KR20100113815A - 파이프라인 모니터링 시스템 - Google Patents

파이프라인 모니터링 시스템 Download PDF

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KR20100113815A
KR20100113815A KR1020090032329A KR20090032329A KR20100113815A KR 20100113815 A KR20100113815 A KR 20100113815A KR 1020090032329 A KR1020090032329 A KR 1020090032329A KR 20090032329 A KR20090032329 A KR 20090032329A KR 20100113815 A KR20100113815 A KR 20100113815A
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optical fiber
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KR1020090032329A
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이규완
정성훈
이성식
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웰텍 주식회사
(주)카이센
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Abstract

본 발명은 파이프라인 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에서는 내부에 액체 또는 고체의 물건을 이송하는 파이프라인의 막힘을 모니터링하는 파이프라인 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 광섬유 케이블이 외면에 구비되고, 상기 광섬유 케이블의 변형률을 측정하는 FBG(Fiber Bragg Grating) 변형률 센서와, 상기 광섬유 케이블의 진동값을 측정하는 FBG 진동센서가 구비되는 복수 개 파이프라인과, FBG 진동센서로부터 전송되는 진동값을 이용하여 상기 파이프라인에 막힘이 발생하였는지 여부를 판단하는 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템이 제공된다.
파이프라인; FBG 진동센서; 광섬유 케이블; 광섬유 센서

Description

파이프라인 모니터링 시스템{PIPELINE MONITORING SYSTEM}
본 발명은 파이프라인 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 액체 또는 고체를 이송하는 파이프라인에 FBG 진동센서를 부착하여 진동값이 발생되는 시간을 측정함으로써 파이프라인의 막힘 여부를 판단할 수 있는 파이프라인 모니터링 시스템에 관한 것이다.
파이프 라인은 다양한 목적으로 활용되고 있으며, 특히 국내 수도권을 중심으로 신도시 개발이 활발하게 진행되면서 고부가가치 생활문화 창조를 위한 일환으로 쓰레기 자동집하 시설의 도입이 증가되고 있다. 이러한 쓰레기 수송관로를 이용한 자동집하 시설은 수송관로의 파손이나 변형, 막힘, 외부공사에 의한 관로손상 등이 발생될 수 있다. 따라서 집하시설의 원활한 운영을 위하여 수송관로 전반의 상태를 파악할 수 있는 시스템 개발이 요구된다.
이를 위하여 도 1에서 보는 바와 같이 광케이블 포설과 OTDR(또는 BOTDR) 기법을 이용한 관의 변형률 및 온도 측정에 의한 누수감지를 위한 다양한 적용 연구가 이루어지고 있는 실정이다. 도 1은 종래의 분포형 광섬유 케이블을 이용한 쓰 레기 집하 파이프라인 모니터링의 예를 나타낸 것이다. 쓰레기 집하 파이프라인 모니터링 시스템은 광섬유 케이블(2)이 부착된 파이프라인(10)의 일 단부에 외부 공기를 흡입한 후 이를 파이프라인 내부로 불어넣은 공기 흡입기(70)와, 복수 개소에 설치되는 쓰레기 투입구(80), 파이프라인(10) 타 단부에 설치되는 쓰레기 집하장(90)을 구비한다. 분포형 OTDR 광섬유센싱 기법은 케이블 전반의 변형률 또는 온도 측정이 가능하나 상대적으로 정밀도가 떨어지고 하나의 의미있는 데이터 결과 산출을 위해서는 수십 초에서 수 분의 데이터 측정과 신호처리 과정이 필요하여 동적 측정이 불가능한 단점이 있다. 따라서 파이프라인의 모니터링을 위하여 온도측정에 의한 누수위치 파악과 변형률 측정에 의한 파이프의 급격한 변형위치 파악정도는 가능하나, 막힘, 누기 등의 영향 파악은 현실적으로 어려운 단점이 있다.
또한 도 2는 분포형 OTDR 광섬유 센서 케이블의 파이프 분기지점에서의 종래 루프식 연속 광섬유 케이블 설치에 관한 것으로 연속식은 파이프라인(10)를 따라서 루프식으로 광섬유 케이블(2)을 설치하여야 하기 때문에, 분기되는 모든 파이프라인을 루프식으로 감아 돌아와야 하기 때문에 설치가 번거롭고, 소요되는 광섬유 케이블도 증가되어야 하는 단점이 있었다.
본 발명은 파이프라인이 내부를 따라 이송되는 고체 또는 액체의 물체에 의해 막힘이 발생될 경우 막힘 여부를 판단할 수 있는 파이프라인 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 파이프라인에 구비되는 광섬유 케이블을 용이하게 부착할 수 있는 하우징을 제시하고, 광섬유 케이블이 이웃하는 파이프라인에서 분기가 필요한 경우 분기를 용이하게 구현하는 파이프라인 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적은 내부에 액체 또는 고체의 물건을 이송하는 파이프라인의 막힘을 모니터링하는 파이프라인 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 광섬유 케이블이 외면에 구비되고, 광섬유 케이블의 변형률을 측정하는 FBG(Fiber Bragg Grating) 변형률 센서와, 광섬유 케이블의 진동값을 측정하는 FBG 진동센서가 구비되는 복수 개 파이프라인과, FBG 진동센서로부터 전송되는 진동값을 이용하여 파이프라인에 막힘이 발생하였는지 여부를 판단하는 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템에 의해서 달성 가능하다.
FBG 진동센서는 고정대와, 고정대에 일 단이 고정되고 타 단에는 진동 질량이 구비되는 캔틸레버 및 캔틸레버의 상단 또는 하단에 부착되는 FBG 변형률 센서 를 포함하는 것을 특징으로 하고, 측정 장치는 상기 FBG 진동 센서에서 진동이 발생되는 시간 간격을 이용하여 상기 파이프라인에 막힘이 발생하거나 또는 FBG 진동 센서에서 발생되는 진동이 정상 상태에서 발생되는 진동 기준치를 초과할 경우 파이프라인에 막힘이 발생하였다고 판단한다.
또한 이웃하는 파이프라인 사이에 구비된 광섬유 케이블을 분기하기 위한 광학 커플러를 구비함으로써 광케이블의 분기를 용이하게 하였다.
본 발명의 또 다른 목적은 내부에 액체 또는 고체의 물건을 이송하는 파이프라인의 막힘을 모니터링하는 파이프라인 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 내부에 광섬유센서가 수납되는 수납부를 갖고, 상기 파이프라인의 외면에 길이 방향으로 길게 부착되는 센서 하우징과, 센서 하우징의 수납부에 결합되어 수납부를 밀봉하는 하우징 커버와, 광섬유 케이블의 변형률을 측정하며 상기 센서 하우징 내부에 구비되는 FBG(Fiber Bragg Grating) 변형률 센서와, 센서 하우징 외부에 구비되며, 광섬유 케이블에서 발생되는 진동값을 측정하는 FBG 진동센서와, FBG 진동센서로부터 전송되는 진동값을 이용하여 상기 파이프라인에 막힘이 발생하였는지 여부를 판단하는 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템에 의해서 달성 가능하다.
본 발명에 따른 파이프라인 모니터링 시스템에 의하면 광 커플러를 사용함으로써 분기되는 파이프라인에도 용이하게 설치할 수 있으며, 또한 광섬유 케이블에 진동센서를 설치하여 발생되는 진동의 강도 또는 진동이 발생되는 시간 간격으로부터 해당 파이프라인의 막힘, 유입수 및 파손에 의한 누기가 발생하였는지 여부를 손쉽게 모니터링할 수 있는 특징이 있다.
이하에서, 본 발명의 장점, 특징 및 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
우선 본원 발명의 파이프라인 모니터링 시스템에 적용 가능한 파이프라인에 대해서 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 파이프라인 모니터링 시스템에 적용 가능한 광섬유 케이블을 구비하는 파이프라인의 사시도이고, 도 4는 도 3의 정면도이며, 도 5는 도 4의 "A" 부분 상세도이다. 도 6은 도 4와 다른 실시예의 상세도이다. 도 3 내지 도 6에 제시된 파이프라인은 강관을 주재질로 하는 것이며, 강관 외면에 합성수지층(14)을 코팅한 후 광섬유 케이블 하우징을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 파이프라인은 강관을 주재질로 하는 것에 한정되지 않으며, 외면층에 합성 수지층을 갖는 PE 파이프의 경우에는 합성수지층(14)을 별도로 코팅할 필요가 없음은 물론이다.
본 발명의 여러 실시예를 설명함에 있어서, 동일 유사한 구성 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 반복 설명은 생략한다. 도 3에 도시된 바와 같이 파이프라인(10)에는 광섬유가 삽입 구비되는 광섬유 케이블 하우 징(20)이 설치되고, 동일한 간격을 두고 반복적으로 설치되는 FBG(Fiber Bragg Grating) 변형률 센서(50)와 FBG 진동센서(60)가 구비된다. FBG 변형률 센서(50)는 설치상 광섬유 케이블 하우징(20) 내부에 설치될 수 있으나, FBG 진동센서(60)는 광섬유 케이블의 일부를 이용하여 광섬유 케이블 하우징(20) 외부로 우회시켜 측정하는 방식으로 적용하였다.
도 3의 확대도는 FBG 진동센서(60)의 일 예를 도시한 것으로서, FBG 진동센서(60)는 고정대(67)에 고정장치(69)를 이용하여 캔틸레버(63)의 일 단부를 고정하고 캔틸레버(63)의 타 단부에는 진동 질량(mass, 65)을 부착시키고, 캔틸레버(63) 하단 또는 상단에는 FBG 변형률 센서(50)를 부착하는 구성을 갖는다. 이러한 FBG 진동센서(60)가 파이프라인에 부착되고, 파이프라인에 진동이 발생되면 진동 질량(65)이 상하로 움직이게 되며, 이러한 움직임에 의해 캔틸레버(63)가 상하로 수축 또는 팽창하게 되며, 이러한 상하 수축 또는 팽창되는 정도가 캔틸레버(63) 상단 또는 하단에 부착된 FBG 변형률 센서(50)에 의해 측정되는 것이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 강관(10)의 외면에 광섬유 케이블 하우징(20)이 길게 설치된다. 강관(10)은, 상수도관, 하수도관, 쓰레기관로, 가스관 등 유체 또는 그와 유사한 물질을 수송하는 모든 관을 포함하며, 또한 직관 또는 곡관 등 다양한 형태의 강관을 포함한다. 또한 강관이 아니더라도 강관과 동일한 기능을 하는 금속관 또는 합성수지관이 포함될 수 있음은 물론이다.
이러한 광섬유 케이블 하우징(20)은, 도 5에서와 같이, 그 절단면이 대략 크레즌트(crescent) 모양으로 형성되고, 중앙부에 광섬유 케이블이 수납되는 수납 부(21)를 갖는 구조로 이루어진다. 광섬유 케이블 하우징(20)을 크레즌트 모양으로 형성하게 되면, 양쪽 끝단부(20a)가 양쪽으로 갈수록 점차 좁아진 상태에서 강관의 외면에 단차 없이 부착될 수 있게 된다. 따라서 센서 하우징(20)은 강관(10)의 둘레면과 같이 거의 원형에 가깝게 형성됨으로써, 강관(10)의 둘레에 걸리는 면을 최소화한 상태에서, 광섬유 센서를 보다 안정되게 보호될 수 있게 된다.
이러한 광섬유 케이블 하우징(20)은, 별도로 몰딩 제작되어 강관(10)에 부착되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고, 강관(10)의 외면을 코팅할 때, 코팅 공정을 진행하면서 함께 부착하여 설치하는 방법도 가능하다.
즉, 강관(10)의 표면에 순차적으로 에폭시 수지 코팅층(11), 개질 폴리에틸렌 수지 코팅층(12), 폴리에틸렌 코팅층(13)을 형성할 수 있는데, 이러한 3층 코팅강관(10)의 표면에 광섬유 케이블 하우징(20)을 부착하여 설치할 수 있다.
3층 코팅 강관(10)의 가장 바깥쪽에 형성되는 폴리에틸렌 코팅층(13)에 광섬유 케이블 하우징(20)이 일체화되게 접착 부재(30)를 이용하여 부착한다. 이때 사용할 수 있는 접착 부재(30)는, 상기 폴리에틸렌 코팅층(13)과 광섬유 케이블 하우징(20)과의 접착성을 강화하기 위해서, 폴리에틸렌 코팅층(13)에 사용되는 재질인 폴리올레핀을 주원료로 하는 접착제로 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 폴리에틸렌 코팅층(13)과 접착 부재(30)에 동일한 성분을 포함시켜 구성함으로써, 광섬유 케이블 하우징(20)의 강관에 접착되는 접착 강도를 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 강관(10)과 광섬유 케이블 하우징(20)의 일체화 정도를 높일 수 있게 된다. 또한, 상기 접착 부재(30)는, 경화된 상태로 광섬유 케이블 하우 징(20)에 부착되어 있다가 열이 가해질 때 용융 상태로 변화되어 광섬유 하우징(20)을 강관에 부착할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 광섬유 케이블 하우징(20)에 구비되는 수납부(21)는 도 5에서와 같이 대략 사각홈 구조로 길게 형성되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 실시 조건에 따라서는 그 모양은 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
광섬유 케이블 하우징(20)에는 수납부(21)를 개폐할 수 있도록 하우징 커버(25)가 결합되는데, 하우징 커버(25)는 도 5 및 도 6에서와 같이 양쪽에 후크 구조의 결합부(K1)(K2)를 구성하여 광섬유 케이블 하우징(20)에 결합되어 내부를 밀폐시키도록 구성할 수 있다.
도 5 및 도 6은 광섬유 케이블 하우징(20)에 하우징 커버(25)가 결합되는 여러 실시예를 예시한 도면으로서, 이와 같은 구조 외에도 상호 결합되어 고정할 수 있는 구조이면 실시 조건에 맞게 공지의 결합 고정 구조를 선택하여 다양하게 적용할 수 있음은 물론이다.
이와는 달리, 도면에 예시하지는 않았지만, 하우징 커버(25)의 한 쪽만 광섬유 케이블 하우징(20)에 연결된 상태에서 다른 쪽 부분을 후크 결합 방식으로 닫는 구조도 가능하다. 즉, 하우징 커버(25)의 한쪽은 힌지 구조로 광섬유 케이블 하우징(20)에 연결된 상태에서 다른 쪽 부분이 후크 방식으로 결합되면서 여닫을 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.
본 발명의 파이프라인 모니터링 시스템은 FBG 변형률 센서(50)를 이용하여 변형률을 측정하고, 또한 일정간격으로 설치된 FBG 진동센서(60)를 이용하여 광섬유 케이블의 상태를 동적으로 측정하는데, 파이프의 막힘에 의하여 쓰레기 통과시 유발되는 진동을 측정하여, 파이프의 막힘 위치를 알아낼 수 있는 장점이 있다. 도 7은 본 발명에 따른 일 실시예의 파이프라인 모니터링 시스템의 구성도이다. 도 7의 파이프라인 모니터링 시스템은 쓰레기 집하장에 설치한 예이다. 파이프라인 모니터링 시스템은 광섬유 케이블이 삽입 설치되는 광섬유 케이블 하우징이 부착된 파이프라인의 일 단부에 외부 공기를 흡입한 후 이를 파이프라인 내부로 불어넣은 공기 흡입기(70)와, 복수 개소에 설치되는 쓰레기 투입구(80), 파이프라인에 설치되는 FBG 변형률 센서(50), FBG 진동센서(60), 및 파이프라인(10) 타 단부에 설치되는 쓰레기 집하장(90)을 구비한다.
도 8은 분기되는 파이프라인에 본 발명에 따른 광섬유 케이블이 설치되는 방식을 도시한 간략도이다. 종래 연속식 센서의 경우에는 모든 분기 파이프에 광섬유 케이블을 루프식으로 설치하여야 하나, 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 파이프라인 시스템은 파이프라인(10)이 십자형으로 분기되는 분기 지점에 광학 커플러(6)를 사용함으로써 1:n 으로 손쉽게 광섬유 케이블(22)을 분기시킬 수 있음을 보여준다.
도 9는 본 발명의 파이프라인 모니터링 시스템의 구성 블록도이다. 파이프라인에는 광섬유 케이블이 부착되고, 광섬유 케이블을 따라 FBG 변형률 센서(50-1, 50-2)와 FBG 진동 센서(60-1, 60-2)가 구비되고, 케이블의 일 단부에 측정 장치(100)가 구비된다. 도 9의 예시로는 FBG 변형률 센서와 FBG 진동 센서가 번갈아 가면서 구비되는 것으로 도시하였으나 이는 예시에 불과한 것으로서 예를 들어 FBG 변형률 센서-FBG 진동 센서-FBG 진동 센서-FBG 변형률 센서로 설치될 수 있음은 물론이다. 또한 FBG 변형률 센서 및 FBG 진동 센서는 반드시 동일한 간격으로 설치할 필요는 없으며 파이프라인이 분기되는 곳, 또는 굴곡이 발생하는 곳 등에 집중 설치하는 등의 다양한 방법으로 설치가 가능하다. 측정 장치(100)로는 측정 결과를 디스플레이하는 디스플레이 장치, FBG 진동 센서 및 변형률 센서로부터 입력되는 센서값을 이용하여 막힘 여부를 판단하는 연산제어부 및 FBG 진동 센서 및 변형률 센서값을 저장하는 메모리를 구비하는 통상의 컴퓨터 장치가 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 파이프라인 모니터링 시스템을 이용하여 파이프라인의 FBG 진동센서에서 발생되는 출력 파형을 이용하여 파이프라인의 막힘 발생을 판별하는 방식을 설명하는 설명도이다. FBG 진동 센서부(60)는 파이프라인을 따라 일정거리만큼 이격되는 위치에 반복적으로 설치하거나 바람직하게는 파이프라인의 꺾임이 발생되는 부분마다 설치하는 것이 바람직하다.
파이프라인의 복수 개소에 설치된 FBG 진동 센서로부터 막힘이 발생하지 않은 정상적인 상태에서 발생되는 진동 파형을 메모리에 저장한다. 도 10에서 "정상상태"라 표기된 부분의 파형으로 도시된 바와 같이 파이프라인에 쓰레기가 투입되고 막힘이 발생하지 않은 경우 (1)번 FBG 진동센서, (2)번 FBG 진동센서 및 (3)번 FBG 진동센서에서 발생되는 파형은 각기 △t 시간 간격을 가지고 발생함을 알 수 있다. 도면상으로는 (1)번 FBG 진동센서에서 (2)번 FBG 진동센서에서 발생되는 진동 파형이 △t 시간 간격을 가지고, (2)번 FBG 진동센서에서 (3)번 FBG 진동센서 사이에서 발생되는 파형 간격이 △t로 동일하다고 도시하였으나 실질적인 상황에서는 서로 다른 시간 간격을 가질 것이다. 만약 (2)번 FBG 진동센서와 (3)번 FBG 진동센서가 설치된 파이프라인의 위치에서 막힘이 발생한 경우 도 10에 도시된 바와 같이 (2)번 FBG 진동센서와 (3)번 FBG 진동센서 사이의 진동 파형 간격은 정상적인 경우에는 △t 의 시간 간격을 가져야 하나 막힘이 발생한 경우에는 △t1 만큼의 시간 간격이 발생함을 알 수 있다. 이러한 정상 상태에서 각 FBG 진동센서(60) 사이에서 발생되는 파형이 지연되는 시간 간격을 메모리부에 저장하고, 이를 각 FBG 진동센서(60)로부터 발생되는 진동 파형 시간 간격과 비교하여 정상 상태보다 긴 시간 간격이 발생될 경우 막힘이 발생되었다고 판단할 수 있는 것이다.
감지되는 신호를 기반으로 평상시의 각 센서 포인트의 통과시간을 파악할 수 있고, 일정구간에서의 관의 막힘, 누기, 파손에 의한 유입수 등이 발생되게 되면, 각 구간을 통과하는 쓰레기의 통과시간에 지연이 발생되게 되는데, 정상적인 상태를 기준으로 이렇게 달라지는 통과 지연시간을 파악함으로써, 특정구간에 발생된 관의 막힘, 누기, 유입수 위치 등을 파악할 수 있는 시스템을 제공할 수 있다.
도 10에서는 각 센서 포인트의 통과 시간을 이용하여 막힘 여부를 판단하는 것으로 설명하였으나 또 다른 방법으로는 해당 센서에 진동이 발생하는지 여부에 따라 막힘 여부를 판단하는 방법이 있다. 예를 들어 도 10에서 (1)번 FBG 진동센 서의 경우 정상적인 경우에는 10 (이를 기준치라고 가정함) 이하의 진동치가 발생되나 갑자기 기준치보다 센 진동이 발생되는 것으로 진동치가 나타나면 (1)번 FBG 진동센서 부근에서 막힘이 발생하였다고 판단할 수 있는 것이다.
지금까지 기술된 바로는 광섬유 케이블과 FBG 진동센서를 이용하여 파이프라인의 막힘을 모티터링하는 구조 및 방식에 대해 설명하였다. 본 발명의 중요한 기술적 사상은 파이프라인에 막힘이 발생할 경우 해당 파이프라인에서 발생되는 물리적인 측정값, 예로서 진동의 세기, 진동이 발생되는 간격에 대한 데이터 값을 획득할 수 있을 경우 이러한 데이터 값을 이용하여 막힘을 감지할 수 있다는 것이다. 이러한 기술적 사상은 광섬유 케이블을 사용하지 않는 구조에서 구현 가능하다. 예를 들어, 도선을 파이프라인 외면에 설치하고 이러한 도선과 전기적으로 접속되는 전기 저항식 변형률 센서 및 진동센서를 일정한 간격, 굴절 또는 분기가 발생되 되는 위치에 설치하고, 각 센서로부터 발생되는 센서값을 유무선으로 측정하고, 측정 장치는 측정된 값을 이용하여 파이프라인의 막힘 여부를 도 10에서 설명한 바와 같은 원리로 판별할 수 있음은 물론이다.
도 11은 본 발명에 따른 일 실시예로서 전기 도선을 사용하는 파이프라인 모니터링 시스템의 구성례이다 . 파이프라인(10)에 센서 삽입홀(10')을 형성하고, 삽입홀 (10') 에 근접 센서(61')를 설치하고, 근접 센서(61')에서 발생되는 센서값을 입력받는다. 측정장치(100')는 입력되는 센서값을 이용하여 근접 센서값이 기준값보다 큰 값을 출력하거나 또는 센서값이 출력되는 시간 간격이 정상적인 경우와 상 이할 경우 파이프라인에 막힘이 발생하였다고 판별할 수 있다.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
도 1은 종래 연속식 광섬유센서를 이용한 파이프라인 모니터링 적용 예.
도 2는 파이프 분기시 루프식 연속 광케이블의 포설 예.
도 3은 본 발명의 FGB 광섬유센서를 이용한 파이프라인 모니터링 시스템.
도 4는 본 발명의 FGB 광섬유센서를 이용한 파이프 분기지점에서의 케이블 포설 실시 예.
도 5는 본 발명의 진동, 변형률, 온도 등이 내장된 무선 데이터 측정시스템을 이용한 파이프라인 모니터링 시스템.
도 6은 본 발명의 각 센서가 설치된 위치에서의 도달시간을 측정하여 문제가 발생된 위치를 파악하는 파이프라인 모니터링 시스템의 개념도.
도 7은 본 발명에 따른 일 실시예의 파이프라인 모니터링 시스템의 구성도.
도 8은 분기되는 파이프라인에 본 발명에 따른 광섬유 케이블이 설치되는 방식을 도시한 간략도.
도 9는 본 발명의 파이프라인 모니터링 시스템의 구성 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 파이프라인 모니터링 시스템을 이용하여 파이프라인의 FBG 진동센서에서 발생되는 출력 파형을 이용하여 파이프라인의 막힘 발생을 판별하는 방식을 설명하는 설명도.
도 11은 본 발명에 따른 일 실시예로서 전기 도선을 사용하는 파이프라인 모니터링 시스템의 구성례.
***** 도면상 주요 기호에 대한 간략한 설명 *****
10: 파이프라인 10': 센서홀
11: 에폭시 수지 코팅층 12: 개질 폴리에틸렌 수지 코팅층
13: 폴리에틸렌 코팅층 14: 합성수지층
20: 광섬유 케이블 하우징 21: 수납부
22: 광섬유 케이블 22': 도선
25: 하우징 커버 K1, K2: 후크 구조의 결합부
50: FBG 변형률 센서 60: FBG 진동센서
63: 캔틸레버 65: 진동 질량
69: 고정장치

Claims (13)

  1. 내부에 액체 또는 고체의 물건을 이송하는 파이프라인의 막힘을 모니터링하는 파이프라인 모니터링 시스템에 있어서,
    광섬유 케이블이 외면에 구비되고, 상기 광섬유 케이블의 변형률을 측정하는 FBG(Fiber Bragg Grating) 변형률 센서와, 상기 광섬유 케이블의 진동값을 측정하는 FBG 진동센서가 구비되는 복수 개 파이프라인 및
    상기 FBG 진동센서로부터 전송되는 진동값을 이용하여 상기 파이프라인에 막힘이 발생하였는지 여부를 판단하는 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 FBG 진동센서는 고정대와, 상기 고정대에 일 단이 고정되고 타 단에는 진동 질량이 구비되는 캔틸레버 및 상기 캔틸레버의 상단 또는 하단에 부착되는 FBG 변형률 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 장치는 상기 FBG 진동 센서에서 진동이 발생되는 시간 간격을 이 용하여 상기 파이프라인에 막힘이 발생하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 장치는 상기 FBG 진동 센서에서 진동이 발생되는 진동이 기준치를 초과할 경우 상기 파이프라인에 막힘이 발생하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    이웃하는 파이프라인 사이에 구비된 광섬유 케이블을 분기하기 위한 광학 커플러가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  6. 내부에 액체 또는 고체의 물건을 이송하는 파이프라인의 막힘을 모니터링하는 파이프라인 모니터링 시스템에 관한 것으로서,
    내부에 광섬유센서가 수납되는 수납부를 갖고, 상기 파이프라인의 외면에 길이 방향으로 길게 부착되는 센서 하우징과,
    상기 센서 하우징의 수납부에 결합되어 수납부를 밀봉하는 하우징 커버와,
    상기 광섬유 케이블의 변형률을 측정하며 상기 센서 하우징 내부에 구비되는 FBG(Fiber Bragg Grating) 변형률 센서와,
    상기 센서 하우징 외부에 구비되며, 상기 광섬유 케이블에서 발생되는 진동값을 측정하는 FBG 진동센서와,
    상기 FBG 진동센서로부터 전송되는 진동값을 이용하여 상기 파이프라인에 막힘이 발생하였는지 여부를 판단하는 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 FBG 진동센서는 고정대와, 상기 고정대에 일 단이 고정되고 타 단에는 진동 질량이 구비되는 캔틸레버 및 상기 캔틸레버의 상단 또는 하단에 부착되는 FBG 변형률 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 측정 장치는 상기 FBG 진동 센서에서 진동이 발생되는 시간 간격을 이용하여 상기 파이프라인에 막힘이 발생하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 측정 장치는 상기 FBG 진동 센서에서 진동이 발생되는 진동이 기준치를 초과할 경우 상기 파이프라인에 막힘이 발생하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  10. 제 6항에 있어서,
    이웃하는 파이프라인 사이에 구비된 광섬유 케이블을 분기하기 위한 광학 커플러가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 센서 하우징은 그 횡방향의 절단면이 크레즌트(crescent) 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  12. 내부에 액체 또는 고체의 물건을 이송하는 파이프라인의 막힘을 모니터링하는 파이프라인 모니터링 시스템에 있어서,
    도선이 외면에 구비되고, 상기 도선의 변형률을 측정하는 전기 저항식 변형 률 센서와, 상기 도선의 진동값을 측정하는 진동센서가 구비되는 복수 개 파이프라인 및
    상기 진동센서로부터 전송되는 진동값을 이용하여 상기 파이프라인에 막힘이 발생하였는지 여부를 판단하는 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
  13. 내부에 액체 또는 고체의 물건을 이송하는 파이프라인의 막힘을 모니터링하는 파이프라인 모니터링 시스템에 있어서,
    도선이 외면에 구비되고, 외면과 내면을 관통하는 센서 삽입홀을 구비하고, 상기 센서 삽입홀에 근접센서가 삽입되는 복수 개 파이프라인 및
    상기 근접센서로부터 전송되는 센서값이 입력되는 시간 간격을 이용하여 상기 파이프라인에 막힘이 발생하였는지 여부를 판단하는 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 모니터링 시스템.
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