KR20070087778A

KR20070087778A - 수문의 권양장치

Info

Publication number: KR20070087778A
Application number: KR1020050111090A
Authority: KR
Inventors: 오후석; 송진범
Original assignee: 주식회사 우승산업
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2007-08-29

Abstract

본 발명은 자동 수문장치에 관한 것이다. 즉 본 발명은 권양장치를 포함하는 수문장치에 있어서, 내수와 외수의 수위차에 의해 자동으로 수문을 개폐하기 위하여 내수측과 외수측에 각각 설치되는 수위센서와, 외수측에 설치되는 자동문비의 파손이나 누수시 내수측의 염도를 체크하여 자동으로 수문을 폐쇄하기 위하여 내수측에 설치되는 염도센서와, 수문개폐의 원격조정 및 모니터링을 위하여 권양장치의 엑스포트(X-PORT)에 연결되는 인터넷시스템과, 상기 센서를 통하여 읽어들인 정보의 처리 및 인터넷시스템을 활용하기 위한 조작판넬을 포함하는 것을 특징으로 하며, 수문장치의 에너지 공급원으로 풍력발전장치와 태양열 발전장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 자동 수문장치이다.

수위센서, 염도센서, 풍력 발전, 태양열 발전

Description

수문의 권양장치{Winch of Floodgate}

도 1은 종래의 배수용 수문의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도

도 2는 본 발명에 따른 수문의 권양장치의 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도

도 3은 본 발명에 따른 수문의 권양장치에 에너지원을 연결시킨 구성도

도 4는 본 발명에 따른 수문의 권양장치의 운전 계통도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 수문 4 : 배수펌프

5 : 역류방지밸브 10 : 권양장치

12 : 권양기 X-PORT 20 : 플로우센서

30,30' : 염도센서 40 : 수위센서

50 : 조작판넬 60 : 리모트컨트롤러

61 : 메인컨트롤러 70 : 인터넷시스템

80 : 풍력발전장치 82 : 태양열 발전장치

84 : 축전지 86 : 충전기

본 발명은 수문의 권양장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수문개폐의 무인화로 유지 관리비의 절감 및 야간의 국지성 폭우로 인한 수해를 방지하고, 전기 시설이 미비한 장소에서의 송배전 비용을 절감함은 물론 친환경적인 수문장치를 활용하기 위한 수문의 권양장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

권양장치는 수문을 상승시켜 개방하거나 수문을 하강시켜 폐쇄하는 수문장치의 일구성이며 저수지, 댐, 하천제방 등지에서 주로 사용되는 것으로서, 일반적으로 내수측의 수위가 일정한 수위 이상이고 내수측의 수위가 외수측의 수위보다 높을 때에 수문장치에 설치되어 있는 권양장치를 가동하여 수문을 개방하여 내수측의 수위와 외수측의 수위를 조정하여 수위차를 조정하는 장치이다.

종래에는 수문장치를 개폐하는 권양장치가 수동에 의한 것이 많았으나, 최근에는 수문의 개폐를 자동화하는 시스템이 개발되고 있다.

한편 본 발명의 출원인의 선출원 발명인 '배수용 수문(출원공개번호: 10-2005-0019558)'도 수문장치를 자동으로 제어하는 장치로서, 특히 수문장치의 배수펌프(4)에 염도센서(30,30') 및 플로우센서(20)를 장착하여 염도의 이상 분포 및 물의 역류 등 수문의 환경변화를 감지하여 자동으로 배수펌프(4)를 가동하도록 하는 배수용 수문을 제공하는 것이며, 수문장치의 일구성인 배수펌프를 자동으로 제어하는 장치였다.

도 1을 참조하여 종래의 배수용 수문을 설명하면 다음과 같다.

수문장치의 배수펌프(4)의 양측(내수측과 외수측)에 제1염도센서(30) 및 제2염도센서(30')를 장착하고, 수문장치의 배수펌프내에 플로우센서(20)를 장착한다.

염도센서(30,30')는 염도를 알아내기 위하여 물의 pH값을 측정하기 위한 장치로서, 두개의 전극봉 사이에서 발생하는 전위차를 측정하여 pH값을 산출하는 장치이다. 상기 제1염도센서(30) 즉 내수측 센서에서 측정한 염도값이 일정한 기준을 넘게 되면 제어시스템에 의하여 자동으로 배수펌프(4)를 구동시키게 된다. 상기 소장의 염도값 기준은 내수측의 염도가 높아 염해를 일으키는 것을 방지할 수 있는 정도의 값으로 결정되는 것이 바람직하다.

한편 플로우센서(20)는 물의 유량을 측정하기 위한 장치이다. 따라서 외수측으로부터 내수측으로 물이 역류되는 것을 방지하기 위하여 배수펌프(4)에 장착된 플로우센서(20)의 출력신호를 감지하여 소정 기준값 이상인 것으로 감지된 경우에 제어시스템에 의하여 자동으로 배수펌프를 구동시켜 역류되는 물을 배출하게 된다. 상기 소정의 기준값이란 내수측에 외수가 역류되어 들어온 경우 내수측에 문제를 일으킬 우려가 있는 정도에 따라 결정하는 것이 바람직하다.

상기 종래 수문장치에 대한 일반적인 구성과 제어시스템은 공개된 내용을 참조하고, 여기에서 구체적인 설명은 생략한다.

이상과 같은 본 발명의 출원인의 선출원 발명인 배수용 수문 및 다른 종래의 배수용 수문에 대하여는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 내수측의 수위가 일정수위 이상이고 외수측의 수위보다 낮은 경우에는 배수펌프만을 이용하여도 무방하나, 내수측의 수위가 일정수위 이상이고 외수측의 수위보다 높은 경우에는 배수펌프만의 구동으로는 효과를 발휘하기 어려워, 일반적인 배수펌프나 배수펌프에만 염도센서나 플로우센서를 장착하는 자동제어시스템으로는 수문장치의 기능을 완벽하게 수행하기 어려운 단점이 있었다.

둘째, 일반적인 상황에서는 일반적인 배수펌프나 배수펌프에 염도센서 및 플로우센서를 장착한 자동제어시스템의 배수범프를 구동하는 것만으로 효과를 발휘할 수 있으나, 야간의 국지성 호우 등 폭우가 내리는 경우에는 물이 역류하는 등의 문제점이 있었다.

셋째, 배수펌프가 자동제어시스템으로 구성된 수문장치의 센서들이 오작동에 의하여 작동하는 경우 무인화에 따른 개보수의 어려움이 있었다.

넷째, 전기 시설이 제대로 갖추어지지 않은 지역에서는 수문장치의 송배전에 따른 비용이 과다하게 소요되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 단순히 수문장치의 배수펌프를 자동제어시스템에 의하여 구동시키는 것이 아니라, 수문장치의 일구성인 권양장치를 자동제어시스템에 의하여 구동시켜 수문 자체의 개폐를 무인화하여 유지 관리비의 절감을 꾀하고, 권양장치의 자동제어시스템을 활용하여 수문의 개폐를 용이하게 하여 야간의 국지성 폭우 등으로 인한 수해를 방지하고, 전기 시설이 미비한 장소에서의 송배전 비용을 절감함은 물론 친환경적인 수문장치를 제공하고자 하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수문의 권양장치에 있어서, 내수와 외수의 수위차 정보를 통하여 자동으로 권양장치를 구동시켜 수문을 개폐하기 위해, 내수측과 외수측에 각각 설치되어 내수와 외수의 수위차 정보를 체크하는 수위센서와; 외수측에 설치되는 자동문비의 파손이나 누수시 내수측의 염도를 체크하여 자동으로 권양장치를 구동시켜 수문을 폐쇄하기 위해, 내수측에 설치되는 염도센서와: 원격으로 권양장치를 구동하여 수문의 개폐를 원격으로 조정함은 물론 수문 상태를 모니터링 하기 위하여 권양장치의 엑스포트(X-PORT)에 연결되는 인터넷시스템과: 상기 센서를 통하여 읽어들인 정보를 처리하여 자동으로 권양장치를 구동함은 물론 상기 인터넷시스템을 활용하기 위한 조작판넬을 포함하는 것을 특징으로 하는 수문의 권양장치를 제공한다.

한편 상기 수문의 권양장치는 원격지에서 권양장치를 조정하고 상태를 체크하기 위한 리모트 컨트롤러와; 상기 리모트 컨트롤러의 신호를 인식하고 권양장치를 구동 및 제어하여 그 결과치를 리모트 컨트롤러에 송신하기 위한 메인 컨트롤러를 더욱 포함하는 것이 바람직하다.

한편 본 발명은 수문의 권양장치를 구동하기 위한 에너지 공급원으로 풍력발전장치를 사용하는 수문의 권양장치를 제공한다. 그리고 상기 수문의 권양장치의 에너지 공급원으로 태양열 발전장치를 더욱 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 상기의 목적을 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 실시예에서 종래기술과 동일한 구성은 동일 명칭 및 동일 부호를 병기하 며 그에 대한 설명은 생략하고, 후술하는 풍력발전장치 및 태양열 발전장치에 대하여도 동일하다.

도 2 내지 도4를 참조하여, 본 발명에 따른 수문의 권양장치의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2를 중심으로 설명하면, 본 발명에 따른 수문의 권양장치는 종래의 수문장치의 기본 구성을 포함하고 있으며, 다만 자동제어시스템에 따라 권양장치를 구동하여 수문개폐의 무인화를 이루기 위하여 수문(1)이 설치되는 수로 측벽에 염도센서(30)와 수위센서(40,41)를 설치하고, 이를 조작판넬(50)과 연결하여 조작판넬(50)에 프로그래밍된 수치를 기준으로 수문의 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)의 개폐를 결정하게 된다. 즉 염도센서(30)나 수위센서(40,41)에서 감지한 수치는 조작판넬(50)의 PLC가 수치로 읽어들여 권양장치(10)의 구동여부를 판단하여 수문의 개폐가 이루어진다. 이 때 상기 조작판넬(50)에는 PLC와 프로그램이 내장되며, PLC와 프로그램은 자동으로 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)을 개폐할 수 있는 것으로서 일반적으로 공지된 기술을 사용하게 된다.

한편 수위센서(40,41)와 염도센서(30)가 작동되는 상황을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

내수측과 외수측의 수로 측벽에 각각 수위센서(40,41)를 설치하게 되는데, 설치되는 장소는 이에 한정되지 않으며 수위를 측정할 수 있는 장소는 어디든 무방하다. 내수측과 외수측의 수위차에 의하여 자동으로 권양장치(10)가 구동되어 수문(1)이 개폐되는 경우로는, 내수위가 약정수위 이상이고 외수위가 내수위보다 낮으 면 수위센서(40,41)가 이를 감지하고 조작판넬(50)에서 PLC가 수치로 읽어들여 권양장치(10)의 구동 여부를 판단하고 이미 프로그래밍된 수치에 해당하면 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)을 자동으로 개방하게 된다. 반면 수문이 개방되어 내수가 흘러 외수위가 내수위보다 높아지면 수위센서(40,41)가 이를 감지하고 조작판넬(50)에서 PLC가 수치로 읽어들여 권양장치(10) 구동 여부를 판단하고 이미 프로그래밍된 수치에 해당하면 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)을 자동으로 페쇄하게 된다.

한편 외수측에 설치되어 있는 자동문비가 파손되거나 누수가 발생할 경우에는 염도센서(30)가 기능을 발휘하게 되는데, 내수측에 설치되어 있는 염도센서(30)에 의하여 내수의 염도 수치를 파악하고 조작판넬(50)에서 PLC가 이를 수치로 읽어들여 권양장치(10)의 구동 여부를 판단하고 이미 프로그래밍된 수치에 해당하면 내수측의 염해를 방지하기 위하여 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)을 자동으로 폐쇄하게 된다.

이러한 본 발명의 구성으로 인하여 일반적인 하천에서는 수위센서(40,41)만을 사용할 수 있고, 바닷가에 근접해 있는 방조제등에서는 수위센서(40,41)와 염도센서(30)를 동시에 사용할 수 있어 내수측과 외수측의 수위를 효율적으로 조정할 수 있게 된다.

한편 본 발명에서는 원격으로 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)의 개폐를 원격으로 조정함은 물론 수문 상태를 모니터링 하기 위하여 권양장치의 엑스포트(X-PORT)(12)에 인터넷시스템(70)을 연결하여 수문작동의 원격조정 및 수문상태의 모 니터링이 가능하도록 한다. 일반적인 경우에는 수위센서(40,41)와 염도센서(30)를 이용하여 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)의 자동 개폐가 가능하나, 국지성 폭우나 자연현상에 의하여 수위센서(40,41) 또는 염도센서(30)가 제대로 작동되지 않거나 오작동을 하는 경우에는 인터넷시스템(70)을 활용하여 권양장치(10)의 구동을 원격조정이 가능하도록 한 것이다. 원격조정을 하기 위해서는 수문장치가 설치된 장소의 상황파악이 선행되어야 하며, 이를 위해서 모니터링을 할 수 있도록 구성된다. 모니터링은 일반적으로 원격조정이 가능한 카메라를 수문장치의 소정의 장소에 설치하고 인터넷시스템(70)을 통하여 원격으로 조정하게 된다. 이 경우 본 발명에 사용되는 인터넷시스템(70)은 특히 한정되지 않으며 원격으로 수문의 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)의 개폐를 원격으로 조정함은 물론 수문상태의 모니터링이 가능한 이미 알려진 기술을 사용하는 것이 가능하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

한편 본 발명은 리모트 컨트롤러(60)에 의해서도 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)의 자동 개폐가 가능하도록 한다. 원격지에서 권양장치(10)를 구동하거나 수문(1)의 상태를 체크하기 위한 조정기인 리모트 컨트롤러(60)와 리모트 컨트롤러(60)의 신호를 인식하여 권양장치(10)의 구동을 제어하며 그 결과치를 리모트 컨트롤러(60)로 송신할 수 있는 메인 컨트롤러(61)를 구비한다. 이 경우 본 발명에 사용되는 리모트 컨트롤러(60)와 메인 컨트롤러(61)도 특히 한정되지 않으며 권양장치(60)를 구동하거나 수문(1)의 상태 체크가 가능한 이미 알려진 기술을 사용하는 것이 가능하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

한편 본 발명은 전기 시설이 제대로 갖추어지지 않은 곳에서 별도의 송배전 시설의 필요없이 권양장치(10)를 구동하기 위한 에너지원을 공급하기 위하여 풍력발전장치(80)를 제공한다. 풍력발전은 바람을 이용한 발전을 말하는 것으로서, 풍력발전은 바람을 이용하여 풍차를 회전시켜 이용 가능한 유용한 에너지를 생산하게 된다. 도 3을 중심으로 설명하면, 풍력발전장치(80)는 바람에너지를 풍차를 이용하여 전기에너지로 전환시키는데, 이때의 바람의 세기는 2.5m/sec 이상이 되어야 표준 전압이 생산되나 바람의 세기가 2.5m/sec 이하인 경우에도 축전지가 설치되어 항상 표준전압 이상의 전압을 사용할 수 있게 된다.

즉 공기의 유동을 가진 운동에너지를 공기역학적 특성을 이용하여 회전자를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고, 이 기계적 에너지로 전기를 얻어 축전지(84)에 충전시키고 축전지(84)에 충전된 전압은 조작판넬(50)로 연결되게 된다. 따라서 풍력발전장치(80)로부터 제공되는 전기에너지를 이용하여 자동 수문장치의 권양장치(10)의 구동에 에너지원으로 사용하게 되는 것이다.

구체적인 풍력발전장치는 특히 한정되지는 않으며, 이미 알려진 기술을 사용하는 것도 가능하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 참고로 본 발명의 출원인은 선출원 발명인 특허출원 제10-2004-0091153호를 출원한 바 있다.

한편 풍력발전장치(80)를 구동하기 위한 바람이 불지 않는 경우에는 태양열 발전장치(82)를 사용하는 것이 바람직하다. 즉 풍력발전장치(80)와 태양열 발전장치(82)를 조합하여 사용하는 것이 독립 전원을 확보하는데 바람직하다. 시간적 변동이 비교적 큰 풍력과 태양열을 조합하여 사용함으로써 안정적인 전기에너지를 확 보하는 것이 가능한 것이다.

따라서 태양열 발전장치(82)를 축전지(84)에 병렬 또는 직렬로 연결하여 사용하는 것이 바람직하며, 태양열 발전장치(82)도 특히 한정되지 않으며 이미 알려진 기술을 사용하는 것이 가능하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

이상과 같은 본 발명을 수문의 권양장치의 운전 계통도인 도 4를 중심으로 그 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명인 수문의 권양장치는 전기에너지를 풍력발전장치(80)나 태양열 발전장치(82)를 통하여 공급받는다. 즉 풍력이나 태양열에 의한 전기를 축전지(84)에 충전시키고 수문의 권양장치(10)의 구동에 전기가 필요한 경우 조작판넬(50)로 연결시켜 권양장치(10)를 구동시키게 된다. 수로 측벽에 설치된 수위센서(40,41)는 수문의 내수측과 외수측에 각각 설치되어 있는데, 내수측과 외수측의 수위차를 수위센서(40,41)가 감지하고 조작판넬(50)로 신호를 보내면 조작판넬(50)은 프로그래밍된 기준치를 기준으로 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)을 자동으로 개폐한다. 또한 수로의 측벽에 설치되어 내수측의 염도를 감지하는 염도센서(30)가 염도를 감지하고 감지된 염도를 조작판넬(50)로 신호를 보내면 조작판넬(50)은 프로그래밍된 기준치를 기준으로 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)을 자동으로 패쇄하게 된다.

또한 권양장치의 X-PORT(12)에 연결된 인터넷시스템(70)을 통하여 수문의 상태를 모니터링하고 수문의 권양장치(10)를 원격으로 구동할 수도 있으며, 리모트 컨트롤러(60)를 사용하여 원격지에서 권양장치(10)를 구동할 수도 있게 된다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있 는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다는 것을 이해할 것이다.

상술한 본 발명에 따른 수문의 권양장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 의하면 수문의 자동조작시시템에 의해 수문의 권양장치가 자동으로 구동되어 수문을 개폐하므로 유지 및 관리가 용이하며, 별도의 인력이 필요없어 관리비가 저렴한 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 의하면 수문의 자동조작시스템에 의해 수문이 자동으로 개폐되므로 수위를 일정하게 유지할 수 있고, 야간의 국지성 폭우등의 재해발생에도 수해를 방지할 수 있는 이점이 있다.

셋째, 본 발명에 의하면 풍력발전장치 및 태양열 발전수단을 이용하여 전기를 공급하므로 별도의 송배전 시설이 필요치 않아 공사비가 감소되는 효과가 있다.

Claims

수문의 권양장치에 있어서,

내수와 외수의 수위차 정보를 통하여 자동으로 권양장치(10)를 구동시켜 수문(1)을 개폐하기 위해, 내수측과 외수측에 각각 설치되어 내수와 외수의 수위차 정보를 체크하는 수위센서(40,41)와;

외수측에 설치되는 자동문비의 파손이나 누수시 내수측의 염도를 체크하여 자동으로 권양장치(10)를 구동시켜 수문(1)을 폐쇄하기 위해, 내수측에 설치되는 염도센서(30)와:

원격으로 권양장치(10)를 구동하여 수문(1)의 개폐를 원격으로 조정함은 물론 수문(1) 상태를 모니터링 하기 위하여 권양장치의 엑스포트(X-PORT)(12)에 연결되는 인터넷시스템(70)과:

상기 센서를 통하여 읽어들인 정보를 처리하여 자동으로 권양장치(10)를 구동함은 물론 상기 인터넷시스템(70)을 활용하기 위한 조작판넬(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수문의 권양장치.
제1항에 있어서,

상기 수문의 권양장치는 원격지에서 권양장치(10)를 조정하고 상태를 체크하기 위한 리모트 컨트롤러(60)와;

상기 리모트 컨트롤러(60)의 신호를 인식하고 권양장치(10)를 구동 및 제어하여 그 결과치를 리모트 컨트롤러(60)에 송신하기 위한 메인 컨트롤러(61)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 수문의 권양장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 수문의 권양장치를 구동하기 위한 에너지 공급원으로 풍력발전장치(80)를 사용하는 것을 특징으로 하는 수문의 권양장치.
제3항에 있어서,

상기 수문의 권양장치의 에너지 공급원으로 태양열 발전장치(82)을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 수문의 권양장치.