KR20090128143A - 전도식 수문 구동장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물의 높이를 측정하기 위한 수위센서와, 제방에 형성되어 하부 축을 중심으로 전도됨으로써 개폐되도록 하는 전도수문과, 상기 수위센서의 센싱에 의해 동작하여 전도수문을 구동하기 위한 모터로 이루어지는 전도식 수문에 있어서, 상기 수위센서의 신호를 감지하여 모터를 구동하기 위한 수문제어장치를 구비하고 상기 수문제어장치와 모터 사이에 형성되어 모터를 수위에 비례하게 실시간으로 구동시키기 위한 모터 드라이브로 구성되는 전도식 수문 구동장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 종래와 같이 손상이 쉬운 마그네틱 스위치를 사용하지 않고 수위센서의 센싱을 즉각적으로 모터에 반영할 수 있으면서도 고장이 적은 모터드라이브를 사용함으로써 관리의 편리성을 도모할 수 있으며, 또한 다수개의 전도식 수문을 수위에 따라 선별적으로 작동하도록 하되 수위의 변화에 따라 실시간으로 전도식 수문의 높낮이를 조절가능하게 함으로써 홍수 조절능력과 동시에 적당한 담수도 가능하도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

전도, 수문, 모터 드라이브

Description

전도식 수문 구동장치 및 그의 구동방법{Turnover type watergate}

본 발명은 전도식 수문 구동장치 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수위가 높아지면 수위에 비례해서 수문이 내려가고 수위가 낮아지면 역시 수위에 비례해서 수문이 올라가도록 하기 위한 전도식 수문 구동장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 수문은 하천이나 저수지의 농업용수의 확보나 홍수 대비의 용도로 사용되는 것으로, 기존에는 콘크리트로 제방을 쌓고 승·하강하는 수문을 달아서 작동되도록 하는 고정보 타입의 수문을 주로 사용하였다.

그러나 고정보는 비상시 수량의 급격한 증가로 인해 제방유실 및 붕괴의 위험을 갖는 것이어서 최근에는 가동보, 즉 전도식 수문타입으로 점차 바뀌고 있다.

그런데 상기한 전도식 수문은 제방에 수로를 형성하고 상기 수로의 하단에 축을 형성하여 상기 축을 중심으로 회전하면서 수로를 개폐할 수 있도록 하는 수문이다.

상기 전도식 수문은 비상시 밴드브레이크가 풀려 수문이 넘어지도록 함으로써 제방을 보호하도록 하고 있긴 하나, 이는 홍수로 인한 제방의 보호라는 목적은 달성할 수 있지만 농업용수의 확보라는 관점에서는 바람직하지 못한 방법이다.

따라서 종래에는 상기와 같은 전도식 수문에 모터의 접점을 유지하기 위한 마그네틱 스위치와 상기 마그네틱 스위치에 설정된 수위를 감지하여 신호를 보내기 위한 수위센서와, 상기 마그네틱의 접점유지시간을 조절하기 타이머를 구비하는 수문구동장치를 형성하되, 수위의 높이를 3단계로 구분하여 부력식 수위센서를 설치하고 설정된 높이에 수위가 이르게 되면 마그네틱 스위치의 접점이 이루어져 미리 타이머에 의해 설정된 시간만큼 수문이 하강, 즉 넘어지도록 구동되어 진다. 이때 대개 타이머의 설정시간은 2분을 설정하게 되는데 수위와는 상관없이 무조건 2분 동안은 수문이 하강하거나 승강하게 된다.

따라서 타이머가 설정된 시간 동안은 수위가 다시 높아지더라도 수문은 하강하게 되어 비효율적이고 비합리적인 구동이 이루어지게 되는 것이다. 이는 수문이 상승하는 경우도 마찬가지이다.

종래의 전도식 수문 구동장치는 타이머를 이용해서 모터를 구동하는 방식이어서 잦은 수위측정에 의해 마그네틱 스위치의 접점이 빈번하게 이루어질 수밖에 없고, 이로 인해 취약한 마그네틱 스위치의 구조상 필연적으로 스위치의 손상이 발 생하게 되며, 심한 경우 모터가 고장 나기도 한다. 이때 모터의 손상은 제방 전체의 손실로 이어질 수 있는 매우 심각한 사안이어서 이에 대한 해결방안이 그 어느 때보다 절실한 시점이다.

즉 종래의 전도식 수문 구동장치는 물의 높이를 측정하기 위한 수위센서와, 상기 수위센서의 신호를 감지하여 접점이 이루어 짐으로써 모터를 구동하기 위한 마그네틱 스위치와, 상기 모터의 구동을 설정된 시간 동안 동작시키기 위한 타이머와, 상기 구동모터에 의해 회전 승·하강 되는 전도수문으로 이루어지는데, 이처럼 종래 전도식 수문 구동장치의 모터 구동은 타이머를 이용하는 방식이어서 일단 마그네틱 스위치의 접점이 이루어지면 설정된 시간(대개 2분) 동안은 수위와는 상관없이 무조건 수문이 구동되는 단점을 갖는 것이다. 이는 설정된 시간 내에 변화되는 수위에 대해서 수문이 실시간으로 반응할 수 없게 되어 수문을 들어올려야 함에도 불구 하고 계속 내릴 수밖에 없는 상황이 되기도 하도, 또 내려야 하는 경우임에도 불구하고 설정된 시간 동안 무조건 들어올려야 하는 등 매우 비효율적이고 에너지 낭비적인 단점을 갖는 것이다.

또한 종래의 전도식 수문 구동장치는 타이머에 의해 미리 설정된 시간이 지나고 다시 수위를 측정하는 구조이므로 수문의 구동이 수위의 변화에 즉각적으로 반응하지 않게 되어 효과적이고 신속하게 수위변화에 적응하지 못하는 단점과 이로 인해 제방 내에 최적의 담수율을 유지하기 곤란한 단점을 갖는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 수위센서와 모터 사이에 수문제어장치와 모터드라이브를 형성함으로써 수위센서의 수위감지를 즉각적으로 모터에 반영할 수 있도록 하였으며, 이로 인해 수위의 변화에 따른 실시간 전도식 수문의 높낮이를 조절가능하게 된다.

또 본 발명은 제방에 다수개의 전도식 수문을 설치하되 상기 전도식 수문을 구동하는 각각의 모터에 별도의 수위센서를 형성하고, 상기 각 수위센서는 모두 다른 상한수위를 설정하되 가장 낮은 상한수위에 해당하는 센서부터 순차적으로 작동하게 함으로써 전도식 수문을 구동할 수 있도록 한다.

이처럼 본 발명은 종래와 같이 손상이 쉬운 마그네틱 스위치를 사용하지 않고 수위센서의 센싱을 즉각적으로 모터에 반영할 수 있으면서도 고장이 적은 모터드라이브를 사용함으로써 관리의 편리성을 도모할 수 있으며, 또한 다수개의 전도식 수문을 수위에 따라 선별적으로 작동하도록 하되 수위의 변화에 따라 실시간으로 전도식 수문의 높낮이를 조절가능하게 함으로써 홍수 조절능력과 동시에 적당한 담수도 가능하도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

본 발명 전도식 수문 구동방법은 다음과 같다.

본 발명은 물의 높이를 측정하기 위한 수위센서(110)와, 제방에 형성되어 하부 축을 중심으로 전도됨으로써 개폐되도록 하는 전도수문(150)과, 상기 수위센서(110)의 센싱에 의해 동작하여 전도수문을 구동하기 위한 모터(140)로 이루어지는 전도식 수문에 있어서, 상기 수위센서(110)의 신호를 감지하여 모터(140)를 구동하기 위한 수문제어장치(120)를 구비하고 상기 수문제어장치(120)와 모터(140) 사이에 형성되어 모터(140)를 수위에 비례하게 실시간으로 구동시키기 위한 모터 드라이브(130)로 이루어진다.

상기 모터 드라이브(130)는 모터(140)를 제어할 때 좀 더 다양한 제어를 위해 수문제어장치(120), 즉 피씨(PC)나 피엘씨(PLC) 등을 사용하고자 할 때 상기 피씨(PC)나 피엘씨(PLC)에서 발생하는 전류는 수십 mA정도 밖에 되지 않아 직접 모터를 구동할 수 없어 수문제어장치(120)와 모터(140) 사이에 위치하여 전류, 전압을 증폭해주는 기능을 하게 된다.

따라서 본 발명은 모터 드라이브(130)에 의해 수위센서(110)의 센싱을 즉각적으로 모터(140)에 반영할 수 있도록 하고, 수위의 변화에 따라 실시간으로 전도식 수문(150)의 높낮이를 조절가능하게 하였다.

즉 모터 드라이브(130)에 의해 수위센서(110)의 센싱을 즉각적으로 모터(140)에 반영할 수 있도록 하고, 수위의 변화에 따라 실시간으로 전도수문(150)의 높낮이를 조절가능하게 하는 전도식 수문 구동방법에 있어서, 한계 담수수위를 정하는 단계와, 수위가 상승하여 미리 설정된 한계 담수수위보다 높아지면 수위센서(110)의 감지신호가 수문제어장치(120)를 통해 모터 드라이브(130)로 전달되고 상기 모터 드라이브(130)에 의해 모터(140)가 구동되어 전도수문(150)을 하강시키는 단계와, 상기 모터(140)가 구동되는 순간에도 수문제어장치(120)에 의해 수위센서(110)는 연속적으로 수위를 측정하도록 하는 단계와, 상기 측정된 수위가 한계 담수수위에 미치지 못할 경우에는 전도수문(150)을 승강시켜 한계 담수수위에 도달할 때까지 상승시키는 단계로 이루어진다.

또한 본 발명은 제방에 다수개의 전도수문(150)을 설치하되 상기 전도수문(150)을 구동하는 각각의 모터(140)에 별도의 수위센서(110)를 형성하고, 상기 전도수문(150)을 구동하는 각각의 모터(140)와 대응되는 별도의 수위센서(110)를 형성하되, 상기 각 수위센서(110)는 서로 다른 상한(上限)수위를 설정하여 상기 수위센서들 중 가장 낮은 상한수위에 해당하는 수위센서(110)부터 순차적으로 작동하도록 하고 상기 수위센서(110)에 해당하는 전도수문(150)부터 개폐되도록 구성할 수도 있다. 따라서 상기한 구성의 전도수문(150)은 강수량에 따라 가장 낮은 수위의 전도수문(150)부터 열리도록 하고, 만약 가장 낮은 수위의 전도수문(150)이 열려졌음에도 불구하고 수량이 늘어나는 경우 가장 낮은 수위의 전도수문(150)보다 높은 상한 수위의 전도수문(150)이 열리게 된다. 결국 수량이 계속 늘어나는 경우는 모든 전도수문(150)이 열리게 된다. 이처럼 본 발명은 전도수문(150)이 순차적으로 열려 담수량을 적절히 조절할 수 있게 되어 최적의 담수상태를 유지할 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 발명을 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

도 1 - 전도식 수문의 기본적인 구성을 보이기 위한 사시도.

도 2 - 전도식 수문의 개폐상태를 보이기 위한 참고도.

도 3 - 본 발명 전도식 수문의 개략적인 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 본 발명 전도식 수문 110: 수위센서

120: 수문제어장치 130: 모터 드라이브

140: 모터 150: 전도 수문

Claims (3)

1. 물의 높이를 측정하기 위한 수위센서와, 제방에 형성되어 하부 축을 중심으로 전도됨으로써 개폐되도록 하는 전도수문과, 상기 수위센서의 센싱에 의해 동작하여 전도수문을 구동하기 위한 모터로 이루어지는 전도식 수문에 있어서,

   상기 수위센서의 신호를 감지하여 모터를 구동하기 위한 수문제어장치를 구비하고 상기 수문제어장치와 모터 사이에 모터 드라이브를 형성하여 수위센서에 의해 감지된 수위에 비례하여 실시간으로 전도 수문을 승·하강 구동시킬 수 있도록 구성되어짐을 특징으로 하는 전도식 수문 구동장치.
2. 모터 드라이브에 의해 수위센서의 센싱을 즉각적으로 모터에 반영할 수 있도록 하고, 수위의 변화에 따라 실시간으로 전도수문의 높낮이를 조절가능하게 하는 전도식 수문 구동방법에 있어서,

   한계 담수수위를 정하는 단계와, 수위가 상승하여 미리 설정된 한계 담수수위보다 높아지면 센서의 감지신호가 수문제어장치를 통해 모터 드라이브로 전달되 고 상기 모터 드라이브에 의해 모터가 구동되어 수문을 하강시키는 단계와, 상기 모터가 구동되는 순간에도 수문제어장치에 의해 센서는 연속적으로 수위를 측정하도록 하는 단계와, 상기 측정된 수위가 한계 담수수위에 미치지 못할 경우에는 수문을 승강시켜 한계 담수수위에 도달할 때까지 상승시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 전도식 수문 구동방법.
3. 모터 드라이브에 의해 수위센서의 센싱을 즉각적으로 모터에 반영할 수 있도록 하고, 수위의 변화에 따라 실시간으로 전도수문의 높낮이를 조절가능하게 하는 다수개의 전도수문이 설치된 전도식 수문 구동방법에 있어서,

   상기 전도수문을 구동하는 각각의 모터와 대응되는 별도의 수위센서를 형성하되, 상기 각 수위센서는 서로 다른 상한수위를 설정하여 상기 수위센서들 중 가장 낮은 상한수위에 해당하는 수위센서부터 순차적으로 작동하도록 하고 상기 수위센서에 해당하는 전도수문부터 개폐되도록 구성되어짐을 특징으로 하는 전도식 수문 구동방법.

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