KR20120133482A - 부유형 관로 프로브 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 부유형 관로 프로브는, 관로 내부를 따라 부유하는 하우징과, 상기 하우징의 전후방에 각각 구비되는 부유 보조부와, 상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 관로에 대한 3차원 맵핑 데이터를 검출하는 맵핑부와, 상기 맵핑부에 의해 검출된 데이터를 보완하는 광을 이용한 비접촉식 계측부와, 상기 광이 상기 하우징 외부로 투과될 수 있도록 상기 하우징 상부에 구비된 투과부와, 상기 맵핑부와 비접촉식 계측부가 검출한 아날로그 데이터를 수신하여 디지털 데이터로 변환하는 제어부 및 상기 제어부로부터 디지털 데이터를 전달받아 저장하기 위한 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

부유형 관로 프로브{FLOATING TYPE PIPELINE PROBE}
본 발명은 관로 프로브에 관한 것으로, 특히, 상수도 관로를 따라 이동하면서 3차원 맵핑 데이터와 같은 복합정보를 획득하기 위한 부유형 관로 프로브에 관한 것이다.
종래, 지하에 매설된 상수도 관로를 맵핑하기 위한 관로 프로브는, 관로 내부 이동시 물의 흐름이나 관로 폭 등의 변화에 따라, 장치가 관로 바닥으로 가라앉게 되는 등 그 이동이 원활하지 못한 문제가 있었다. 이로 인해, 종래의 관로 프로브는, 3차원 맵핑 데이터 측정시 측정오류가 발생되기 쉬운 문제가 있었다.
또한, 종래의 관로 프로브는 충격 등이 장치 내로 전달되는 경우, 데이터 측정오류가 발생되거나, 충격의 정도에 따라 장치가 파손될 수도 있는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 관로 내부를 부유 이동하면서 맵핑 데이터 등과 같은 복합정보를 획득하는 부유형 관로 프로브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 관로 내부를 따라 부유하는 하우징과, 상기 하우징의 전후방에 각각 구비되는 부유 보조부와, 상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 관로에 대한 3차원 맵핑 데이터를 검출하는 맵핑부와, 상기 맵핑부에 의해 검출된 데이터를 보완하는 광을 이용한 비접촉식 계측부와, 상기 광이 상기 하우징 외부로 투과될 수 있도록 상기 하우징 상부에 구비된 투과부와, 상기 맵핑부와 비접촉식 계측부가 검출한 아날로그 데이터를 수신하여 디지털 데이터로 변환하는 제어부 및 상기 제어부로부터 디지털 데이터를 전달받아 저장하기 위한 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유형 관로 프로브를 제공한다.
상기 부유 보조부는, 보조부 본체와, 상기 보조부 본체 일단부와 연결된 축부와, 상기 축부를 상기 하우징에 고정하는 브래킷부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 부유 보조부는 상기 하우징에 설치시 그 설치 각도에 따라 광 거리(L)를 세팅할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 보조부 본체는 타단부가 반구형상인 원통형상으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 맵핑부는 자이로 센서로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 비접촉식 계측부는, 상기 투과부를 통하여 광을 상기 관로 내면으로 투과시키는 엘이디부와, 상기 관로 내면까지의 광 거리를 이용하여 상기 부유형 관로 프로브의 이동 거리를 측정하는 옵티컬 오도미터를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 하우징의 내부에는, 상기 하우징에 충격이 발생할 경우 이를 흡수하는 방진부가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 하우징의 후방과 측면에는 상기 관로 내의 소리를 획득하는 소리 감지부가 설치되고, 상기 소리 감지부는 하이드로 폰(Hydrophone)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 관로 프로브가 관로 내면과 이격되어 유체를 따라 부유하면서 이동 가능하기에, 3차원 맵핑 데이터 획득시 그 측정 오차가 줄어 들어, 정확한 맵핑 데이터를 산출할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유형 관로 프로브를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유형 관로 프로브를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유형 관로 프로브의 하우징 내부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유형 관로 프로브가 관로를 따라 이동하면서 맵핑하는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부유형 관로 프로브를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부유형 관로 프로브를 나타내는 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유형 관로 프로브의 구성을 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 부유형 관로 프로브(10)는 하우징(110), 부유 보조부(120), 맵핑부(130), 투과부(150), 제어부(160) 및 데이터 저장부(170)를 포함한다.
하우징(110)은 물보다 큰 비중을 갖는 일반적인 금속재질로서 이루어진다.
부유 보조부(120)는 보조부 본체(122)와, 상기 보조부 본체(122) 일단부와 연결된 축부(124)와, 상기 축부(124)를 상기 하우징(110)에 고정하는 브래킷부(126)를 포함한다. 상기 부유 보조부(120)는 상기 부유형 관로 프로브(10)의 부유가 가능토록 물보다 비중이 작게 하며, 상기 하우징(110)에 장착시 상기 부유형 관로 프로브(10)의 전체 비중이 0.95~1.05 사이가 되도록 설계된다.
상기 보조부 본체(122)는 부유할 때, 물의 저항을 최소화하면서 이동이 가능하도록 타단부가 반구형상인 원통형상으로 이루어진다. 더불어, 상기 보조부 본체(122)는 부력 향상을 위해 그 내부가 비어 있는 것이 바람직하다.
상기 부유 보조부(120)는 상기 하우징(110)의 전후방에 각각 장착되고, 상기 축부(124)가 상방으로 기울어져 상기 보조부 본체(122)가 상방으로 경사지게 배치 고정된다.
이와 같이, 하우징(110)에 부유 보조부(120)가 장착됨으로서, 부력에 의해 플로팅 가능함에 따라, 부유형 관로 프로브(10)는 관로(1)를 따라 이동시 물의 흐름의 변화 또는 관로의 폭의 변화 등 다양한 환경에서 관로(1) 바닥으로 가라앉지 않고, 지속적으로 관로(1)를 따라 이동할 수 있다.
더욱이 하우징(110)은 표면에 외피(111)가 덮여 있다. 외피(111)는 투과부(150)의 투과창(152)을 제외하고, 하우징(110) 전체를 덮는다.
이러한 외피(111)는 하우징(110)이 관로(1) 내주면에 충돌하는 경우 충격을 흡수하는 방진재로 이루어져, 부유형 관로 프로부(10) 외부에 충격 발생시, 하우징(110) 내부로 충격이 전달되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 상기 하우징(110)은 내부에 맵핑부(130), 비접촉시 계측부(140), 제어부(160) 및 데이터 저장부(170), 틸트 센서(190) 등을 탑재한다.
맵핑부(130)는 관로(1)에 대한 3차원 맵핑 데이터를 검출한다. 이와 같이, 관로 망의 3차원 맵핑을 얻기 위한 데이터로는 부유형 관로 프로브(10)가 관로(1)의 투입부(3, 도 4 참조)에서 관로(1)로부터 회수부(5, 도 4 참조)까지의 이동거리, 이동방향(3차원 방향으로의 이동각도를 포함) 및 이동속도 등이 있다. 맵핑부(130)는 가속도계와 자이로센서를 적용하는 것이 바람직하다.
한편, 맵핑부(130)에 의해 측정된 이동거리를 보완할 수 있도록 제 1 실시예의 부유형 관로 프로브(10)는 비접촉식 계측부(140)를 구비한다. 비접촉식 계측부(140)는 상기 투과부(150)의 투과창(152)을 통하여 광을 상기 관로 내면(1a)으로 투과시키는 엘이디부(142)와, 상기 관로 내면(1a)까지의 광 거리(L)를 이용하여 부유형 관로 프로브(10)의 이동거리를 측정하는 옵티컬 오도미터(144)를 포함한다. 더불어, 부유형 관로 프로브(10)는 상기 부유 보조부(120)의 설치 각도와 관련하여 상기 광 거리(L)가 세팅될 수 있다.
이처럼 옵티컬 오도미터(144)에 측정된 이동거리는 맵핑부(130)에 의해 획득한 이동거리를 퓨전할 수 있으므로, 맵핑 정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
제어부(160)는 맵핑부(130), 옵티컬 오도미터(144), 틸트 센서(190)가 접속된다. 이와 같은 제어부(160)는 상기 장치로부터 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터 저장부(170)로 전송한다.
또한, 상기 제어부(160)는 상기 데이터에 대한 A/D 변환은 물론, 관로(1)에서 회수된 후 도킹되는 소정의 분석기기(미도시)로 데이터 전송시, 분석기기의 디스플레이부에 즉시 관망도를 나타내도록 선처리하는 것도 물론 가능하다.
하우징(110)은 상기 외피(111)와 별도로 상기 충격 발생시 내부에 구비된 장치들에 진동이 전달되는 것이 방지되도록 다수의 방진부(180)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 방진부(180)는 하우징(110)의 주요 장치에 장착되어, 외부 요인 등으로 인해 하우징(110) 내부로 충격이 발생되더라도, 이를 흡수하여 장치들의 흔들림을 방지할 수 있다.
아울러, 제 1 실시예의 부유형 관로 프로브(10)는 틸트 센서(190)를 구비할 수 있다. 이 경우, 틸트 센서(190)는 부유형 관로 프로브(10)가 관로에 투입될 때의 초기자세에 대한 데이터를 측정하기 위해 사용된다.
또한, 하우징(110)은 내부에 배터리(200)를 포함하고, 상기 배터리(200)는 하우징(110) 내부에 장착된 각종 장치로 전원을 공급하며, 재사용이 가능하도록 충전용 배터리를 사용한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유형 관로 프로브(10)의 동작을 첨부된 도 4을 참고하여 설명한다.
도 4에 도시된 투입부(3) 및 회수부(5)는 개략적으로 도시한 것으로, 투입부(3)에서는 부유형 관로 프로브(10)를 관로(1) 내부로 투입시키기 위해 설치된 론처(launcher)가 생략되어 있고, 회수부(5)에는 누수탐지장치(10)를 회수하기 위해 설치된 리시버(receiver)가 생략되어 있다.
먼저, 투입부(3)를 통해 부유형 관로 프로브(10)를 투입하면, 부유형 관로 프로브(10)는 관로(1) 내부를 따라 흐르는 유체에 의해 유체의 흐름과 동일방향으로 부유한다. 이 경우, 부유형 관로 프로브(10)는 하우징(110) 전후방에 설치된 부유 보조부(120)에 의해 부유가 확실하게 이루어져 자연스럽게 관로(1)를 따라 이동한다.
이 때, 제 1 실시예에 따른 부유형 관로 프로브(10)는 별도의 추진체를 구비하지 않고, 유체의 흐름에 의지하여 관로(1)를 따라 이동한다.
상기 부유형 관로 프로브(10)는 투입부(3)에서 회수부(5)까지의 관로(1)를 이동하면서 자이로센서(130), 옵티컬 오도미터(144) 등을 통해 맵핑 데이터를 수집한다.
여기서, 상기 옵티컬 오도미터(144)는 상기 엘이디부(142)에서 발산된 광의 관로 내면(1a)까지의 광 거리(L)를 이용하여 이동거리를 측정한다.
이와 같이, 제 1 실시예에 따른 부유형 관로 프로브(10)는 회수부(5)로 회수된 후, 도킹 스테이션(미도시)에 도킹시켜 맵핑 데이터를 분석기기로 전송한다.
상기 분석기기는 부유형 관로 프로브(10)로부터 수신된 데이터들을 통해 지하에 매설된 관로의 3차원 관망도를 구축할 수 있다.
한편, 부유형 관로 프로브(10)는 소정의 무선 송수신모듈(미도시)를 탑재하여, 관로(1)를 따라 이동시 획득한 맵핑 데이터를 실시간으로 분석기기에 전송하는 것도 물론 가능하다. 이 경우, 분석기기는 디스플레이부를 통해 실시간으로 3차원 관망도를 표현할 수 있다.
이하, 도 5, 6을 참고하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부유형 관로 프로브(20)의 구성을 설명한다.
제 1 실시예와 동일한 구성은 동일한 도면부호를 도시하고, 이에 대한 설명은 생략한다.
하우징(110)은 후방 및 양측방에 각각 적어도 하나 이상의 소리 감지부(300)가 구비된다.
소리 감지부(300)는 부유형 관로 프로브(20)가 관로를 따라 이동하면서 관로 내에서 발생하는 음을 획득한다.
이러한 소리 감지부(300)는 모노타입으로 음을 획득함에 따라 그 개수를 늘릴수록 더 정밀하게 데이터를 얻을 수 있다. 이 경우, 소리 감지부(300)는 미세한 소리까지 획득할 수 있도록 하이드로 폰(hydrophone)을 채용하는 것이 바람직하다.
제 2 실시예에 따른 부유형 관로 프로브(20)는 하우징(110)의 후방 및 양측방에 설치된 소리 감지부(300)를 통해 관로 내부의 수중 음향 데이터를 수집하여, 관로의 누수 부위의 위치를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예는 상수도 관로를 예를 들어 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 내부에 액체를 이송함에 따라 본 발명의 부유형 관로 프로브(10,20)가 부유상태로 이동할 수 있다면 관로의 종류에 관계없이 적용이 가능하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
10, 20: 부유형 맵핑 장치 110: 하우징
120: 부유 보조부 122: 보조부 본체
124: 축부 126: 브래킷부
130: 맵핑부 140: 비접촉식 계측부
142: 엘이디부 144: 옵티컬 오도미터
150: 투과부 152: 투과창
160: 제어부 170: 데이터 저장부
180: 방진부 190: 틸트 센서
200: 배터리 300: 소리 감지부

Claims (8)

  1. 관로 내부를 따라 부유하는 하우징과,
    상기 하우징의 전후방에 각각 구비되는 부유 보조부와,
    상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 관로에 대한 3차원 맵핑 데이터를 검출하는 맵핑부와,
    상기 맵핑부에 의해 검출된 데이터를 보완하는 광을 이용한 비접촉식 계측부와,
    상기 광이 상기 하우징 외부로 투과될 수 있도록 상기 하우징 상부에 구비된 투과부와,
    상기 맵핑부와 비접촉식 계측부가 검출한 아날로그 데이터를 수신하여 디지털 데이터로 변환하는 제어부 및
    상기 제어부로부터 디지털 데이터를 전달받아 저장하기 위한 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유형 관로 프로브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부유 보조부는,
    보조부 본체와,
    상기 보조부 본체 일단부와 연결된 축부와,
    상기 축부를 상기 하우징에 고정하는 브래킷부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유형 관로 프로브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부유 보조부는 상기 하우징에 설치시 그 설치 각도에 따라 광 거리(L)를 세팅할 수 있는 것을 특징으로 부유형 관로 프로브.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보조부 본체는 타단부가 반구형상인 원통형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 부유형 관로 프로브.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 맵핑부는 자이로 센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 부유형 관로 프로브.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비접촉식 계측부는,
    상기 투과부를 통하여 광을 상기 관로 내면으로 투과시키는 엘이디부와,
    상기 관로 내면까지의 광 거리를 이용하여 상기 부유형 관로 프로브의 이동 거리를 측정하는 옵티컬 오도미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유형 관로 프로브.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하우징의 내부에는,
    상기 하우징에 충격이 발생할 경우 이를 흡수하는 방진부가 구비되는 것을 특징으로 하는 부유형 관로 프로브.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하우징의 후방과 측면에는 상기 관로 내의 소리를 획득하는 소리 감지부가 설치되고,
    상기 소리 감지부는 하이드로 폰(Hydrophone)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부유형 관로 프로브.
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