KR20060101430A - Automatic pumping test apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대수층내 지하수 유동 및 유량 등을 파악하기 위하여 실시되는 지하수 양수시험에 있어서, 펌프, 유량계, 밸브, 수위계 및 이들을 제어하는 제어부로 구성되어 자동으로 양수시험을 수행하는 자동 양수시험장치로서, 설정된 목표유량에 따라 펌프와 밸브가 자동으로 운전되도록 함으로써 작업자의 추가 조작 없이도 시험중 유량을 일정하게 유지할 수 있도록 한 것이다.The present invention is an automatic pumping test device that is automatically composed of a pump, a flow meter, a valve, a water gauge and a control unit for controlling the pumping in the groundwater pumping test carried out to grasp the groundwater flow and flow rate in the aquifer, The pump and valve are operated automatically according to the set target flow rate to maintain a constant flow rate during the test without further operator intervention.
본 발명을 통하여 양수시험의 정도(精度)를 획기적으로 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 단계양수시험에 있어서는 단계별 양수량의 설정을 자유롭게 할 수 있게 되어 시험단계를 확장할 수 있으며, 소수의 인원으로도 시행착오없이 간편하게 양수시험을 실시할 수 있어 양수시험의 비용을 절감하고, 소요시간을 단축하는 효과를 얻을 수 있다.The present invention not only significantly improves the accuracy of the pumping test, but also allows the setting of the pumping amount for each step in the pumping step freely, thereby expanding the testing step and performing it with a small number of personnel. The pumping test can be carried out easily and without error, thereby reducing the cost of the pumping test and reducing the time required.
양수시험, 양수정, 펌프, MCU(micro controller unit), 기억장치 Pump test, pump, pump, micro controller unit (MCU), storage device
Description
도 1은 종래의 양수시험 상황도1 is a conventional pumping test state diagram
도 2는 본 발명이 적용된 양수시험 상황도Figure 2 is a pumping test situation applied to the present invention
도 3은 본 발명의 일 실시예 블럭도Figure 3 is an embodiment block diagram of the present invention
도 4는 본 발명의 변형된 실시예 블럭도4 is a modified embodiment block diagram of the present invention;
도 5는 도 4의 실시예를 통한 양수시험과정 흐름도5 is a flow chart of the pumping test process according to the embodiment of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
10 : 제어부10: control unit
11 : MCU(micro controller unit)11: MCU (micro controller unit)
12 : 기억장치12: storage device
13 : AD변환부(analog-digital converter)13 AD conversion unit (analog-digital converter)
20 : 펌프20: pump
21 : 모터21: motor
22 : 구동부22: drive unit
30 : 유량계30: flow meter
40 : 밸브40: valve
50 : 수위계50: water gauge
60 : 양수관60: pump
90 : 양수정90: positive crystal
91 : 대수층(帶水層)91: aquifer
99 : 동수경사선99: hydraulic slope
본 발명은 대수층내 지하수 유동 및 유량 등을 파악하기 위하여 실시되는 지하수 양수시험에 있어서, 펌프, 유량계, 밸브, 수위계 및 이들을 제어하는 제어부로 구성되어 자동으로 양수시험을 수행하는 자동 양수시험장치로서, 설정된 목표유량에 따라 펌프와 밸브가 자동으로 운전되도록 함으로써 작업자의 추가 조작 없이도 시험중 유량을 일정하게 유지할 수 있도록 한 것이다.The present invention is an automatic pumping test device that is automatically composed of a pump, a flow meter, a valve, a water gauge and a control unit for controlling the pumping in the groundwater pumping test carried out to grasp the groundwater flow and flow rate in the aquifer, The pump and valve are operated automatically according to the set target flow rate to maintain a constant flow rate during the test without further operator intervention.
양수시험이란 대수층의 특성 및 우물로 인한 지하수위의 수두손실 등을 파악하기 위하여 우물의 물을 양수하면서 우물의 수위저하 등을 관찰하고 양수의 중단 후 수위의 회복 등을 관찰하는 시험을 말한다.Pumping test is a test to observe the water level decrease while pumping well water, and to recover the water level after stopping the pumping water in order to grasp the characteristics of aquifer and the head loss of groundwater level due to the well.
도 1은 양수정(90)에 펌프(20), 유량계(30), 밸브(40) 및 수위계(50) 등을 설치하여 양수시험을 실시하는 상황을 나타내고 있으며, 양수가 개시됨에 따라 대 수층(91)의 동수경사선(99)이 변화되는 상황이 도시되어 있다.FIG. 1 illustrates a situation in which a pumping test is performed by installing a
이러한 양수시험에 있어서는 유의(有意)한 시험결과의 도출을 위하여, 양수중 양수량을 일정하게 유지할 필요성이 있는데, 양수시험에 있어서는 일반적인 펌프(20)의 작동조건과는 달리 양정(揚程)이 급격하게 변화하게 되므로 양수량의 유지가 매우 어려우며, 일반적으로 숙련된 작업자가 유량계(30)를 통하여 밸브(40)를 조절함으로써 양수량을 조절하게 된다.In this pumping test, it is necessary to keep the pumping amount constant during pumping in order to derive meaningful test results. In pumping test, the pump head changes rapidly unlike the operating conditions of the
즉, 펌프(20)의 운전조건을 최대 양정에서의 목표유량에 설정하여 가동하고, 유량계(30)를 수시로 확인하며 밸브(40)의 개도(開度)를 조절함으로써 유량을 일정하게 유지하게 되는데, 따라서 실제 양정이 설정치 이하의 경우 과도한 양수가 이루어지게 되고 그에 따라 밸브(40)의 개도를 축소하게 되면 양수관(60)을 비롯한 각종 장비에 과도한 수압이 작용하게 되어 장비가 파손되는 심각한 문제점이 있었다.That is, the operation condition of the
이에, 목표치에 초과되는 양수가 이루어졌을 시 이를 양수정(90)으로 반송할 수 있도록 한 실용신안등록 제321843호의 양수시험장치가 개발되었으나, 일단 양수된 물을 다시 양수정(90)으로 반송하는 과정에서 지체시간이 발생되므로 실험결과의 신뢰도에 악영향을 미칠 뿐 아니라, 반송수의 투입과정에서 양수정(90)내 수면의 교란이 발생되어 수위측정에 있어서 오측이 발생되는 문제점이 있었다.Therefore, the pumping test apparatus of Utility Model Registration No. 321843 was developed to return the pumped water to the pumping well 90 when the pumping water exceeded the target value. However, in the process of returning the pumped water to the
또한, 일련의 조작이 모두 작업자에 의하여 이루어지므로 고도의 숙련도가 요구될 뿐 아니라, 시험과정에 많은 시행착오가 발생하는 심각한 문제점이 있었다.In addition, since a series of operations are all made by the operator, not only a high degree of skill is required, but also a serious problem in that a lot of trial and error occurs in the test process.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 양수정에 투입되는 양수관과 이와 연결된 밸브, 유량계, 펌프 및 이들을 제어하는 제어부, 그리고 양수정의 수위를 측정하여 제어부에 입력하는 수위계로 구성되어, 설정된 목표 양수량에 따라 펌프의 출력 및 밸브의 개도를 자동으로 조절하되, 양정을 고려하여 제어함으로써, 작업자의 추가 조작 없이도 효율적이고 정확한 양수시험이 이루어지도록 한 것이다.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and consists of a pumping pipe which is introduced into a pumping well, a valve, a flow meter, a pump and a control unit for controlling them, and a water meter for measuring the level of the pumping pump and inputting it to the controller. The pump output and valve opening degree are automatically adjusted according to the target pumping amount, and the pump is controlled in consideration of the pumping head, so that an efficient and accurate pumping test can be performed without additional operator's operation.
본 발명의 상세한 구성 및 작동원리를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.The detailed configuration and operation principle of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
우선 도 2는 본 발명이 적용된 양수시험 상황을 도시한 것으로서, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 양수관(60), 밸브(40), 유량계(30), 펌프(20), 제어부(10) 및 수위계(50)로 구성된다.First, FIG. 2 shows a pumping test situation to which the present invention is applied, and as can be seen from the drawing, the present invention includes a
도 3은 본 발명의 구성요소, 특히 제어부(10)의 구성요소를 중점적으로 나타낸 블럭도로서, 제어부(10)는 펌프(20)의 모터(21)를 구동하는 구동부(22)를 제어하고, 유량계(30) 및 수위계(50)로부터 양수량 및 양수정(90)내 수위, 즉 펌프(20)의 양정에 관한 정보를 수신하며, 수신된 정보를 기억장치(12)에 저장하는 MCU(micro controller unit)(11)와, 시험중 취득된 정보와 유량 및 양정별 구동부(22)의 제어정보가 수록되는 기억장치(12)와, 유량계(30) 및 수위계(50)와 같은 감지장치의 아날로그신호를 MCU(11)가 판독가능한 디지털신호를 변환하는 AD변환부(13)로 구성된다.3 is a block diagram showing the components of the present invention, in particular the components of the
이 외에도 작업자의 조작신호가 입력되는 키보드 또는 키패트(keypad) 등의 입력장치와, 작업의 진행상황을 표시하는 모니터나 LCD 등의 출력장치가 추가될 수 있으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 선택실시할 수 있는 사항일 뿐 아니라, 조작신호 입력의 경우 별도의 입력장치 없이 기억장치(12)에 대한 프로그래밍을 통하여 달성될 수도 있으므로 이에 대한 청구범위의 구체적인 한정은 하지 않는다.In addition, an input device such as a keyboard or keypad to which an operator's operation signal is input, and an output device such as a monitor or LCD that display the progress of the work may be added, but this is in the technical field to which the present invention pertains. Not only the matter can be selected by those skilled in the art, but also the operation signal input can be achieved through programming to the
이러한 도 3과 같은 구성의 본 발명은 양수시험의 진행에 있어서 현장 작업자나 장치의 제작자에 의하여 설정되는 목표 양수량을 유지하도록 펌프(20)를 제어하게 되며, 그 구체적인 원리는 다음과 같다.The present invention having the configuration as shown in FIG. 3 controls the
우선 펌프(20)의 양수량 조절은 펌프(20)를 구동하는 모터(21)의 회전수 및 토크를 조절함으로써 달성되는데, 이러한 모터(21)의 운전조건 조절은 모터(21)의 구동부(22)를 제어함으로써 가능하다.First, the pumping amount adjustment of the
여기서 모터(21)의 구동부(22)는 모터(21)에 입력되는 전류 또는 전압을 조절하는 가변저항 또는 변압기의 형식을 취할 수도 있으며, 동기모터(21)의 경우 인버터일 수도 있으나, 이는 펌프(20)의 형식에 따라 변경될 수 있는 사항이며, 이들 모두 제어부(10)의 MCU(11)에 의하여 제어될 수 있으므로 구동부(22)로 정의한다.Here, the
일반적인 경우, 즉 양정의 변화가 크지 않은 경우, MCU(11)가 유량계(30)를 참조로 시행착오법을 통하여 구동부(22)를 제어함으로써 양수량의 조절이 가능하지 만, 본 발명이 적용되는 양수시험의 경우 시험기간, 특히 양수초기에 양수정(90)내 수위변화가 지속적으로 진행되어 양정 역시 지속적으로 변화되므로, 상기의 방법으로는 효과적인 제어가 불가능하다.In general, that is, if the change of the head is not large, it is possible to adjust the pumping amount by controlling the
즉, 양정이 변함에 따라 펌프(20)의 작동특성이 급격하게 변화되므로, 기 설정된 양정별 모터(21)의 소요 전류 또는 전압 등의 소요 제어치를 실시간으로 적용하여 기민하게 펌프(20)를 제어하여야만 목표 양수량의 유지가 가능한 것이다.That is, since the operation characteristic of the
따라서, 기억장치(12)에 양정별 모터(21)의 소요 제어치를 미리 수록하고, 실제 시험에 있어서는 MCU(11)가 수위계(50)의 측정정보에 따라 양정을 산출하여 이를 매개로 기억장치(12)로부터 모터(21)의 소요 제어치를 인출하고, 이를 즉시 적용함으로써 구동부(22)를 제어하게 되는 것이며, 이러한 양정별 모터(21)의 소요 제어치는 기억장치(12)에 미소 단위로 변화하는 다수의 양정별로 구비된 펌프(20) 특성곡선의 데이터베이스 형태를 가진다.Therefore, the required control values of the motors for each
한편, 본 발명의 기억장치(12)는 제어부(10)에 통신포트를 구성하거나, 그 자체가 착탈식 플래시메모리(flash memory) 형태로 구성되어 컴퓨터 등의 외부기기와 연결됨으로써, 데이터베이스의 수록 및 시험결과의 취득이 가능하게 된다.On the other hand, the
도 4는 펌프(20)의 양수량을 조절함에 있어서, 밸브(40)를 전동밸브(40)로 구성하고 이를 MCU(11)에 연결하여, 구동부(22)의 제어와 밸브(40)의 개도 조절을 병행함으로써, 제어치 데이터베이스의 용량을 감축하면서도 효과적인 제어가 가능하도록 한 것이다.4 is configured to control the pumping amount of the
즉, 기억장치(12)에 저장되는 제어치 데이터베이스에 양정별 제어정보를 수 록함에 있어서, 미소 단위로 변화하는 양정에 대한 제어정보가 아닌, 평균치 개념의 소정 양정 범위에 대한 제어정보만을 수록함으로써 데이터베이스의 소요 용량을 대폭 감축하고, 대신 해당 양정 범위 내에서의 양수량 미세조정은 밸브(40)의 개도를 조절함으로써 실시하는 것이다.That is, in acquiring the control information for each head in the control value database stored in the
이러한 구동부(22) 및 밸브(40)의 병행 조절에 의한 양수시험과정이 도 5에 도시되어 있다.Pumping test process by the parallel control of the
한편, 도 5에는 생략되어 있으나, 양수시험의 결과치인 양수정(90)내 수위는 수위계(50)에 의하여 측정되어 측정 시각과 함께 기억장치(12)에 기록되는 바, 별도의 야장(野帳) 없이도 간편하고 정확한 기록이 가능하다.On the other hand, although omitted in Fig. 5, the water level in the pumping well 90, which is the result of the pumping test, is measured by the
결국 본 발명의 기술요지는 양수정(90)에 투입되는 수위계(50) 및 양수관(60)과 이 양수관(60)과 연결된 밸브(40), 유량계(30) 및 펌프(20)가 포함되는 양수시험장치에 있어서, 펌프(20)의 모터(21)를 구동하는 구동부(22)에는 제어부(10)가 연결되고, 제어부(10)는 구동부(22)를 제어하는 MCU(11)와 이와 연결된 기억장치(12)로 구성되며, MCU(11)에는 상기 유량계(30) 및 수위계(50)가 연결되고, 상기 기억장치(12)에는 다수의 양정별로 목표 양수량별 구동부(22)의 제어치가 저장되어, MCU(11)가 유량계(30) 및 수위계(50)로부터 수신된 정보를 기억장치(12)에 기록하고, MCU(11)가 기억장치(12)로부터 상기 제어치를 인출하여 구동부(22)를 제어함을 특징으로 하는 자동 지하수 양수시험장치로서, 상기 밸브(40)는 전동밸브(40)이고, MCU(11)에는 밸브(40)가 연결되어, MCU(11)가 밸브(40)의 개도(開度)를 조절함을 특징으로 하는 자동 지하수 양수시험장치이다.Eventually, the technical gist of the present invention includes a
본 발명을 통하여 양수시험의 정도(精度)를 획기적으로 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 단계양수시험에 있어서는 단계별 양수량의 설정을 자유롭게 할 수 있게 되어 시험단계를 확장할 수 있다.The present invention not only significantly improves the accuracy of the pumping test, but also allows the setting of the pumping amount for each step in the pumping step freely, thereby expanding the testing step.
또한, 소수의 인원으로도 시행착오없이 간편하게 양수시험을 실시할 수 있게 되어 양수시험의 비용을 절감하고, 소요시간을 단축하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, even with a small number of people, the pumping test can be easily performed without trial and error, thereby reducing the cost of the pumping test and reducing the time required.
Claims (2)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2006-09-05 KR KR1020060085379A patent/KR20060101430A/en not_active Application Discontinuation
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