KR20080029172A

KR20080029172A - 공압식 가동보의 수위검출장치

Info

Publication number: KR20080029172A
Application number: KR1020060094860A
Authority: KR
Inventors: 이종기
Original assignee: 주식회사 청수환경
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-03
Also published as: KR100859147B1

Abstract

본 발명은 공압식 가동보의 담수위를 측정하는 수위검출장치에 있어서, 가동보의 측방에는 경사면(42)을 갖는 출입구(41)가 형성된 부표실(40)이 콘크리트 타설되고, 부표실(40) 내부에는 축회전식 인코더(44)가 설치되되, 인코더(44)의 축에는 저부에 부표(45)(浮標)가 고정된 래크(46)(Rack)와 맞물리는 피니언(47)(Pinion)이 설치된 것을 특징으로 하는 공압식 가동보의 수위검출장치이다.

본 발명을 통해 종래 아날로그 방식에 의한 유동적인 담수위 측정보다 그 계측능력이 더욱 향상되므로 가동보의 기립 및 도복 운용능력이 제고되는 효과가 있다.

가동보, 수위검출장치, 디지털, 아날로그

Description

공압식 가동보의 수위검출장치{Water level detecter of rubber dam}

도 1은 종래 공압식 가동보의 상류측 정면도

도 2는 도 1에 표시된 "A"의 상세도

도 3은 본 발명에 따른 공압식 가동보의 상류측 정면도

도 4는 도 3에 표시된 부표실 발췌 상세도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 에어백

11 : 스틸패널

12 : 공급관

13 : 초음파수위계

14 : 배전선

20 : 옹벽

21 : 제방

30 : 조작패널

31 : PLC제어장치(Programmable Logic Controller)

32 : A/D변환카드(Analog to Digital Converter)

40 : 부표실

41 : 출입구

42 : 경사면

43 : 덮개

44 : 인코더(Encoder)

45 : 부표(浮標)

46 : 래크(Rack)

47 : 피니언(Pinion)

본 발명은 하천 횡단구조물의 일종인 공압식 가동보(洑)의 수위검출장치에 관한 것이다.

보(洑)는 흐르는 하천으로부터 농업용수, 생활용수 및 하천유지용수를 얻기 위해 하천을 가로막아 일정한 수위를 유지하도록 설치된 하천 횡단구조물을 일컬으며, 그중 콘크리트 고정보는 문자 그대로 하천을 가로막기 위해 콘크리트를 하천에 타설하여 움직임 없이 고정 설치된 보(洑)이며, 이와 대비되는 가동보는 보 본체를 변형할 수 있도록 구성한 것으로, 스틸패널(11)을 에어백(10)과 연결하여 웨어로 구성하고, 스틸패널(11)의 경사를 공압설비를 이용하여 조절할 수 있도록 한 것이 다.

가동보는 평상시 취수 등의 목적으로 수위를 일정 수준으로 유지하다가, 하절기 물놀이 등의 친수환경 공간 조성 및 홍수시 방류량 조절의 필요에 따라 수위를 임의로 조절할 수 있다. 수위 조절은 에어백(10)에 공급되는 공기의 양이 증가하면 에어백(10)이 팽창되면서 스틸패널(11)의 기립각도가 커져 상류 담수위가 상승하고, 공기를 배출하면 에어백(10)이 수축됨에 따라 스틸패널(11)의 기립각도가 작아져 담수위가 하강하는 방식이다.

도 1은 종래 공압식 가동보의 상류측 정면도로서, 도 1에서와 같이 공압식 가동보는 제방(21) 사면을 지지하는 옹벽(20)과 옹벽(20) 사이에 설치되고 통상 제방(21)쪽에는 조작실을 구비하여 그 내부에 조작패널(30)과 컴프레서 및 이에 필요한 배관들을 설치한다.

또한, 옹벽(20)이나 제방(21)쪽에는 담수위를 초음파로 감지하는 초음파수위계(13)를 설치하여 담수위가 위험수위로 상승되는 것을 제어하도록 한다.

즉, 초음파수위계(13)에서 검측된 아날로그 방식의 암페어(Ampere) 전류는 배전선(14)을 따라 조작패널(30)의 PLC제어장치(31)로 송출되며, 송출된 측정값과 기 설정된 기준 상수위 및 기준 하수위값과 비교 검토하여 기준 상수위 이상이면 위험수위로 판단하고 즉시, 가동보를 도복시켜 상류수위를 안정수위로 재편한다.

이후 초음파수위계(13)에서 감지한 담수위가 설정된 기준 하수위에 도달하게 되면 다시 가동보를 기립시켜 정상수위로 환원시킨다.

그러나, 상기 초음파수위계(13)에서는 아날로그 방식의 암페어 전류가 수위 측정값으로 송출되므로, 장거리의 배전선(14)을 따라 PLC제어장치(31)로 전달되는 과정에서 선로저항의 영향을 받거나 주변의 불안정한 전류의 영향을 받아 초기 검측된 담수위값에 오차가 발생되어 정확한 제어가 용이하지 않은 문제점이 있다.

또한, 종래의 초음파수위계(13)는 도 1과 같이 제방(21) 직상방으로 돌출 설치됨에 따라 미관상 좋지 않을 뿐 아니라 수위계측시 유하물 표면을 담수위로 오측할 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 창안된 것으로, 초음파수위계를 이용하여 가동보의 담수위를 검측하되, 아날로그 신호가 아닌 디지털 신호로 검측되게 구성하여 최초 담수위의 측정값과 PLC제어장치로 전달된 측정값과의 사이에 오차가 발생되지 않도록 한 것이다.

이하, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 바람직한 구성 및 효과를 첨부된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 공압식 가동보의 상류측 정면도이고, 도 2는 도 1에 표시된 "A"의 상세도이다. 도 1에서와 같이 공압식 가동보는 제방(21) 사면을 지지하는 옹벽(20)과 옹벽(20) 사이에 설치되고 통상 제방(21)쪽에는 조작실을 구비하여 그 내부에 조작패널(30)과 컴프레서 및 이에 필요한 배관들을 설치한다.

또한, 옹벽(20)이나 제방(21)쪽에는 초음파를 공기중에 발생시켜 수면으로부터 반사되는 초음파의 왕복 소요시간을 계측하여 현재 담수위를 아날로그 방식의 암페어(Ampere) 전류로 송출하는 초음파수위계(13)가 설치되어 담수위가 위험수위로 상승되는 것을 제어하도록 한다.

상기 초음파수위계(13)에서 검측된 상류 담수위는 아날로그 방식의 암페어 전류로서, 조작패널(30)의 PLC제어장치(31)(Programmable Logic Controller)로 송출되며 PLC제어장치(31)의 A/D변환카드(32)(Analog to Digital Converter)에서 디지털 방식으로 변환된다.

이 디지털 방식의 측정값을 기 설정된 기준 상수위 및 기준 하수위값과 비교 검토하여 기준 상수위 이상이면 위험수위로 판단하여 스틸패널(11)의 기립각도를 낮추어 방류를 하여야 하는데, 이때 PLC제어장치(31)의 신호에 따라 에어백(10)의 압축공기가 공급관(12)을 통해 외부로 배출되므로 스틸패널(11)의 기립각도가 작아지면서 방류가 진행되어 가동보 상류의 물흐름이 안정적으로 재편되는 것이다.

이후 일정시간동안 방류가 진행되면 초음파수위계(13)에서 감지한 담수위가 기 설정된 기준 하수위에 도달하게 된다. 이는 상류의 물흐름이 안정적으로 유지되었다고 판단되는 것으로 PLC제어장치(31)의 신호에 의해 컴프레서의 압축공기가 공급관(12)을 통해 에어백(10)으로 다시 공급되며 담수위는 기 설정된 정상수위로 상승하게 되는 것이다.

그러나, 도 2에서와 같이 초음파수위계(13)에서 측정된 수위값은 아날로그 방식의 암페어 전류임을 고려할 때, 조작패널(30)까지 연결된 배전선(14)을 따라 PLC제어장치(31)로 전달되는 과정에서 선로저항의 영향을 받거나 주변의 불안정한 전류의 영향을 받아 초기 검측된 담수위값에 오차가 발생되어 정확한 제어를 하지 못하는 실정이다.

또한, 상기 PLC제어장치(31)의 A/D변환카드(32)는 아날로그 방식의 초음파수위계(13)를 설치할 시에는 필수적으로 설치되어야 하는 것임에도 불구하고 주변의 불안정한 전류에 쉽게 노출되어 잦은 고장과 오작동의 문제점이 발생됨에 따라, 초음파수위계(13)와 A/D변환카드(32)의 문제점을 해결할 새로운 대안으로 도 3, 4와같은 디지털 방식의 인코더(44)(Encoder)를 이용한 부력식 수위검출장치를 제안하고자 한다.

즉, 도 3에서와 같이 가동보의 측방 끝단에 콘크리트로 부표실(40)을 시공하되, 부표실(40)은 제방(21)에 매입되도록 하여 종래 돌출형 수위계처럼 외관이 드러나지 않도록 한다.

부표실(40)의 상부는 도 4에서와 같이 유지보수를 위한 덮개(43)가 설치되고, 하부에는 유수가 출입할 수 있는 경사면(42)을 갖는 출입구(41)가 형성된다. 상기 경사면(42)은 토사로 인해 출입구(41)가 봉쇄되는 것을 방지하기 위해 경사지게 타설한 것이다.

한편, 부표실(40) 내부에는 축회전식 인코더(44)가 설치되는데, 이 인코더(44)는 일종의 디지털 방식의 회전각 센서로서 공지의 것이다. 인코더(44)의 축에는 래크(46)(Rack)와 맞물리는 피니언(47)(Pinion)이 설치되고, 래크(46)의 저부에는 부표(45)(浮標)가 고정된다.

부표(45)는 부표실(40) 내부로 유입된 유수의 부력으로부터 힘을 받아 유입량에 따라 승강운동을 하게 되고, 이때 부표(45)와 고정된 래크(46)가 연동되어 직선운동을 하게 되는바, 결국 피니언(47)이 회전운동을 하면서 회전각 센서인 인코더(44)를 축회전 시킴에 따라 변동된 회전각이 상류 담수위로 측정되는 것이다.

상기 인코더(44)는 0과 1이라는 신호 체계로 구성된 디지털 방식으로 운용되는 것임을 고려할 때, 배전선(14)의 선로저항을 받거나 주변의 불안정한 전류의 영향을 받지 않아 초기 상류 담수위 측정값을 PLC제어장치(31)로 그대로 송출할 수 있어서, 담수위에 따른 가동보의 기립 및 도복상태를 정확하게 제어할 수 있게 된다.

또한, 종래 아날로그 방식의 초음파수위계(13)를 디지털 방식의 인코더(44)와 래크(46) 및 피니언(47)의 기계구성으로 대치할 수 있으므로, PLC제어장치(31)에서 A/D변환카드(32)를 배제할 수 있는 장점이 있다.

결국, 본 발명의 기술요지는 공압식 가동보의 담수위를 측정하는 수위검출장치에 있어서, 가동보의 측방에는 경사면(42)을 갖는 출입구(41)가 형성된 부표실(40)이 콘크리트 타설되고, 부표실(40) 내부에는 축회전식 인코더(44)가 설치되되, 인코더(44)의 축에는 저부에 부표(45)(浮標)가 고정된 래크(46)(Rack)와 맞물리는 피니언(47)(Pinion)이 설치된 것을 특징으로 하는 공압식 가동보의 수위검출장치이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 가동보 상류의 담수위를 측정함에 있어서, 유수의 부력과 함께 연동되는 래크와 피니언의 기계운동으로 인해 디지털 방식의 인코더가 축회전됨에 따라, 변이되지 않은 초기 측정값을 PLC제어장치에 송출할 수 있으므로, 종래 아날로그 방식에 의한 유동적인 담수위 측정보다 그 계측능력이 더욱 향상되므로 가동보의 기립 및 도복 운용능력이 제고되는 효과가 있다.

Claims

공압식 가동보의 담수위를 측정하는 수위검출장치에 있어서,

가동보의 측방에는 경사면(42)을 갖는 출입구(41)가 형성된 부표실(40)이 콘크리트 타설되고, 부표실(40) 내부에는 축회전식 인코더(44)가 설치되되, 인코더(44)의 축에는 저부에 부표(45)(浮標)가 고정된 래크(46)(Rack)와 맞물리는 피니언(47)(Pinion)이 설치된 것을 특징으로 하는 공압식 가동보의 수위검출장치.