KR20100128921A - 디지털 수도미터 및 이를 갖는 원격 수도검침 시스템 - Google Patents

디지털 수도미터 및 이를 갖는 원격 수도검침 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20100128921A
KR20100128921A KR1020090047601A KR20090047601A KR20100128921A KR 20100128921 A KR20100128921 A KR 20100128921A KR 1020090047601 A KR1020090047601 A KR 1020090047601A KR 20090047601 A KR20090047601 A KR 20090047601A KR 20100128921 A KR20100128921 A KR 20100128921A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
metering
digital
power generation
impeller
Prior art date
Application number
KR1020090047601A
Other languages
English (en)
Inventor
탁승호
Original Assignee
탁승호
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 탁승호 filed Critical 탁승호
Priority to KR1020090047601A priority Critical patent/KR20100128921A/ko
Publication of KR20100128921A publication Critical patent/KR20100128921A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/06—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission
    • G01F1/075—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission with magnetic or electromagnetic coupling to the indicating device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/005—Valves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/18—Supports or connecting means for meters
    • G01F15/185—Connecting means, e.g. bypass conduits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 디지털 수도미터는, 수돗물 사용량을 계량하기 위한 계량부, 각종 전장품이 설치된 전자장치부, 전자장치부에 전기 에너지를 공급하기 위한 발전부를 포함한다. 계량부는 물이 통과하는 계량부 챔버 및 계량부 챔버의 내부에 물의 유동에 의해 회전 가능하게 설치된 계량용 임펠러를 갖는다. 전자장치부는, 계량용 임펠러의 회전을 감지하기 위한 센서모듈, 센서모듈을 통해 획득된 사용량 정보를 전송하기 위한 전송수단 및 사용량 연산·정보 송신 등의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러를 갖는다. 발전부는, 계량부 챔버와 물의 유동이 가능하게 연결된 발전부 챔버, 전기를 발생하여 전자장치부로 공급할 수 있도록 발전부 챔버의 내부에 설치되는 발전기, 발전기에 결합되고 물의 유동에 의해 회전하여 발전기를 작동시키는 발전용 임펠러를 갖는다.
디지털 수도미터, 발전기, 임펠러, 원격 수도검침

Description

디지털 수도미터 및 이를 갖는 원격 수도검침 시스템{DIGITAL WATER METER AND REMOTE WATER METERING SYSTEM}
본 발명은 디지털 수도미터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자회로와 디지털 회로의 동작과 연산, 메모리 기록, 유/무선 통신 등에 필요한 전기 에너지를 자가 발전기를 이용해 자체 공급할 수 있는 디지털 수도미터 및 이를 이용한 원격 수도검침 시스템에 관한 것이다.
주택이나 업소 등에서 상수도를 사용하면 매월 정기적으로 사용량에 상응하는 요금을 지불해야 한다.
지난 수십 년 동안 수도요금의 산출은 검침원이 사용지를 방문하여 각 사용지에서의 사용량을 확인하는 것에 의해 이루어졌다. 이러한 검침방법은 검침원이 각 사용지를 돌아다니며 주택이나 업소 등의 개별 공급라인에 설치된 수도미터에 표시된 숫자를 기록하고, 전월사용량에서 검침시까지 사용한 수도의 사용량을 계산하여 사용요금을 청구하는 것이다.
이러한 수도 검침방법은 검침원이 필요하므로 인건비 지출에 따른 요금의 상승으로 이어지는 문제가 있다. 그리고 사용량을 정확하게 파악하기 어려워 실제 사 용량에 대한 정확한 사용요금을 산출하기 어렵다.
최근 정보통신기술과 전자기술의 발달로, 전력이나, 상수도, 가스 등의 사용량을 기계식 미터에서 한 단계 발전한 디지털 미터를 이용하여 산출하는 방법이 다양하게 연구되고 있다. 이러한 디지털 미터는 산출된 사용량을 무선 또는 유선으로 원격 관제센터로 전송함으로써, 검침원 없이 각 사용지에서의 사용량을 보다 정확하게 산출하고 사용요금을 계산할 수 있는 장점이 있다.
디지털 미터 중에서, 디지털 전력량계는 전력 사용량의 연산과 디지털 처리 전과정을 전력의 일부를 사용하여 실행하기 때문에, 별도의 전원이 필요없다. 이에 반해, 디지털 수도미터나 디지털 가스미터는 설치 위치가 제한되고 교류 상용 전기 에너지를 공급하기가 어려워 전기 에너지 공급을 위한 별도의 배터리가 필요하다. 즉, 디지털 수도미터나 디지털 가스미터는 관리 및 유지보수가 필요하고, 관리자가 부정사용 여부를 육안으로 확인할 수 있어야 하며, 원격으로 감시할 수 있도록 실외의 수도 파이프나 가스 파이프에 연결되어야 하므로, 누전의 위험을 줄이기 위해 배터리를 사용할 수밖에 없다.
디지털 수도미터의 경우, 매월 1회 한 달 동안 사용한 누적 사용량 정보만 전송한다면 대용량 배터리를 이용하여 4~5년을 사용할 수 있다고 알려져 있다. 그러나 1분 간격으로 사용정보를 전송하는 TOU(Time Of Use) 디지털 미터는 전력소모가 너무 많아서, 내부 배터리 용량이 3000mA가 되어도 1년 이상 사용할 수 없다. 그리고 디지털 미터는 수분 간격으로 사용정보와 누적 사용정보 등 다양한 정보를 내부 메모리에 저장해 두었다가 매월 30회 이상 원격 관제센터로 정보를 전송하도록 요구되고 있다. 또한, 종래의 디지털 수도미터의 경우 전통적으로 교체시기를 8년으로 정하고 있으므로, 디지털 수도미터 또한 최소한 동일한 교체주기를 가져야 할 필요가 있다.
그러나 종래 디지털 수도미터는 내부 배터리의 용량 대비 크기와 에너지 밀도의 한계 때문에 3년 이상 배터리의 교체 없이 사용할 수 없다. 따라서, 디지털 수도미터의 출현에도 불구하고 원격 수도검침 시스템의 구축이 쉽게 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
2009년 현재, WTO의 Deregulation 조약에 따라 EU 국가들이 전기, 수도, 가스의 도매 구입에 의한 재판매(소매 판매) 비율은 70%에 달하고 있고, OECD 국가의 경우 년차별로 도입이 지연될 경우, 제 3 국에서 재판매 시장을 개방해야하는 조약 조건을 벗어날 수 없어서 검침원에 의한 아날로그적인 검침 방법으로 전기, 수도 ,가스를 공급하는 것은 경쟁력을 가질 수 없다. 또한, 검침원에 의한 검침 방법은 인건비 상승뿐만 아니라 사생활침해, 범죄 등의 문제를 수반할 수 있으므로 이에 대한 방지 대책책이 필요하다. 이러한 문제를 해소하고, 자원의 효율적인 관리와 최적의 공급, 공급비용의 절감을 위해서 원격 검침의 필요성은 증가하고 있다.
현재까지 대부분의 원격 검침 시스템이 실패한 이유 중의 하나는 무선통신 장애이다. 그리고 무선통신 장애의 근본적인 이유는 디지털 수도미터의 침수로 인해 전파를 발신해도 중계기나 서버로 데이터를 전송할 수 없기 때문이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자회로와 디지털 회로의 동작과 연산, 메모리 기록, 유/무선 통신 등에 필요한 전기 에너지를 자가 발전기를 이용하여 자체 공급할 수 있는 디지털 수도미터 및 이를 이용한 원격 수도검침 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 작동에 필요한 전력을 효율적으로 사용할 수 있는 디지털 수도미터 및 이를 이용한 원격 수도검침 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 디지털 수도미터의 무선통신 장애로 인한 오작동을 방지할 수 있는 디지털 수도미터 및 이를 이용한 원격 수도검침 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수돗물 계량이 정상적으로 이루어지지 않을 때, 이를 바로 감지함으로써 수돗물 계량의 에러를 최소화할 수 있는 디지털 수도미터 및 이를 이용한 원격 수도검침 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 각 사용지별, 지역별, 또는 시간별로 공급 수압을 실시간으로 조절함으로써, 최적의 공급 수압을 유지할 수 있는 디지털 수도미터 및 이를 이용한 원격 수도검침 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수돗물 사용량 정보의 누출을 막아 범죄에 이용되지 못하도록 보안성이 강화된 디지털 수도미터 및 이를 이용한 원격 수도검침 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수돗물의 공급 온도에 따른 차등 요금을 부가할 수 있는 디지털 수도미터 및 이를 이용한 원격 수도검침 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 디지털 수도미터는, 물이 통과하는 계량부 챔버 및 상기 계량부 챔버의 내부에 물의 유동에 의해 회전 가능하게 설치된 계량용 임펠러를 갖는 계량부; 상기 계량용 임펠러의 회전을 감지하기 위한 센서모듈, 상기 센서모듈을 통해 획득된 사용량 정보를 전송하기 위한 전송수단 및 사용량 연산·정보 송신 등의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러를 갖는 전자장치부; 상기 계량부 챔버와 물의 유동이 가능하게 연결된 발전부 챔버, 전기를 발생하여 상기 전자장치부로 공급할 수 있도록 상기 발전부 챔버의 내부에 설치되는 발전기, 상기 발전기에 결합되고 물의 유동에 의해 회전하여 상기 발전기를 작동시키는 발전용 임펠러를 갖는 발전부;를 포함한다.
본 발명에 의한 디지털 수도미터는, 상기 계량부 챔버에 물의 배출을 위한 배출관이 연결되고, 상기 발전부 챔버에 물의 유입을 위한 유입관이 연결되어, 상기 발전부 챔버에서 상기 계량부 챔버 방향으로 물이 유동할 수 있다.
본 발명에 의한 디지털 수도미터는, 상기 발전기에서 발생한 전기 에너지를 충전하기 위한 2차 전지를 더 포함할 수 있다.
상기 전송수단은 무선으로 사용량 정보를 전송할 수 있도록 RF송수신모듈 및 안테나를 포함할 수 있다.
상기 계량부는 상기 계량용 임펠러에 결합되어 상기 계량용 임펠러와 함께 회전하고 N극 및 S극을 갖는 자극판을 더 포함하고, 상기 센서모듈은 상기 자극판의 자속을 감지하기 위한 제 1 MR센서 및 제 2 MR센서를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 디지털 수도미터는, 공급되는 물의 수압을 조절하기 위해 상기 계량부 하우징 또는 상기 발전부 하우징과 물의 유동이 가능하게 연결되고, 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 제어되는 밸브장치를 더 포함할 수 있다.
상기 전자장치부는 상기 사용량 정보를 기록하기 위한 메모리, 시간 정보를 제공하기 위한 RTC, 상기 사용량 정보를 표시하기 위한 디스플레이를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 디지털 수도미터는, 상기 2차 전지의 방전시 비상용 전기 에너지를 공급할 수 있는 비상용 배터리, 상기 유입관으로 유입되는 물의 온도를 검출하기 위한 온도센서, 침수 상태를 감지하기 위한 침수센서를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 원격 수도검침 시스템은, 사용지의 물 사용량 정보를 획득하기 위한 복수의 디지털 수도미터; 상기 복수의 디지털 수도미터의 상태를 원격으로 감시하고 관리하는 원격 관제센터; 상기 복수의 디지털 수도미터로부터 상기 사용량 정보를 수집하여 사용요금을 산출하는 과금 서버;를 포함한다. 상기 각 디지털 수도미터는, 물이 통과하는 계량부 챔버 및 상기 계 량부 챔버의 내부에 물의 유동에 의해 회전 가능하게 설치된 계량용 임펠러를 갖는 계량부; 상기 계량용 임펠러의 회전을 감지하기 위한 센서모듈, 상기 센서모듈을 통해 획득된 사용량 정보를 전송하기 위한 전송수단 및 사용량 연산·정보 송신 등의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러를 갖는 전자장치부; 상기 계량부 챔버와 물의 유동이 가능하게 연결된 발전부 챔버, 전기를 발생하여 상기 전자장치부로 공급할 수 있도록 상기 발전부 챔버의 내부에 설치되는 발전기, 상기 발전기에 결합되고 물의 유동에 의해 회전하여 상기 발전기를 작동시키는 발전용 임펠러를 갖는 발전부;를 포함한다.
본 발명에 의한 원격 수도검침 시스템은, 상기 복수의 디지털 수도미터와 상기 과금 서버의 사이에서 상기 사용량 정보를 중계하는 중계수단을 더 포함할 수 있다.
상기 각 디지털 수도미터는, 상기 원격 관제센터가 공급되는 물의 수압을 조절할 수 있도록 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 제어되고 상기 계량부 하우징 또는 상기 발전부 하우징과 물의 유동이 가능하게 연결되는 밸브장치를 더 포함할 수 있다.
상기 각 디지털 수도미터는, 상기 과금 서버가 공급되는 물의 온도에 따라 사용요금을 차등 적용할 수 있도록 공급되는 물의 온도를 검출하는 온도센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 디지털 수도미터는 수돗물의 사용량을 계량하기 위한 계량용 임펠러와 수압을 이용하여 발전하기 위한 발전용 임펠러를 분리시키고, 이들 임펠러를 직렬로 연결하여 수압이 낮을 때는 계량용 임펠러만 작동하여 수돗물의 미세 사용량을 계량하고, 수압이 높을 때는 수압에 의해 회전하는 발전용 임펠러로 소형 발전기를 작동시켜 전기 에너지를 발생함과 동시에 계량용 임펠러로 수돗물의 사용량을 계량할 수 있다. 따라서, 사용량 계량의 정확도를 떨어뜨리지 않고 간단한 구조로 전기 에너지를 자체 공급할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 디지털 수도미터는 수압을 이용해 자체 생산한 전기를 2차 전지에 충전하여 사용함으로써, 전자회로나 디지털회로의 동작에 필요한 전기 에너지는 물론 매분 간격으로 수도물 사용량 등의 정보를 메모리에 기록하고 매일 전송에 필요한 전기 에너지를 외부 전원의 도움없이 충분히 자체 공급할 수 있다. 따라서, 대용량 배터리를 사용할 필요가 없고 배터리의 교체없이 장시간 사용이 가능하다.
또한, 본 발명에 의한 디지털 수도미터는, 전통적으로 수도미터의 교체주기인 8년의 교체주기를 만족시킬 수 있고, 월 30회 이상 매 1분~매 5분의 간격으로 사용량 정보를 서버로 전송하여 수돗물 사용량에 따른 사용요금의 정확한 산출이 가능하고, 최적의 수돗물 공급량을 예측할 수 있는 소프트웨어를 적용할 수 있는 다양한 디지털 미터 시스템을 저비용으로 구축할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 디지털 수도미터는, 향후 전력을 도매로 매입하여 소매로 재판매할 수 있는 De-Regulation 시대에 전기, 가스, 수도를 재판매하여 고부가가치를 창출할 수 있는 계기를 마련할 수 있다. 즉, 과거의 기계식 수도미터로는 구현이 불가능하던 수도, 가스, 전기의 상호 연관적인 사용량과, 각 지역별 실내, 실외 온도, 습도에 따르는 전기, 수도, 가스 사용량의 예측과 최적량 공급과 판매에 의해 부가가치를 극대화시킬 수 있게 되어 전기, 수도, 가스를 도매로 매입하여 소매로 판매하는 시대에 적합한 솔루션을 제공할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 디지털 수도미터는 수돗물 사용량을 계량하기 위한 계량용 임펠러의 오작동을 감지할 수 있어서 더욱 정확한 사용량 정보를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 디지털 수도미터는 수돗물 사용량이 적어 자가 발전이 불가능할 경우, 수면모드로 전환되어 전력 소비를 최소화함으로써, 2차 전지에 충전된 전기 에너지를 절약할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 디지털 수도미터는 이에 구비된 밸브장치를 이용하여 사용지로 공급되는 수돗물의 수압을 원격으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 디지털 수도미터는 침수시 그에 대한 정보를 원격 관제센터로 전송하고 침수중 사용정보를 메모리에 저장해 두었다가 침수 해제 후 사용정보를 원격 관제센터로 전송함으로써, 무선통신 장애로 인한 오작동 문제를 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 디지털 수도미터는 온도센서를 구비함으로써 공급 수돗물의 온도에 따라 차등화된 사용요금 체계를 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 의한 디지털 수도미터는 사용정보를 제 3 자가 해독할 수 없도록 암호화하여 전송함으로써, 사용량 정보의 유출을 방지할 수 있고, 사용량 정보가 범죄에 이용되는 것을 막을 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 디지털 수도미터를 이용한 원격 수도검침 시스템은, 예약 구매한 소비자가 예약 범위 내에서 사용한 경우 할인혜택을 주고, 사용 시간대별, 요일별 사용요금의 차등화 등 다양한 수돗물 판매체계를 구현할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 의한 디지털 수도미터를 이용한 원격 수도검침 시스템은, 각 사용지별, 지역별, 또는 시간별로 수돗물 사용량 변화를 실시간으로 파악하고 이에 대응하여 공급 수압을 조절함으로써, 최적의 공급 수압을 유지할 수 있고, 수돗물 생산을 효과적으로 관리할 수 있도록 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터에 대하여 설명한다. 도면에서 구성요소의 크기와 형상 등은 발명의 이해를 돕기 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터(100)는 수압으로 작동하는 발전기(145)를 이용하여 전기를 발생시키고, 발생된 전기를 2차 전지(117)에 저장하여 사용함으로써 자체적으로 전기 에너지의 공급이 가능한 것이다.
종래의 기계식 또는 전자식 수도미터의 계량부는 임펠러나 로터리 피스톤 등 수도물의 사용량에 따라 회전하는 회전축을 톱니바퀴로 감속하여 표시하거나, 자석을 회전시켜 홀센서나 MR센서로 회전수를 카운트하여 누적 사용량을 기억시키고 표시하는 방법을 채택하였다. 그런데 이러한 종래 방식은 거의 무부하 상태로 회전하기 때문에, 이 회전축에 발전기를 직결시킬 경우 압력손실이 발생하여 계량에 차이가 생기게 된다. 즉, 한 개의 임펠러로 전기를 발생시키면서 사용량을 측정하는 경우, 압력 손실이 발생하고, 최저 압력으로 발전을 하면서 사용량을 계량하는 것은 불가능한 것이다.
이러한 점을 감안하여, 본 발명에 의한 디지털 수도미터(100)는 수돗물 사용량을 계량하기 위한 계량용 임펠러(122)와 전기를 발생하기 위한 발전용 임펠러(142)가 별도로 구비된다. 계량용 임펠러(122)는 거의 무부하 상태로 회전하기 때문에 수압이 작을 때도 작동하여 수돗물 사용량을 계량할 수 있다. 반면, 발전용 임펠러(142)는 부하가 걸려 있어서 수압이 클 때만 작동하고 수압이 작을 때는 작동하지 않는다. 발전용 임펠러(142)는 계량용 임펠러(122) 보다 상류에 배치되어 계량된 수돗물이 공급되는 수압에 영향을 주지 않는다.
그러나, 기종 기계식 수도미터기의 압력손실 ΔP보다 압력이 α만큼 발생할 경우 ΔP+α를 보상하여 정상치로 계량한다.
예를 들면 기존 기계식 수도 미터기의 경우 ΔP가 1기압정도 압력손실이 발생하는 데 본 발명의 경우 발전기의 추가로 인한 임펠러의 추가 압력 손실인 α가 기존 기계식 압력손실에 추가되는 데 그것이 0.1기압정도 되므로 이를 보상하여 계 량하는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터(100)를 구성하는 각 구성요소 및 그 작용에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터(100)를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터(100)를 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터(100)는 크게 전자장치부(101), 계량부(102), 수압조절부(103), 발전부(104)로 구성된다. 계량부(102)에는 수돗물을 배출하기 위해 수도관에 연결되는 배출관(105)이 결합되고, 발전부(104)에는 수돗물을 유입하기 위해 수도관에 연결되는 유입관(106)이 결합된다. 계량부(102)와 수압조절부(103)는 연결관(107)으로 연결되고, 수압조절부(103)와 발전부(104)도 또다른 연결관(108)으로 연결된다. 따라서, 유입관(106)을 통해 디지털 수도미터(100) 내부로 유입된 수돗물은 발전부(104), 수압조절부(103), 계량부(102)를 차례로 통과한 후 배출관(105)을 통해 디지털 수도미터(100)의 외부로 배출된다.
또한 그 반대로 발전부(104)에 수돗물을 배출하기 위해 수도관에 연결되는 배출관(105)이 결합되고, 계량부(102)에는 수돗물을 유입하기 위해 수도관에 연결되는 유입관(106)이 결합되어 유입관(106)을 통해 디지털 수도미터(100) 내부로 유입된 수돗물은 발전부(104), 수압조절부(103), 계량부(102)를 차례로 통과한 후 배출관(105)을 통해 디지털 수도미터(100)의 외부로 배출될 수도 있다.
전자장치부(101)는 외관을 형성하는 전자장치부 하우징(110), 전자장치부 하우징(110)의 상면에 결합되는 디스플레이(111), 전자장치부 하우징(110)의 내부에 설치되는 회로기판(112) 및 안테나(113)를 포함한다. 디스플레이(111)는 사용량 등의 정보를 표시하기 위한 것으로, LCD와 같이 디지털 방식으로 숫자 등의 문자를 표시할 수 있는 다양한 표시장치가 이용될 수 있다.
회로기판(112)에는 사용량 산출, 정보의 저장, 정보 표시, 정보 데이터의 송수신, 전원 제어 등 디지털 수도미터(100)의 전반적인 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러(114), 정보 저장을 위한 메모리(115), 무선통신을 담당하는 RF송수신모듈(116), 발생된 전기를 충전하기 위한 2차 전지(117), 비상시 전기 에너지를 공급하기 위한 비상용 배터리(118), 계량용 임펠러(122)의 회전을 감지하기 위한 센서모듈(119) 등의 각종 전장품이 설치된다.
RF송수신모듈(116)은 안테나(113)와 연결되어 안테나(113)를 통해 정보 데이터를 전송하거나, 원격 관제센터(280;도 7참조)로부터 신호를 수신한다. 센서모듈(119)은 두 개의 MR센서(119a)(119b)를 포함한다. 이들 제 1 MR센서(119a) 및 제 2 MR센서(119b)는 후술할 계량용 임펠러(122)의 자극판(125)과 작용하여 계량용 임펠러(122)의 회전을 감지한다. 이러한 두 MR센서(119a)(119b)의 작동으로 계량용 임펠러(122)의 회전수를 검출할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 계량부(102)는 배출관(105) 및 연결관(107)이 결합되고 물이 통과하는 계량부 챔버(121)를 갖는 계량부 하우징(120), 계량부 챔버(121)의 내부에 거의 무부하 상태로 회전 가능하게 설치되는 계량용 임 펠러(122)를 포함한다. 계량용 임펠러(122)는 계량부 하우징(120)의 중앙에 회전 가능하게 지지되는 회전축(123)과 회전축(123)의 둘레에 배치된 복수의 날개(124)를 포함한다.
회전축(123)의 상단부에는 자극판(125)이 결합되며, 이 자극판(125)은 회전축(123)과 함께 회전한다. 자극판(125)은 반쪽은 N극(125a)으로 나머지 반쪽은 S극(125b)으로 이루어진다. 앞에서 설명한 것과 같이, 자극판(125)은 제 1 MR센서(119a) 및 제 2 MR센서(119b)와 작용하여 계량용 임펠러(122)의 회전수를 측정하는데 이용된다. 자극판(125)이 회전하면 자극판(125)의 상부에 위치하는 제 1 MR센서(119a) 및 제 2 MR센서(119b)가 자성 변화를 감지하여 계량용 임펠러(122)의 회전수를 검출할 수 있는 것이다.
도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 수압조절부(103)는 계량부 하우징(120)의 하부에 결합되고 물이 통과하는 수압조절부 챔버(131)를 갖는 수압조절부 하우징(130), 수압조절부 챔버(131)의 내부에 설치되는 랫치 솔레노이드밸브(132)를 포함한다. 수압조절부 하우징(130)은 연결관(107)을 통해 계량부 하우징(120)과 연결되고, 또다른 연결관(108)을 통해 발전부(104)의 발전부 하우징(140)과 연결된다. 랫치 솔레노이드밸브(132)는 발전부(104)와 계량부(102)의 사이에 배치되어 계량부(102)로 유동하는 수돗물의 수압을 조절한다.
랫치 솔레노이드밸브(132)는 수압조절부 챔버(131)에 배치된 밸브하우징(133)과 밸브하우징(133)의 내부에 승강할 수 있도록 설치되는 개폐부재(134) 및 액츄에이터(135)를 포함한다. 액츄에이터(135)는 마이크로 컨트롤러(114)에 의해 제어되며, 액츄에이터(135)가 상승하면 개폐부재(134)도 함께 상승한다. 개폐부재(134)가 상승하면 수압조절부 하우징(130) 내부의 유로가 개방되어 수돗물이 계량부(102)로 유동할 수 있다. 반대로, 액츄에이터(135)가 하강하면 개폐부재(134)도 함께 하강하며, 이때 수돗물의 유동이 차단되어 계량부(102)로 수돗물이 공급되지 못하게 된다. 또한, 액츄에이터(135)의 동작을 제어하여 개폐부재(134)의 위치를 조절하면 계량부(102)로 공급되는 수돗물의 수압을 제어할 수 있다.
수압조절부 하우징(130)에 설치된 랫치 솔레노이드밸브(132)와 전자장치부 하우징(110)에 설치된 마이크로 컨트롤러(114)는 다양한 전기적 연결방법으로 서로 연결될 수 있다. 그리고 랫치 솔레노이드밸브(132)는 계량부(102)와 발전부(104) 사이의 유로에 배치되어 계량부(102)로 유동하는 수돗물의 수압을 제어할 수 있는 다양한 다른 밸브장치로 변경될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 발전부(104)는 유입관(106) 및 연결관(108)이 연결되고 발전부 챔버(141)를 갖는 발전부 하우징(140), 발전부 챔버(141)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 발전용 임펠러(142), 발전용 임펠러(142)와 결합되는 발전기(145)를 포함한다. 유입관(106)을 통해 발전부 챔버(141)로 유입된 수돗물은 발전용 임펠러(142)를 거친 후 연결관(108)을 통해 수압조절부(103)로 유동한다. 발전용 임펠러(142)는 발전부 하우징(140)의 중앙에 설치되는 발전기(145)에 회전 가능하게 지지되는 회전축(143)과 회전축(143)의 둘레에 배치된 복수의 날개(144)를 포함한다.
도 4에 도시된 것과 같이 발전기(145)는, 발전부 하우징(140)의 바닥 중앙에 고정되는 스테이터(146), 스테이터(146)의 내부에 회전 가능하게 배치되는 로터(147), 스테이터(146)의 외부를 감싸는 케이스(148)를 포함한다. 스테이터(146)는 코일(149)과 코일(149)의 상하부를 덮는 제 1 커버(150) 및 제 2 커버(151)를 포함한다. 로터(147)의 중앙에는 발전용 임펠러(142)의 회전축(143)이 결합된다. 로터(147)는 회전시 코일(149)에 전류를 유도할 수 있도록 다극자석으로 이루어진다. 발전용 임펠러(142)가 회전하면 로터(147)가 회전하면서 코일(149)에 전류가 유도된다. 도면에 자세히 도시되지는 않았으나, 발전기(145)는 수돗물 유입을 막기 위해 방수처리된다. 방수처리 방법은 공지된 다양한 방법이 이용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
발전용 임펠러(142)가 스테이터(146) 내부에 설치된 로터(147)에 결합됨으로써, 발전용 임펠러(142)에는 부하가 걸리게 된다. 따라서, 발전부 하우징(140)으로 유입되는 수돗물의 수압이 발전용 임펠러(142) 및 로터(147)를 회전시킬 수 있는 압력 이상이 될 때에만 발전기(145)가 작동하게 된다. 이렇게 발전용 임펠러(142)가 공급되는 수돗물의 수압이 클 때만 작동하므로, 수압이 작을 때는 발전용 임펠러(142)가 수돗물의 수압에 거의 영향을 주지 않는다.
도 5에 도시된 회로도와 같이, 발전기(145)는 전자장치부(101)에 설치된 2차 전지(117)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 발전기(145)에서 발생한 전기는 2차 전지(117)에 충전된다. 발전기(145)로 디지털 수도미터(100)의 동작에 필요한 전기를 발전하여 충전해 두고 적절한 PM(Power Management)로 디지털 수도미터(100)를 동작시키면 매일 3KB 이상의 다양한 정보를 10년 이상 전송할 수 있다.
도면에는 발전기(145)와 2차 전지(117)의 기구적인 연결 구조가 나타나지 않았으나, 발전기(145)와 2차 전지(117)는 전선과 같은 도체를 통해 다양한 방법으로 연결될 수 있다. 그리고 발전기(145)의 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고, 발전용 임펠러(142)가 회전하면 전기를 유도할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
이 밖에 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터(100)는 도 6에 도시된 구성도에 나타나 있는 것과 같이, 시간 정보를 제공하는 RTC(Real Time Clock, 161), 제어신호나 정보를 유선으로 송수신할 수 있는 유선 통신포트(162), 공급되는 수돗물의 온도를 검출하기 위한 온도센서(163), 제 1 감지전극(164a) 및 제 2 감지전극(164b)을 구비하여 디지털 수도미터(100)의 침수 여부를 감지하는 침수센서(164)를 더 포함한다.
여기에서, 온도센서(163)는 배출관(105)의 내부, 계량부 하우징(120)의 내부, 두 연결관(107)(108) 중 어느 한 연결관의 내부, 수압조절부 하우징(130)의 내부, 발전부 하우징(140)의 내부, 유입관(106)의 내부 등 디지털 수도미터(100)를 통과하는 물의 온도를 감지할 수 있는 다양한 위치에 위치할 수 있다. 제 1 감지전극(164a) 및 제 2 감지전극(164b)은 디지털 수도미터(100)의 외부에 배치된다. 침수센서(164)는 두 개의 감지전극(164a)(164b)을 구비하는 구조 이외에 침수를 감지할 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터(100)는 수돗물 사용량 정보를 송신하기 위한 전송수단으로 무선통신을 위한 RF송수신모듈(116) 및 안테나(113), 유선통신을 위한 유선 통신포트(162)를 모두 구비하는 것으로 설명하였으나, 이들 중 어느 하나만 사용될 수도 있다. 또한, 계량부(102), 수압조절부(103), 발전부(104)의 순서는 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 계량부(102), 수압조절부(103), 발전부(104)의 수돗물 유동에 따른 방향은 계량부(102), 수압조절부(103), 발전부(104) 또는 다른 순서로 변경될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터(100)를 포함하는 원격 수도검침 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 일실시예에 의한 원격 수도검침 시스템은 검침원 없이 일정 지역에 분포해 있는 사용지의 수돗물 사용량을 복수의 디지털 수도미터(100)를 이용하여 실시간으로 검침할 수 있다. 하나의 원격 수도검침 시스템에 포함되는 복수의 디지털 수도미터(100)는 일정 그룹별로 묶여 하나의 그룹에 속하는 디지털 수도미터(100)들은 하나의 지시기(210)에 무선 또는 유선으로 연결된다. 지시기(210)는 사용량 표시, 침수상태·고장·에러 등 각 디지털 수도미터(100)의 상태 기록, 통신 중계, 부정사용 여부 관리자 점검 등의 역할을 담당한다.
복수의 지시기(210)는 하나의 중계기(220)와 무선 또는 유선으로 연결된다. 각 지시기(210)로 모인 정보는 중계기(220)로 전송되고, 중계기(220)는 자체에 내장된 메모리에 각 디지털 수도미터(100)의 정보를 저장한다. 지시기(210)와 중계기(220)는 관리자가 육안으로 확인할 수 있도록 실외에 설치된다. 중계기(220)는 태양전지(230)나 풍력발전기(240)와 같은 발전장치를 이용하여 작동에 필요한 전원을 자체 공급할 수 있다. 중계기(220)는 하나의 원격 수도검침 시스템에 복수가 설 치될 수 있다.
복수의 중계기(220)는 그룹별로 묶여 하나의 그룹에 속하는 중계기(220)들은 하나의 집중기(250)에 무선 또는 유선으로 연결된다. 중계기(220)는 각 디지털 수도미터(100)의 정보를 메모리에 기억하고 있다가 집중기(250)에서 정보의 전송요구가 있으면 기억된 정보를 집중기(250)로 전송한다. 집중기(250)는 태양전지(230)나 풍력발전기(240)와 같은 발전장치를 이용하여 작동에 필요한 전원을 자체 공급할 수 있다. 하나의 원격 검침 시스템에 복수의 집중기(250)가 구비될 수 있고, 각 집중기(250)는 통신망(260)을 통해 데이터 센터(270)와 연결된다.
데이터 센터(270)는 복수의 디지털 수도미터(100)를 원격으로 감시하고 관리하는 원격 관제센터(280)와 사용량 정보를 수집하여 사용요금을 산출하는 과금 서버(290)를 포함한다. 과금 서버(290)에는 운영자 PC(310)가 연결된다. 과금 서버(290)는 웹서버(320)를 통해 인터넷망(330)에 접속된다. 사용자는 사용자 PC(340)를 통해 인터넷망(330)에 접속하여 수돗물 사용량이나 사용요금을 확인할 수 있다.
이러한 원격 검침 시스템에 있어서, 각 디지털 수도미터(100)는 제조년도 정보와 고유번호 정보를 메모리(115)에 저장하고, 사용정보를 고유번호와 함께 암호화하여 전송한다. 과금 서버(290)는 각 디지털 수도미터(100)의 제조일자, 설치일자, 교체시기, 설치장소, 과금 정보 등의 고유 정보를 기록해 두고, 유지보수, 교체, 배터리 상태 체크, 침수상태 체크 등 디지털 수도미터(100)를 관리할 수 있도록 지원한다.
복수의 디지털 수도미터(100)와 데이터 센터(270) 사이에서 정보나 제어신호를 중계하기 위한 중계수단인 지시기(210), 중계기(220), 집중기(250)는 모두 생략되거나, 이들 중 일부가 생략될 수도 있다. 이것은 복수의 디지털 수도미터(100)와 데이터 센터(270) 사이의 거리에 따라 변경될 수 있는 사항이다.
이하, 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터(100) 및 이를 갖는 원격 검침 시스템의 작용에 대하여 설명한다.
도 8에 도시된 것과 같이, 랫치 솔레노이드밸브(132)가 개방된 상태에서 수돗물이 공급되면, 수돗물이 유입관(106)을 통해 디지털 수도미터(100)의 내부로 유입된다. 이렇게 유입된 수돗물은 발전부(104) 및 수압조절부(103)를 통과하여 계량부(102)로 유동한다. 공급되는 수압이 일정 수준에 미치지 못하면, 발전부(104)로 유입된 수돗물은 발전용 임펠러(142)를 회전시키지 못하고 계량부(102)로 유입된다. 계량부(102)로 유입된 수돗물은 계량용 임펠러(122)를 회전시키면서 배출관(105)을 통해 디지털 수도미터(100)의 외부로 배출된다.
계량용 임펠러(122)가 회전하면 두 개의 MR센서(119a)(119b)가 계량용 임펠러(122)에 결합된 자극판(125)과 작용하여 계량용 임펠러(122)의 회전수와 회전 방향을 검출한다. 이렇게 검출된 정보는 RTC(161)의 시간과 함께 메모리(115)에 기록된다. 수돗물의 유량은 정방향이든 역방향이든 계량용 임펠러(122)가 회전하기만 하면 검출할 수 있다. 하지만 계량용 임펠러(122)가 회전하지 않고 멈추어 떨고 있는 "채터링(Chattering)"이 발생할 경우에는 수돗물의 유량을 검출할 수 없다.
도 9는 계량용 임펠러(122)가 정방향으로 회전할 때 두 MR센서(119a)(119b) 의 작용을 나타낸 것이고, 도 10은 계량용 임펠러(122)가 역방향으로 회전할 때 두 MR센서(119a)(119b)의 작용을 나타낸 것이다. 계량용 임펠러(122)가 정방향으로 1회전할 때 두 MR센서(119a)(119b)가 감지하는 자속변화는 11 10 01 00으로 나타난다. 그리고 계량용 임펠러(122)가 역방향으로 1회전할 때 두 MR센서(119a)(119b)가 감지하는 자속변화는 11 01 00 10으로 나타난다. 마이크로 컨트롤러(114)는 이러한 자속변화를 통해 계량용 임펠러(122)가 정방향으로 회전하고 있는지 역방향으로 회전하고 있는지 판단할 수 있고, 자속변화의 위상이 단위시간당 변화한 수를 카운트하여 수돗물의 유량을 산출할 수 있다.
한편, 계량용 임펠러(122)가 채터링 상태에 있는 경우 두 MR센서(119a)(119b)가 감지하는 자속변화가 상술한 것과 같이 1회전의 위상으로 나타나지 않는다. 따라서, 마이크로 컨트롤러(114)는 두 MR센서(119a)(119b)가 감지하는 자속변화가 10 10 이 2회 반복되는 것으로 나타나거나, 01 01 이 2회 반복되는 것으로 나타나면 채터링 상태로 판단한다. 그리고 수돗물의 유량을 연산하지 않고 계량용 임펠러(122)가 회전할 때까지 기다린다. 이렇게 계량용 임펠러의 채터링을 감지함으로써, 더욱 정확한 사용량 정보를 제공할 수 있다.
공급되는 수돗물의 수압이 일정 수준 이상일 때, 유입관(106)을 통해 유입되는 수돗물은 발전용 임펠러(142)를 회전시키면서 계량부(102)로 유동한다. 발전용 임펠러(142)가 회전하면, 발전기(145)의 로터(147)가 회전하면서 스테이터(146)에 전류가 유도된다. 이렇게 발생된 전기는 2차 전지(117)에 충전되어 디지털 수도미터(100)의 동작에 필요한 전원으로 이용된다.
디지털 수도미터(100)는 외부 전원을 공급받지 않고 2차 전지(117)에 충전된 전기 에너지로 작동하므로, 발전기(145)가 장시간 작동하지 않으면 2차 전지(117)가 방전되어 작동 불능 상태가 될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 디지털 수도미터(100)는 사용지에서 수돗물이 오랫동안 사용되지 않으면 수면모드로 전환되어 전력 소비를 최소화함으로써 2차 전지(117)에 충전된 전력을 절약하게 된다. 디지털 수도미터(100)가 수면모드로 전환되는 과정은 다음과 같다.
사용지에서 수돗물이 장시간(예컨대, 3달 이상) 사용되지 않으면, 마이크로 컨트롤러(114)는 디지털 수도미터(100)의 작동모드를 제 1 단계 수면모드로 전환한다. 제 1 단계 수면모드에서 RTC(161)의 동작을 제외하고 클럭 주기가 최대로 지연되고, RF송수신모듈(116)은 마이크로 컨트롤러(114)의 타이머 기능과 연계하여 인터럽트포트가 활성화 될 때까지 대기한다.
즉, 제 1 단계 수면모드가 되면, 마이크로 컨트롤러(114)는 이를 원격 관제센터(280)에 알리고 일정 시간마다 RF송수신모듈(116)의 수신부를 활성화시켜 원격 관제센터(280)와 통신할 수 있도록 한다. 그리고 원격 관제센터(280)가 어떤 정보를 요구하는지 기다리다가 신호가 없으면 다시 RF송수신모듈(116)의 전원공급도 차단시킨다.
만약, 제 1 단계 수면모드에서 일정 기간(예컨대, 1 달) 이상 수돗물의 사용이 없으면, 디지털 수도미터(100)는 제 2 단계 수면모드로 전환된다. 제 2 단계 수면모드로 전환되면, 마이크로 컨트롤러(114)는 메모리(115) 및 지시기(210)에 최종 수돗물 사용정보와 시간 등의 정보를 기록 및 전송하고, RTC(161)의 전원만 남기고 나머지 전장품에 대한 모든 전력 공급을 중단한다.
이러한 제 2 단계 수면모드에서 다시 수돗물이 사용되어 발전용 임펠러(142)가 회전하면, 이때 생산되는 전기 에너지를 이용하여 마이크로 컨트롤러(114)와 두 MR센서(119a)(119b)가 작동하여 수돗물 사용량을 연산하고 메모리(115)에 그 사용량과 사용시간이 기록한다.
RTC(161)의 배터리 전원마저 방전된 경우에, 다시 수돗물이 사용되어 발전용 임펠러(142)가 회전하면 이때 발생되는 전기 에너지를 이용하여 RF송수신모듈(116)이 활성화된다. RF송수신모듈(116)이 다시 활성화되면, 마이크로 컨트롤러(114)는 지시기(210)로부터 시간 정보를 전송받아 시간을 세팅한 후 수돗물 사용시간 정보를 기록한다. 2차 전지(117)가 완전히 방전된 경우라도 일정량 이상의 수돗물이 다시 사용되면 디지털 수도미터(100)의 동작에 필요한 전기 에너지가 안정적으로 공급될 수 있다.
예컨대, 샤워를 한번 하는데 사용되는 0.4 ~ 0.5톤의 평균 수량으로 리튬이온/리튬폴리머 2차 전지를 충전하면, 매일 3KB의 정보 데이터를 3개월 이상 424MHz, 2.4KBPS 데이터 전송속도의 무선이나 2.45GHz 직비 무선으로 전송할 수 있는 전기 에너지를 얻을 수 있다. 이것은 3개월 이상 집을 비우고 휴가를 가는 유럽의 일반 가정의 경우에도 1톤의 수돗물 사용량으로 충전된 전기 에너지로 3개월 이후에 정보 데이터를 전송할 수 있음을 나타낸다.
한편, 디지털 수도미터(100)는 누수나 빗물 등에 의해 침수될 수 있다. 디지털 수도미터(100)가 침수되어 안테나(113)가 물에 잠기면 정보 송수신이 불가능하 다. 디지털 수도미터(100)는 침수 감지를 위한 제 1 감지전극(164a) 및 제 2 감지전극(164b)이 물에 잠기면 침수모드로 전환된다. 디지털 수도미터(100)는 침수모드로 전환되면 침수 상태에서 벗어날 때까지 무선 송수신을 중단하고, 메모리(115)에 수돗물 사용량 정보를 사용시간과 함께 기록해 둔다. 그리고 그 고유식별번호 및 수돗물 사용정보와 함께 침수모드로 전환되었음을 원격 관제센터(280)에 알린다. 디지털 수도미터(100)는 침수 상태에서 벗어나면, 메모리(115)에 기록된 정보를 데이터 센터(270)로 전송한다.
이와 같이, 본 발명에 의한 디지털 수도미터(100)는 침수시 침수모드로 전환됨으로써, 침수시 통신 오류를 일으키는 문제를 해결할 수 있다. 침수 상태가 장기화 되면, 서버 운영자나 관리자가 현장을 방문하여 침수 문제를 해결하고 디지털 수도미터(100)의 동작을 정상화시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 원격 검침 시스템은 각 디지털 수도미터(100)에 구비된 랫치 솔레노이드밸브(132)의 동작을 제어함으로써 각 사용지에 공급되는 수돗물의 수압을 원격으로 제어할 수 있다. 즉, 서버 운영자는 디지털 수도미터(100)에 제어신호를 전송하여 디지털 수도미터(100)에 구비된 랫치 솔레노이드밸브(132)의 개도를 원격으로 조절할 수 있다. 이렇게 랫치 솔레노이드밸브(132)의 제어를 통해, 서버 운영자는 필요시 원격으로 수돗물 공급을 차단하거나, 수압이 낮게 수돗물을 공급하거나, 정상 수압으로 수돗물을 공급할 수 있다.
예컨대, 수돗물 사용요금이 일정기간 지불되지 않으면, 서버 운영자는 제 1 단계로 일정한 시간대에 수압을 떨어뜨려 수돗물 공급량을 제한할 수 있다. 또한, 사용요금의 미지급 기간이 장기화되면, 서버 운영자는 제 2 단계로 수돗물을 저수압으로만 공급하거나, 제 3 단계로 수돗물의 공급을 완전 차단할 수도 있다.
한편, 본 발명에 의한 디지털 수도미터(100)는 온수미터로 활용될 수 있으며, 이 경우 디지털 수도미터(100)에 구비된 온도센서(163)를 통해 공급되는 온수의 온도를 검출할 수 있다. 그리고 본 발명에 의한 원격 수도검침 시스템은 공급되는 온수의 온도를 몇 등급으로 구분하여 등급별로 차등화된 요금을 과금할 수 있다. 종래의 지역난방 등 중앙온수 공급시스템의 경우, 항상 80°이상의 고온 온수를 유지할 수 없어 수온이 낮은 온수를 공급할 때에도 사용량에 따라서만 사용요금을 산출함으로써 불합리한 부분이 있었다. 본 발명에 의한 원격 수도검침 시스템은 온도에 따라 차등 요금을 과금할 수 있어서 공급자와 수요자 모두가 수용할 수 있는 요금 책정이 가능하다.
또한, 본 발명에 의한 원격 수도검침 시스템은, 실시간으로 각 사용지에 설치된 디지털 수도미터(100)로부터 사용량 정보를 수집할 수 있기 때문에 수돗물의 생산 및 공급 운영을 효율적으로 할 수 있다. 예컨대, 사용자가 수돗물 사용량을 미리 예약하고 예약 범위 내에서 사용한 경우 할인혜택을 줄 수 있다. 그리고 사용 시간대별 또는 요일별로 사용요금을 차등화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 원격 수도검침 시스템은, 각 사용지별, 지역별, 또는 시간별로 수돗물 사용량 변화를 실시간으로 파악하여 이에 대응하여 공급 수압을 조절함으로써, 최적의 공급 수압을 유지할 수 있고, 수돗물 생산을 효과적으로 관리할 수 있도록 한다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터의 발전부, 수압조절부, 계량부를 분리하여 나열한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터의 발전기를 분해하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터의 발전기 및 2차 전지를 나타낸 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터의 일부 구성을 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터를 갖는 원격 수도검침 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터의 동작을 설명하가 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터의 계량용 임펠러가 정방향으로 회전할 때 제 1 MR센서 및 제 2 MR센서에 감지되는 자속변화를 나타낸 것이다.
도 10 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 수도미터의 계량용 임펠러가 역방향으로 회전할 때 제 1 MR센서 및 제 2 MR센서에 감지되는 자속변화를 나타낸 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 디지털 수도미터 101 : 전자장치부
102 : 계량부 103 : 수압조절부
104 : 발전부 105 : 배출관
106 : 유입관 107, 108 : 연결관
110 : 전자장치부 하우징 111 : 디스플레이
112 : 인쇄회로기판 113 : 안테나
114 : 마이크로 컨트롤러 115 : 메모리
116 : RF송수신모듈 117 : 2차 전지
118 : 비상용 배터리 119 : 센서모듈
120 : 계량부 하우징 122 : 계량용 임펠러
125 : 자극판 130 : 수압조절부 하우징
132 : 랫치 솔레노이드밸브 140 : 발전부 하우징
142 : 발전용 임펠러 145 : 발전기
146 : 스테이터 147 : 로터
161 : RTC 162 : 유선 통신포트
163 : 온도센서 164 : 침수센서
210 : 지시기 220 : 중계기
250 : 집중기 260 : 통신망
270 : 데이터 센터 280 : 원격 관제센터
290 : 과금 서버 320 : 웹서버

Claims (18)

  1. 물이 통과하는 계량부 챔버 및 상기 계량부 챔버의 내부에 물의 흐름에 의해 회전 가능하게 설치된 계량용 임펠러를 갖는 계량부;
    상기 계량용 임펠러의 회전을 감지하기 위한 센서모듈, 상기 센서모듈을 통해 획득된 사용량 정보를 전송하기 위한 전송수단 및 사용량 연산·정보 송신 등의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러를 갖는 전자장치부;
    상기 계량부 챔버와 연결된 발전부 챔버, 전기를 발생하여 상기 전자장치부로 공급할 수 있도록 상기 발전부 챔버의 내부에 설치되는 발전기, 상기 발전기에 결합되고 물의 흐름에 의해 회전하여 상기 발전기를 작동시키는 발전용 임펠러를 갖는 발전부;를 포함하는 디지털 수도미터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계량부 챔버에 물의 배출을 위한 배출관이 연결되고, 상기 발전부 챔버에 물의 유입을 위한 유입관이 연결되어, 상기 발전부 챔버에서 상기 계량부 챔버 방향으로 물이 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전부 챔버에 물의 배출을 위한 배출관이 연결되고, 상기 계량부 챔버 에 물의 유입을 위한 유입관이 연결되어, 상기 계량부 챔버에서 상기 발전부 챔버 방향으로 물이 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기에서 발생한 전기 에너지를 충전하기 위한 2차 전지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송수단은 무선으로 사용량 정보를 전송할 수 있도록 RF송수신모듈 및 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 계량부는 상기 계량용 임펠러에 결합되어 상기 계량용 임펠러와 함께 회전하고 N극 및 S극을 갖는 자극판을 더 포함하고,
    상기 센서모듈은 상기 자극판의 자속을 감지하기 위한 제 1 MR센서 및 제 2 MR센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 계량부는
    상기 MR센서의 자속변화로 상기 임펠러의 회전 방향 또는 채터링 상태를 감지하고 채터링 상태로 감지된 경우에는 유량을 연산하지 않고 상기 계량용 임펠러가 회전할 때까지 대기하도록 하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    공급되는 물의 수압을 조절하기 위해 상기 계량부 하우징 또는 상기 발전부 하우징과 물의 흐름이 가능하게 연결되고, 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 제어되는 밸브장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자장치부는 상기 사용량 정보를 기록하기 위한 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자장치부는 시간 정보를 제공하기 위한 RTC를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 디지털 수도미터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자장치부는 상기 사용량 정보를 표시하기 위한 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 전지의 방전시 비상용 전기 에너지를 공급할 수 있는 비상용 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입관으로 유입되는 물의 온도를 검출하기 위한 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  14. 제 1 항에 있어서,
    침수 상태를 감지하기 위한 침수센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 수도미터.
  15. 사용지의 물 사용량 정보를 획득하기 위한 복수의 디지털 수도미터;
    상기 복수의 디지털 수도미터의 상태를 원격으로 감시하고 관리하는 원격 관 제센터; 및
    상기 복수의 디지털 수도미터로부터 상기 사용량 정보를 수집하여 사용요금을 산출하는 과금 서버;를 포함하고,
    상기 각 디지털 수도미터는,
    물이 통과하는 계량부 챔버 및 상기 계량부 챔버의 내부에 물의 유동에 의해 회전 가능하게 설치된 계량용 임펠러를 갖는 계량부;
    상기 계량용 임펠러의 회전을 감지하기 위한 센서모듈, 상기 센서모듈을 통해 획득된 사용량 정보를 전송하기 위한 전송수단 및 사용량 연산·정보 송신 등의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러를 갖는 전자장치부;
    상기 계량부 챔버와 물의 유동이 가능하게 연결된 발전부 챔버, 전기를 발생하여 상기 전자장치부로 공급할 수 있도록 상기 발전부 챔버의 내부에 설치되는 발전기, 상기 발전기에 결합되고 물의 유동에 의해 회전하여 상기 발전기를 작동시키는 발전용 임펠러를 갖는 발전부;를 포함하는 원격 수도검침 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 디지털 수도미터와 상기 과금 서버의 사이에서 상기 사용량 정보를 중계하는 중계수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수도검침 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 각 디지털 수도미터는, 상기 원격 관제센터가 공급되는 물의 수압을 조 절할 수 있도록 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 제어되고 상기 계량부 하우징 또는 상기 발전부 하우징과 물의 유동이 가능하게 연결되는 밸브장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수도검침 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 각 디지털 수도미터는, 상기 과금 서버가 공급되는 물의 온도에 따라 사용요금을 차등 적용할 수 있도록 공급되는 물의 온도를 검출하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수도검침 시스템.
KR1020090047601A 2009-05-29 2009-05-29 디지털 수도미터 및 이를 갖는 원격 수도검침 시스템 KR20100128921A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090047601A KR20100128921A (ko) 2009-05-29 2009-05-29 디지털 수도미터 및 이를 갖는 원격 수도검침 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090047601A KR20100128921A (ko) 2009-05-29 2009-05-29 디지털 수도미터 및 이를 갖는 원격 수도검침 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100128921A true KR20100128921A (ko) 2010-12-08

Family

ID=43505739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090047601A KR20100128921A (ko) 2009-05-29 2009-05-29 디지털 수도미터 및 이를 갖는 원격 수도검침 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20100128921A (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101225456B1 (ko) * 2012-05-30 2013-01-24 (주)워터엠시스 수도계량기 원격검침시스템
KR101321004B1 (ko) * 2013-03-19 2013-10-23 신민철 디지털 수도 계량기의 표시장치가 부착된 맨홀
KR102090020B1 (ko) * 2019-06-28 2020-03-17 최용기 원격제어모듈(LoRaWAN and IoT)을 구비한 수도(온수)계량기 및 이를 이용한 수도(온수)계량 검침 및 제어방법
WO2020068941A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 Rosemount Inc Electronics housing with thermal fluid detection
KR20200094588A (ko) * 2019-01-30 2020-08-07 주식회사 청호정밀 원격 수도 검침 시스템
KR20210001884A (ko) * 2019-06-28 2021-01-06 최용기 원격제어모듈(LoRaWAN and IoT)을 구비한 수도(온수)계량 시스템
WO2021059132A1 (en) * 2019-09-24 2021-04-01 Dunántúli Regionális Vízmű Zártkörűen Működő Részvénytársaság System for restricting and monitoring potable water flow, suitably for water utility providers, and procedure for its use
WO2023118940A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-29 Niroumand Vahid Analog meter reader using infrared sensor
CN117437722A (zh) * 2023-12-15 2024-01-23 西安旌旗电子股份有限公司 一种分体式预付费水表系统及其管理方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101225456B1 (ko) * 2012-05-30 2013-01-24 (주)워터엠시스 수도계량기 원격검침시스템
KR101321004B1 (ko) * 2013-03-19 2013-10-23 신민철 디지털 수도 계량기의 표시장치가 부착된 맨홀
US11002582B2 (en) 2018-09-28 2021-05-11 Rosemount Inc. Process transmitter with thermal fluid detection for decreasing damage to the process transmitter components
WO2020068941A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 Rosemount Inc Electronics housing with thermal fluid detection
CN110967142A (zh) * 2018-09-28 2020-04-07 罗斯蒙特公司 具有热流体检测的电子壳体
JP2022502650A (ja) * 2018-09-28 2022-01-11 ローズマウント インコーポレイテッド 熱流体検出を有する電子機器ハウジング
AU2019349915B2 (en) * 2018-09-28 2022-11-03 Rosemount Inc Electronics housing with thermal fluid detection
KR20200094588A (ko) * 2019-01-30 2020-08-07 주식회사 청호정밀 원격 수도 검침 시스템
WO2020263036A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-30 Yong Kee Choi Cold/hot water meter with remote control module (lorawan and iot) and telemetering and controlling method using same
KR20210001884A (ko) * 2019-06-28 2021-01-06 최용기 원격제어모듈(LoRaWAN and IoT)을 구비한 수도(온수)계량 시스템
KR102090020B1 (ko) * 2019-06-28 2020-03-17 최용기 원격제어모듈(LoRaWAN and IoT)을 구비한 수도(온수)계량기 및 이를 이용한 수도(온수)계량 검침 및 제어방법
WO2021059132A1 (en) * 2019-09-24 2021-04-01 Dunántúli Regionális Vízmű Zártkörűen Működő Részvénytársaság System for restricting and monitoring potable water flow, suitably for water utility providers, and procedure for its use
WO2023118940A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-29 Niroumand Vahid Analog meter reader using infrared sensor
CN117437722A (zh) * 2023-12-15 2024-01-23 西安旌旗电子股份有限公司 一种分体式预付费水表系统及其管理方法
CN117437722B (zh) * 2023-12-15 2024-03-08 西安旌旗电子股份有限公司 一种分体式预付费水表管理方法及其系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20100128921A (ko) 디지털 수도미터 및 이를 갖는 원격 수도검침 시스템
US8279080B2 (en) Systems and methods for remote utility metering and meter monitoring
US9651400B2 (en) Systems and methods for generating power through the flow of water
JP2005513900A5 (ko)
EP2032231B1 (en) System for remote utility metering and meter monitoring
Mir et al. Review on smart electric metering system based on GSM/IOT
JP5842120B2 (ja) 電力使用監視装置、電力使用監視システム
CN100428720C (zh) 一种支持ZigBee的电能数据采集方法和电能计量装置
US8690117B2 (en) Water meter
US20140236508A1 (en) Method for energy consumption monitoring and control and system therefrom
KR20040078648A (ko) 전기에너지 계기의 원격 제어 및 원격 데이터 획득을 위한시스템
CA2769749C (en) Self-calibrating and self-powered water meter
EP2859542B1 (en) Systems and methods for generating power through the flow of water
CN106023456B (zh) 基于射频技术的自发电式智能化水表
Ask et al. Design and simulation of smart prepaid-postpaid energy meter with alarm and theft control
WO2003014748A9 (en) Improvement in or relating to electricity meters
JP3733910B2 (ja) 電力監視システム
CN209265586U (zh) 一种基于移动终端的预付费型智能电表
CN104574907A (zh) 用于远程抄表的采集模块和采集器
JP2008165398A (ja) 住宅等の省エネルギー管理運営システム及び省エネルギーシステム
CN204348059U (zh) 用于远程抄表的采集模块和采集器
CN101026660A (zh) 手机预付费用电管理终端
CN107038806B (zh) 欠费自动提醒的水表
CN219223828U (zh) 一种家庭用水监控系统
Saini et al. A comprehensive study on energy meters and power tampering attempts

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal