for each wind condition of rainfall intensity was calculated based on the theoretical formula, and it is shown in Table 8 compared with the reduction rate obtained in the experiment.

이론식과 실험결과에 따른 감소율의 오차범위는 풍속이 1.5m/sec 이하인 경우는 2.54(%)∼54.23(%)의 큰 변화의 폭을 나타내고 있지만, 풍속이 1.5m/sec 초과하는 경우는 0.66(%)∼22.33(%)으로 나타났다. 이러한 이유는 실험에서 인공강우의 재현이 수압에 의해 분사되는 것으로 실제 중력에 의한 강우의 영향과 다소 차이가 있기 때문으로 판단된다.The error range of the reduction rate according to the theoretical and experimental results shows a large range of change of 2.54 (%) to 54.23 (%) when the wind speed is 1.5m / sec or less, but 0.66 () when the wind speed exceeds 1.5m / sec. %) To 22.33 (%). The reason for this is that the reproduction of artificial rainfall in the experiment is injected by hydraulic pressure, which is different from the effect of rainfall due to gravity.

그러나 이러한 오차의 차이에도 불구하고, 본 연구에서 실시한 실험 결과인 도 17과 이론식을 바탕으로 강우의 직경에 따른 감소율을 나타낸 도 11의 직경 0.6mm인 경우의 결과가 거의 유사하게 나타났다. 실험결과 도 16에서는 다양한 강우강도별 강우의 풍속에 따른 감소율의 영향은 거의 없는 것으로 나타났다. 따라서 풍속에 의한 강우의 감소율은 강우의 직경에 의해 산정될 수 있으리라 판단된다.However, in spite of the difference of these errors, the results of the case of 0.6 mm in diameter of FIG. 11 showing the reduction rate according to the diameter of rainfall based on the experimental result of FIG. As a result, in FIG. 16, there was almost no effect of the reduction rate according to the wind speed of various rainfall intensities. Therefore, the rate of decrease of rainfall due to wind speed can be estimated by the diameter of rainfall.

따라서, 일반적으로 발생하는 강우의 직경이 2mm로 가정한다면 강우의 감소율을 풍속에 의해서만 결정될 수 있다. 강우직경이 2mm일 때의 강우의 낙하속도는 6.48m/sec 이며 이때의 감소율을 이론식을 이용하여 정리하면 다음의 식 (22)와 같다.Therefore, assuming that the diameter of the rainfall generally occurs 2mm, the rate of decrease of the rainfall can be determined only by the wind speed. When the rainfall diameter is 2mm, the rainfall fall rate is 6.48m / sec and the reduction rate can be summarized by using the following equation (22).

여기서, v_t는 강우 직경에 따른 낙하속도, v_wind는 풍속,이다.Where v _t is the drop velocity along the rainfall diameter, v _wind is the wind speed, to be.

본 연구에서는 풍속에 의해 우량계에 측정되는 강우의 감소율을 모형실험을 통하여 산정하고 이를 이론식에 의한 결과와 비교하였다. 모형실험에 의한 강우의 감소율은 이론식에 의한 결과와 매우 유사한 결과가 도출되었다. 본 연구를 통하여도출된 결과는 다음과 같다.In this study, the reduction rate of rainfall measured by the rain gauge by the wind speed was calculated by model test and compared with the result by the theoretical formula. The reduction rate of rainfall by model test is very similar to the result by theoretical formula. The results obtained through this study are as follows.

1) 강우의 감소율은 풍속의 규모가 증가할수록 증가하는 추세를 보이며, 가장 큰 영향인자는 강우의 낙하속도와 풍속의 규모이다.1) The decrease rate of rainfall increases as the wind speed increases, and the biggest influence factors are the rate of fall and the wind speed.

2) 강우의 감소율은 강우강도와는 거의 상관이 없다. 따라서, 단위시간당 발생하는 강우총량보다는 강우의 입자에 의한 영향이 가장 크다.2) Rainfall reduction rate has little to do with rainfall intensity. Therefore, the influence of rainfall particles is greater than the total amount of rainfall generated per unit time.

3) 강우의 낙하속도는 강우입자의 규모에 따라 변화하며 최대 9m/sec를 초과하지 않는 것으로 조사되었다. 실제 대부분의 강우발생시 입자의 크기는 약 2mm 내외이며 이때의 강우의 낙하속도는 약 6.48mm 정도인 것으로 산정되었다. 따라서, 가장 일반적으로 발생하는 강우입자 2mm에 대한 감소율은 다음 식을 이용하여 산정할 수 있다.3) Rainfall fall rate varies depending on the size of rainfall particles and does not exceed 9m / sec. In fact, in most rainfall, the particle size is about 2mm and the rainfall rate is about 6.48mm. Therefore, the reduction rate for the most commonly occurring rainfall particles 2mm can be calculated using the following equation.

여기서, v_t는 강우 직경 2mm인 경우 6.48m/sec이며, v_wind는 풍속,이다.Where v _t is 6.48 m / sec when the rainfall diameter is 2 mm, and v _wind is the wind speed, to be.

즉 이론적으로 발생하는 오차의 가장 큰 원인은 낙하속도(입자의 크기)와 바람(풍속)이며, 그 중 현실적으로 측정 및 수치화가 가능한 오차는 바람(풍속)이 되며, 본원발명은 상기 바람의 영향을 풍속계에 의해 수치화하고 이를 상기 도출된 식에 의해 마이컴에서 산출하여 표시부에 표시하고 이를 중앙통제센터에 제공하게 되는 것이다.In other words, theoretically, the biggest causes of errors are falling speed (particle size) and wind (wind speed), among which the errors that can be measured and quantified in reality are wind (wind speed), and the present invention has the effect of the wind. It is digitized by the anemometer and calculated by the microcomputer according to the above-mentioned formula and displayed on the display unit, which is provided to the central control center.

여기에서 보정강우량을 산출하는 과정을 도 15를 참조하여 설명하면 다음과같다.A process of calculating the corrected rainfall amount will now be described with reference to FIG. 15.

먼저 강우량 측정장치(100)에서 측정한 실측강우량의 값(강우강도, 누산강우량 등)이 입력되면(R-1단계); 이를 RAM(300)에 저장하고(R-2단계); 다음 이 값을 실측표시부(410)에 표시한다. (R-3단계)First, when the value of the measured rainfall amount measured by the rainfall measuring apparatus 100 (rainfall intensity, accumulated rainfall amount, etc.) is input (step R-1); Store it in the RAM 300 (step R-2); This value is then displayed on the measurement display unit 410. (R-3 stage)

또 풍속측정부(600)에서 측정된 풍속의 값이 입력되면(W-1단계); 이를 RAM(300)에 저장하고(W-2단계); 다음 이 값을 풍속표시부(430)에 표시한다.(W-3단계)When the value of the wind speed measured by the wind speed measuring unit 600 is input (step W-1); Store it in the RAM 300 (step W-2); Next, this value is displayed on the wind speed display unit 430. (W-3)

또한 마이컴(200)은 ROM(700)으로부터 보정강우량 계산프로그램을 읽어들이고(M-1단계); RAM(300)으로부터 실측강우량 값 및 풍속의 값을 읽어와서(M-2, M-3단계); 이를 계산프로그램에 의해 다음 공식In addition, the microcomputer 200 reads the correction rainfall amount calculation program from the ROM 700 (step M-1); Reading the measured rainfall amount value and the wind speed value from the RAM 300 (M-2, M-3 steps); This is calculated by the calculation program

을 적용하여 보정강우량의 값을 산출한 다음(M-4단계); 상기 산출된 보정강우량 값을 RAM(300)에 저장하고(M-5단계); 이어서 이를 보정표시부(420)에 표시한다.(M-6단계)Calculating the value of the corrected rainfall amount by applying (step M-4); Storing the calculated rainfall amount in the RAM 300 (step M-5); This is then displayed on the correction display unit 420 (step M-6).

상기 과정이 종료되면 마이컴(200)은 표시부(400)에 표시된 값(실측강우량, 보정강우량, 풍속)을 통신장치(2)로 출력하고(T-1단계); 통신장치(2)는 상기 값(실측강우량, 보정강우량, 풍속)을 중앙통제센터(3)로 유무선방식에 의해 전송한다(T-2단계).When the process is completed, the microcomputer 200 outputs the values (actual rainfall amount, corrected rainfall amount, wind speed) displayed on the display unit 400 to the communication device 2 (step T-1); The communication device 2 transmits the values (actual rainfall amount, corrected rainfall amount, wind speed) to the central control center 3 by wire or wireless method (step T-2).

상기와 같은 과정을 거쳐 수신된 강우량값을 기초로 하여 중앙통제센터(3)는수문 조작 등을 하여 치수를 하게 된다.On the basis of the rainfall value received through the above process, the central control center 3 performs the flood control operation and the like.

상기와 같은 본원 발명에 의하면,According to the present invention as described above,

본 발명은 강우량 측정시 자동기상관측장치 주위에 부는 바람의 영향에 의해 측정된 강우의 양이 실제 내리는 강우의 양과 다르게 측정되는 문제를 해결하는 효과가 있다.The present invention has the effect of solving the problem that the amount of rainfall measured by the effect of the wind blowing around the automatic weather observation apparatus is measured differently from the amount of rainfall actually falling during the rainfall measurement.

다음 상기 이론적으로 산출된 보정강우량을 실측된 강우량과 함께 표시부에 표시하거나 중앙통제센터로 전송하여 치수에 이용토록 함으로서 보다 정밀한 치수가 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.Next, the theoretically calculated correction rainfall amount is displayed on the display unit along with the measured rainfall or transmitted to the central control center for use in the dimension, thereby making it possible to obtain a more accurate dimension.

또한 중앙통제센타가 상기 실측강우량과 보정강우량을 함께 수방대책을 위한 기초자료로 활용토록 함으로서 보다 철저한 재난 방지대책을 수립할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the central control center can use the measured rainfall and the corrected rainfall together as basic data for flood control, so that a more thorough disaster prevention measure can be established.

Claims

A rainfall measuring unit 100 for actually measuring and quantifying the amount of rainfall received through the sorghum and outputting it to the microcomputer; A wind speed measuring unit 600 which measures the wind speed of the place where the rainfall measuring unit 100 is installed and outputs the measured value of the wind speed to the microcomputer; The actual rainfall amount received from the rainfall measurement unit 100 and the wind speed data received at the time of rainfall measurement received from the wind speed measurement unit 600 are processed and stored in a RAM, and displayed on the outside through a display unit, and previously displayed in a ROM. A microcomputer 200 for calculating the corrected rainfall amount by the inputted corrected rainfall amount calculation program and storing the corrected rainfall amount again in RAM, and displaying it externally through the display unit; A RAM 300 for storing measured rainfall amount and corrected rainfall amount data received from the microcomputer; A ROM 700 in which a correction rainfall amount calculation program for calculating a correction rainfall amount is input according to the instruction of the microcomputer; A display unit 400 which displays the measured rainfall amount, the corrected rainfall amount, and the wind speed data received from the microcomputer 200 to the outside; A power supply unit 500 for supplying power necessary for the overall rainfall measuring apparatus; Automatic meteorological observation device having a correction function, characterized in that made.

The method of claim 1,

The rainfall measuring unit 100 may use a cylindrical rain gauge (110), conduction type magnetic rain gauge (120), rainfall intensity meter (130), siphon rain gauge (140) or the like according to the needs of use, or expand the function of the device. Automatic weather observation device with a correction function characterized in that it can be configured by adopting a combination of different types of rain gauge for the purpose.

The method of claim 1,

The display unit 400 includes a measured rainfall display unit 410 for displaying the rainfall measured in real time; A correction rainfall amount display unit 420 for displaying the correction rainfall amount calculated by the correction rainfall amount calculation program; A wind speed display unit 430 for displaying the wind speed measured by the wind speed measurement unit; Automatic meteorological observation device having a correction function, characterized in that configured.

The method of claim 1,

The measured rainfall amount display unit 410 includes a real-time rainfall amount display unit 411 for displaying rainfall measured in real time again; An accumulated rainfall amount display unit 412 for displaying the accumulated rainfall amount; A rainfall intensity display unit 413 for measuring an amount of rainfall falling per unit time; Automatic meteorological observation device having a correction function, characterized in that configured.

The method of claim 1,

The corrected rainfall amount display unit 420 further includes a real-time corrected rainfall amount display unit 421 for displaying a real-time corrected rainfall amount calculated based on rainfall and wind speed measured in real time; A corrected accumulated rainfall amount display unit 422 displaying a corrected accumulated rainfall amount calculated based on the measured and accumulated rainfall and wind speed; A corrected rainfall intensity display unit 423 for displaying a corrected rainfall intensity calculated based on the measured rainfall intensity and wind speed; Automatic meteorological observation device having a correction function, characterized in that configured.

The method of claim 1,

The wind speed display unit 430 includes a real time real time wind speed display unit 431 for displaying real time wind speed again; An average wind speed unit 432 displaying an average wind speed per unit time; Automatic meteorological observation device having a correction function, characterized in that configured.

The method of claim 1,

In addition, the power supply unit 500 includes a commercial power supply unit (AC unit, 510) for always supplying power; Automated meteorological observation device having a correction function, characterized in that consisting of an emergency power supply (DC unit, 520) for supplying emergency power.

In measuring rainfall,

First inputting a value of the measured rainfall amount measured by the rainfall measuring apparatus 100 (rainfall intensity, accumulated rainfall amount, etc.);

Storing it in the RAM 300;

Displaying the value on the measurement display unit 410;

Inputting a value of the wind speed measured by the wind speed measurement unit 600;

Storing it in the RAM 300;

Displaying the value on the wind speed display unit 430;

Reading the corrected rainfall amount calculation program from the ROM 700 by the microcomputer 200;

Reading the measured rainfall amount value and the wind speed value from the RAM 300;

Calculating the value of the corrected rainfall amount by substituting it into a predetermined formula for calculating the corrected rainfall amount in the calculation program;

Storing the calculated corrected rainfall amount in a RAM 300;

Displaying it on the correction display unit 420; Method of operation of the automatic weather observation device having a correction function, characterized in that made.

The method of claim 8,

The formula for calculating the corrected rainfall amount is

Operation method of an automatic weather observation device having a correction function characterized in that.