KR20070062783A - 누수감지 차단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물 내의 상수, 하수 및 유류 등의 배관에서 누수발생 시 누수를 감지하여 사전에 누수를 차단하는 시스템에서, 배관을 여러 개 영역별로 나누어 각 영역별로 단말기들을 설치하며, 각 단말기들로부터 수집된 정보를 각 영역을 담당하고 있는 보조 프로세서를 통하여 메인 프로세서로 전달하고 메인 프로세서는 누수가 발생하였을 때 누수 발생 지점을 알려주고 해당 배관의 벨브를 차단하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 메인 시스템에서 누수지역을 영역별로 나누어 제어하기 위한 보조 프로세서를 구비하고, 각 영역별 보조 프로세서는 수 개의 지역 누수 검출 단말기를 구비하며, 상기 보조 프로세서는 단말기들로부터 수집된 정보를 메인 프로세서로 전달하며 누수 상태를 표시하고, 영역별로 구분된 각각의 단말기들은 보조 프로세서와 수집된 정보들을 통신하는 한편 인접 단말기들과 독립적으로 통신이 이루어지게 함으로서 인접 단말기와의 통신을 통하여 각 지역별 누수 여부를 판단한 데이터들을 보조 프로세서로 전달하여 누수발생 시에 해당 영역의 배관 밸브를 차단시키고, 동시에 메인 프로세서로 정보들을 전달하여 누수 여부를 표시하도록 하는 것이다.

누수감지, 차단, 통신, 단말기

Description

누수감지 차단장치{Water leakage and cut-off apparatus}

도 1은 본 발명 메인 시스템의 외관도

도 2는 본 발명 메인 시스템의 내부 회로도

도 3은 본 발명 단말기의 내부 회로도

도 4는 본 발명의 설치상태 구조도

도 5는 본 발명의 누수감지 및 정상상태 전원 흐름도

도 6은 본 발명의 통신 타이밍도

도 7은 본 발명의 통신 설명도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 메인 시스템 110 : 표시창

150 : 메인 프로세서 200-203 : 영역

300-302 : 단말기

본 발명은 배관을 따라 누수를 감지하는 단말기들로부터 정보를 전달받은 메인 시스템이 누수 표시 및 차단밸브를 구동시키는 장치에 있어서, 메인 시스템에서 메인 프로세서는 영역별로 여러 개의 보조 프로세서들을 관리하고, 각 영역별 보조 프로세서는 여러 개의 지역 누수 검출 단말기들로 구성한 후 영역별로 통신이 이루어지게 하되 각 단말기들은 인접 단말기들과 독립적으로 통신을 하도록 설계하여 이상이 발생한 부위를 실시간 적으로 검출하는 한편 특히 인접 단말기에서 전원 라인에서 이상이 발생하지 않은 한 항상 안전하게 누수를 감지하여 정보를 전달하며 만약 인접 후단의 전원라인이 이상이 발생하면 전단의 단말기에서 후단의 단말기 전원을 즉각 독립적으로 차단하게 되며, 이상 발생 이 전 단말기들은 정상적으로 동작하게 하여 시스템의 안전성과 신뢰성이 매우 높은 누수감지 차단장치에 관한 것이다.

기존의 누수감지 차단장치는 배관을 따라 차단밸브와 함께 누수를 감지하고 차단밸브를 구동시키는 단말기를 설치하고, 상기 단말기에서 감지한 누수 감지신호는 버스 라인을 통하여 메인 시스템으로 전송되게 되며, 메인 시스템에서는 각 단말기로부터 전송되는 데이터를 확인하여 누수 발생장소의 차단밸브의 작동상태를 표시하고 있다.

이 같이 기존의 누수감지 차단장치는 버스라인을 통하여 메인 시스템과 단말기와의 통신이 이루어지게 되어, 특정의 단말기에서 통신에 이상이 발생할 경우 전 체적인 통신이상이 발생하게 되며, 이로 인하여 원격 누수감지 차단장치의 기능을 수행할 수 없는 것으로, 이는 각 단말기에서 버스라인을 통하여 전송된 데이터를 메인 시스템의 메인 프로세서에서 인식하여 처리하기 때문에 발생되는 현상으로, 각각의 단말기에서 정상적인 데이터가 전송되는 경우는 관계없지만 특정의 단말기에서 데이터 전송에 문제가 발생할 경우 전체적인 누수 감지 기능이 중단되거나 동일한 영역에서 두개 지점 이상이 누수가 발생하였을 경우 두 지점을 동시에 검출할 수 없다는 것이다.

본 발명은 누수감지 및 차단을 위하여 배관을 따라 설치된 각각의 단말기가 독립적으로 통신이 이루어지게 하는 한편 상기 단말기의 전송 데이터는 메인 시스템의 보조 프로세서에서 영역별로 전송받은 후 메인 프로세서로 한 번에 전송하도록 함으로써, 특정 단말기가 전원라인에 이상이 발생하지 않는 한 전체 시스템은 정상적으로 동작 할 수 있으며 특정의 단말기에서 전원라인에 이상이 발생하더라도 그 이전의 단말기까지는 안정되게 누수감지 차단 기능을 수행할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명은 메인 시스템에서 단말기를 영역별로 제어하는 보조 프로세서를 구비하되 각 영역별 보조 프로세서는 수 개의 단말기와 통신이 이루어지게 하며, 상기 보조 프로세서에서 수집된 정보는 통신라인을 통하여 메인 프로세서로 전달되어 누수 상태를 표시하며, 영역별로 구분된 각각의 단말기는 보조 프로세서와 통신을 하는 한편 단말기와 독립적인 통신이 이루어지게 함으로써, 동시에 여러군데의 지점에서 누수가 발생하더라도 정확하게 여러 지점의 누수를 검출할 수 있다. 그리고 인접 단말기와의 통신을 통하여 전달된 정보를 토대로 하여 누수 여부를 판단한 정보들은 보조 프로세서로 전달되어 누수 시 밸브를 차단하는 한편 메인 프로세서로 정보들을 전달하여 누수 여부를 표시하도록 하는 것이다.

본 발명은 통신이 가능한 메인 시스템(100)과 단말기(300)로 이루어지며, 메인 시스템(100)은 한 곳에 설치되나 단말기(300)는 배관을 따라 곳곳에 설치되고, 상기 단말기(300)는 상수 흐름을 차단하는 밸브와 같이 설치되는 한편 누수를 감지하는 누수 감지센서와 함께 설치되는 것으로, 누수감지센서에서 누수가 감지되면 메인 시스템(100)의 제어에 의해 차단밸브를 작동시켜 누수가 진행되지 않도록 하는 한편 누수가 발생 된 장소를 표시하여 수리될 수 있도록 한다.

본 발명의 메인 시스템(100)은 도 1에 도시된 외관에 나타난 바와 같이 기능키(130)와 표시창(110) 및 표시부(140)와 상태표시 램프(120)로 이루어지는 것이며, 표시창(110)은 누수감지 장치의 상태에 따른 문자 메시지를 표시하는 것으로 예를 들면 누수일 경우 LEAKING, 감지선 단선일 경우 NO CONNECTION, 전원 꺼짐일 경우 POWER OFF, 통신 두절일 경우 NO RESPONSE, 단말기의 끝일 경우 EOL ( End of Line)을 표시하게 되고, 상태표시 팸프(120)는 단말기(300)의 통신상태와 전원의 투입여부 그리고 단말기(300)의 작동상태 등을 발광다이오드의 불빛을 이용하여 표시시키며, 기능키(130)는 현재 상태를 문자로 확인할 수 있도록 하는 한편 제어 기능을 갖게 된다. 표시부(140)는 누수발생 장소를 정확히 검출하여 해당 발광다이오드의 불빛을 적색으로 변화시켜 누수 지점을 표시해 주게 된다.

여기서 기능키(130)는 현재 메인 시스템(100) 및 단말기(300)의 모든 상태를 문자로 확인하고 제어하기위한 기능을 갖는 것으로, 체크키(CHECK Key)는 현재 동작되고 있는 모든 영역의 단말기들의 상태를 문자로 확인할 수 있는 기능으로서 누를 때마다 영역이 바뀌면서 선택되고 모든 영역이 한 번씩 지나가면 다시 로고가 나타나는 회전 방식을 사용하고, 업 다운키(UP DOWN Key)는 선택된 영역의 단말기들의 상태를 확인하는 키로서 체크(CHECK)키와 함께 사용되는데, 체크(CHECK)키로 영역을 선택 하고 업 다운(UP DOWN)키로 각 단말기의 상태를 확인할 수 있는 것으로 체크(CHECK)키가 활성화 된 상태에서만 동작되고, 뮤트 키(MUTE Key)는 이상 발생 시 부저가 울리는데 뮤트(MUTE)키를 누르면 음 소거가 되고, 리세트 키(RESET Key)는 시스템을 초기화하는 키로서 이상발생시 이상발생 부분을 수리한 후에 리세트 키(RESET Key)를 누르면 초기화되어 정상상태가 되게 한다.

이러한 외관을 갖는 메인 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같은 구성을 갖게 되는 것으로, 메인 시스템(100)에는 메인 프로세서(150)를 구비하는 한편 수 개의 영역(200-203)을 이루는 보조 프로세서(210)를 구비하고, 상기 메인 프로세서 (150)와 보조 프로세서(210)는 통신라인(160)으로 연결된다.

각각의 영역을 이루는 보조 프로세서(210)는 영역(200-203)별로 단말기(300)와 통신을 하여 실시간으로 단말기(300)와 영역(200)별 데이터 교환이 이루어지게 하는 것으로, 보조프로세서(210)는 영역(200)별로 연결된 끝단의 단말기(302)에 이르기 까지 순차적으로 통신을 실행하여 데이터를 수집하게 되고, 이렇게 데이터 수집이 완료되면 메인 프로세서(150)로 수집완료 신호를 활성화 시킨 후 I2C통신 프로토콜 방식을 사용해 통신라인(160)을 통하여 메인 프로세서(150)로 모든 데이터를 전송한다.

이렇게 영역(200-203)별로 수집한 데이터에 누수를 나타내는 데이터가 나타나면 보조 프로세서(210)는 즉각 표시부(140)의 동작표시 램프(213)를 점등시켜 표시시키는 동시에 해당 영역(200)의 전자접촉기(211)를 활성화시켜 밸브제어(212)를 함으로서 밸브를 차단시켜 누수가 발생하지 않도록 한다.

메인 프로세서(150)는 각 영역(200)의 보조 프로세서(210)들로부터 획득한 데이터를 빠른 속도로 검사하여 이상이 발생한 단말기(200)의 일련번호와 이상 발생에 상응하는 메시지를 표시창(110)의 LCD로 표시시키는 한편 부저(152)를 구동시켜 시청각적으로 이상이 발생하였음을 알림으로서 즉각적인 조처가 가능하도록 한다.

본 발명의 메인 시스템(100)은 단말기(300)를 영역(200)별로 보조 프로세서(210)를 이용하여 누수를 감지하도록 하고, 보조 프로세서(210)로 전송된 데이터는 메인 프로세서(150)로 전송시키되 누수가 발생하는 데이터가 감지되면 전자접촉기(211)를 구동시켜 밸브를 작동시키는 동시에 메인 프로세서(150)에서 이상 상태를 표시하도록 하는 것으로, 단말기(300)를 수 개의 영역(200-203)으로 나누어 각각 감지하는 것이다.

이러한 본 발명의 메인 시스템(100)은 도 4에 도시된 바와 같이 각 영역(200) 별로 수 개의 단말기(300)가 연결되게 되고, 이렇게 연결된 단말기(300)의 누수 감지상태는 영역(200)별로 보조 프로세서(210)에서 감지하게 된다.

한편 본 발명의 단말기(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 프로세서(310)에 고유번호 선택스위치(312)가 결합되는 한편 경고 표시램프(311)가 연결되어 있고, 전자접촉기(320)는 후단의 단말기 전원 공급 라인에 연결되어 전원 공급 및 차단을 제어하도록 하며, 저항(R1)(R2) 값을 읽어내어 누수 여부를 프로세서(310)에서 감지할 수 있도록 하며, 필터(330)는 누수 감지선에서 들어오는 외부 잡음을 차단하기 위한 기능을 가지고 있다.

그리고 프로세서(310)에 연결된 고유번호 선택스위치(312)는 딥 스위치를 이용하여 단말기(300)의 고유번호를 입력하게 되는 것이고, 표시램프(311)는 시각적 인 표시를 하기 위한 것이며, 전자접촉기(320)는 후단의 단말기에 전원을 공급하거나 차단하기 위한 것이다.

이러한 단말기(300)는 최초 전원이 켜지면 고유번호 선택스위치(312)인 8 BIT 딥스위치를 이용하여 설정한 일련번호를 읽어 오는데 이 동작은 전원이 온(ON) 되거나 리세트(RESET)이 걸렸을 때 한 번만 실행하게 되며, 전원이 투입된 후에는 후단에 연결된 단말기(300)로 전달될 전원을 검사하여 전압이 기대치 보다 낮을 경우 쇼트 또는 종단거리 초과로 판단하여 전자 접촉기(320)를 이용하여 차단시키고, 단말기의 8 bit 상태 데이터 두 번째 비트 bit(전원 꺼짐 플래그)를 1로 세트한다.

한편 단말기(300)는 저항(R1)(R2)에 연결된 필터(330)를 거쳐 들어오는 값을 감시하여 누수 여부를 결정하고, 정상 상태일 때는 특별한 동작을 하지 않지만 단선으로 판단되면 8 bit 단말기 상태 데이터의 네 번째 bit(단선 플래그)를 1로 세트하고 누수로 판단되면 첫 번째 bit(누수 플래그)를 1로 세트하며, 여기서 단선 플래그를 사용하는 이유는 불의의 경우에 케이블의 이상으로 인해 감지선이 절단되면 누수감지 장치로서의 기능을 상실하기 때문에 반드시 관리자의 확인이 필요하기 때문이다.

본 발명 단말기(300)는 메인 방향과 후단의 단말기 방향에서 오는 통신라인을 감시하게 되고, 메인 방향으로부터 데이터를 요구하는 명령어를 전송받게 되면( 이때 메인 방향에서 단말기로 가는 데이터는 8bit로서 데이터를 요구하는 단말기의 일련번호(주소)이다) 단말기(300)는 명령어의 1BYTE를 검사하여 자신의 일련번호와 일치하면 자신의 주소와 단말기 상태 데이터(전체 2BYTE)를 전송하고 일련번호가 일치하지 않으면 다음 단말기로 재전송한다.

이때 뒤에 연결된 단말기가 응답이 없으면 8bit 단말기 상태 데이터의 세 번째 bit(응답 없음 플래그)를 1로 세트하여 메인 방향으로 돌려보내고, 뒤에 연결된 단말기 방향에서 오는 데이터는 검사 없이 무조건 메인 방향으로 전송하며, 이때 메인 방향으로 가는 데이터는 2BYTE로서 첫 번째 1 byte는 응답하는 단말기의 일련번호이고 두 번째 1 byte는 단말기의 상태 데이터이다.

이 같이 단말기(300)는 메인 시스템(100)의 영역(200)으로부터 전송되는 명령어를 검색하여 일련번호가 일치하면 자신의 주소와 상태 데이터를 전송하고, 일련번호가 일치하지 않으면 다음 단말기로 전송하는 과정을 반복하며, 명령어를 전송하되 뒤에 연결된 단말기가 응답하지 않을 경우 응답 없음 플래그를 세팅하여 메인 시스템(100)쪽으로 전송하고, 후단의 단말기에서 전송되는 데이터는 검사 없이 무조건 메인 시스템(100)쪽으로 전송하는 과정을 반복함으로써 전 단말기에 대한 누수를 검사하게 된다.

한편 단말기(300)에서 정상상태와 누수상태를 감지하기 위해서는 저항 (R1)(R2)에 걸리는 전압을 필터(330)를 거쳐서 감지하는 것으로, 도 5에 정상상태의 감지와 누수상태의 감지를 개략도로 나타내었다.

도 5에 따르면 감지선은 2회선이 사용되는데 전원 5V에 연결된 저항(R1)과 회선 사이에 직렬로 연결된 같은 크기의 저항(R2)에 1회선 양단이 연결되게 되며, 정상상태에서는 직렬로 연결된 저항(R1)(R2)의 전압은 전체 전압의 1/2의 크기로 나누어 대략 2.5V 크기의 전압을 유지하게 되고, 누수가 발생하게 되면 전압 배분 법칙에 의해 저항(R1)에서는 2.5V 이상의 전압이 발생하고 저항(R2)의 전압은 극히 작아져 대략 1V 이하 크기의 전압이 검출되는 것으로, 이렇게 검출된 신호는 필터를 거쳐 아나로그 디지털 콘버터에 입력되어 8BIT 해상도를 갖는 데이터로 변환되어 감지되게 된다.

이러한 메인 시스템(100)과 단말기(300)로 이루어진 본 발명은 반 이중방식 통신으로 메인 시스템(100)과 멀리 떨어진 단말기(300) 간의 통신을 손실 없이 원활하게 하기 위하여 속도를 매우 낮추어(1200 bps) 잡음의 영향을 최소화하고 통신 중 외부 환경에 의한 잡음이 발생하여 두절되더라도 다시 개통될 수 있도록 하는 한편 본 발명의 단말기(300)는 누수 정보 전달뿐만 아니라 도 7에 도시된 바와 같이 메인 시스템(100)과 다른 단말기(301) 또는 단말기(300)와 단말기(302) 간의 중계기 역할을 병행한다.

그러나 단말기의 개수가 많아질수록 메인 시스템(100)에서 시작된 데이터가 최종단의 단말기(N+3)를 경유해서 되돌아오는 시간은 점점 더 오래 걸릴 수도 있으며, 중간 지점의 단말기가 어떤 이유로 인해 멈추어 버리거나 다운되면 그 뒤쪽에 연결된 단말기는 기능을 실행할 수 없는 단점이 있으나, 기존과 같이 단말기가 문제가 있을 때 전체 통신이 두절되는 문제없이 이상이 발생한 단말기 이전까지는 기능 수행에 문제가 없게 된다.

본 발명의 통신 타이밍도 도 6에 도시된 바와 같으며, 본 발명은 단말기와 단말기 사이의 통신은 기본적으로 핸드 셰이크(Hand shake) 통신 방식으로 설계하였으며 통신 라인은 클럭신호와 데이터를 전송할 수 있도록 2회선이 사용되고, 통신이 이루어지지 않을 때는 회선이 모두 LOW상태에서 대기하며, 통신이 시작 될 때 데이터를 전송하고자 하는 프로세서는 시작 신호로 클럭신호 라인을 HIGH로 출력하고 데이터 라인의 응답신호(ACK)를 기다린다.

클럭 회선에서 시작 신호를 수신한 프로세서는 응답 신호로 데이터 회선을 HIGH로 출력하고 클럭 회선이 LOW로 변하면 상대편 프로세서가 응답 신호를 수신했음을 판단하고 데이터 회선을 LOW로 떨어뜨린 후 입력으로 전환하며, 데이터를 전송하고자 하는 프로세서는 데이터 회선의 HIGH(ACK)신호를 받고 수신준비가 되었음을 판단하고, 8bit 데이터와 클록을 출력한다.

이때 수신하는 단말기는 1 byte의 데이터가 수신되면 일련번호를 비교한 후 목적지가 해당 단말기인 경우 메인 방향으로 시작신호를 출력하고 같은 방법으로 데이터를 전송하며, 단, 메인으로 향하는 데이터는 단말기 상태 데이터가 포함되어 1 byte가 추가된다.

일련번호가 일치하지 않으면 뒤쪽 단말기 방향으로 데이터를 전송하는데 이때 통신 방법은 같다.

본 발명은 누수감지 및 차단을 위하여 배관을 따라 설치된 각각의 단말기가 독립적으로 통신이 이루어지게 하는 한편 상기 단말기의 전송데이터는 메인 시스템의 보조 프로세서에서 영역별로 전송받은 후 메인 프로세서로 한 번에 전송하도록 함으로써 특정의 단말기가 이상이 발생하더라도 이상이 발생 되기 이전까지의 단말기는 안정되게 누수감지 차단기능을 수행할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 메인 시스템에서 단말기를 영역별로 그룹지어 제어하는 보조 프로세서를 구비하되 각 영역별 보조 프로세서는 각각의 영역에 포함된 단말기와 통신이 이루어지게 하며, 상기 보조 프로세서에서 수집된 정보는 통신라인을 통하여 메인 프로세서로 전달되어 단말기의 현재 상태를 표시하게 하고, 영역별로 구분된 각각의 단말기는 누수 감지 시 보조 프로세서의 제어에 의해 전자접촉기로 밸브를 차단 시키게 구성한 것을 특징으로 하는 누수감지 차단장치.
2. 제1항에 있어서, 단말기는 메인 시스템으로부터 전송되는 명령어를 검색하여 단말기에 설정되어 있는 일련번호가 일치하면 자신의 주소와 상태 데이터를 메인 시스템으로 전송하고, 일련번호가 일치하지 않으면 다음 단말기로 전송하는 과정을 반복하며, 단말기에서 명령어를 다음 단말기로 전송하되 다음 단말기가 응답하지 않을 경우 응답 없음 플래그를 세팅하여 메인 시스템으로 전송하며, 후단의 단말기에서 전송되는 데이터는 특별한 검사 없이 메인 시스템으로 전송하는 기능을 포함한 통신 중계기능과 누수감지 기능을 특징으로 하는 누수감지 차단장치.
3. 제1항에 있어서, 메인 시스템은 수 개의 단말기를 하나로 그룹지어 통신하는 보조 프로세서로 이루어진 수 개의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 누수감지 차단장치.

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