KR20130092719A - 해양 생물 유입 감지 시스템 및 이를 이용한 해양 생물 유입 감지 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실시간 해양생물 유입 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발전소 취수구에 유입되는 해양생물의 정보를 실시간으로 감시하여 해양생물의 다량의 유입으로 인한 발전소의 발전의 정지를 사전에 보호할 수 있도록 해양생물의 유입상태를 감시하고, 위험 상황시 경보할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 실시간 해양생물 유입 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발전소 취수구에 유입되는 해양생물의 정보를 실시간으로 감시하여 해양생물의 다량의 유입으로 인한 발전소의 발전의 정지를 사전에 보호할 수 있도록 해양생물의 유입상태를 감시하고, 위험 상황시 경보할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
발전소는 바닷가 근처에 설비를 이루고 있고, 이러한 발전소의 취수로를 통해서 해양 생물들이 유입될 수 있다. 발전소의 취수로를 통해서 해양 생물들이 다량으로 유입될 경우 발전 시설의 발전이 정지될 우려가 있다.
화력발전소의 해수취수구에는 하절기 태풍 및 집중호우 시 주변 해상의 각종 부유물 등이 다량 유입되어, 해수설비 고장의 원인이 되고 있으며, 특히, 여름철에는 해양생물의 유입으로 인한 발전정지 및 출력감발 사례가 발생하고 있다.
이러한 발전 정지에 의해 하절기 등에는 설비의 신뢰도 저하라는 문제점도 나타나고 있는 실정이다.
해양생물의 유입상태를 감시하기 위해서 일반적으로 사용하고 있는 어군탐지기의 경우 시스템의 구조적인 문제 및 식별분해능의 저하로 그 신뢰성이 부족한 실정이다.
따라서, 발전소의 취수구에서 해양 생물의 유입 여부를 감시할 수 있는 시스템에 대한 요구가 본 기술 분야에서는 항상 요구되어 왔다.
화력발전소의 해수취수구에는 하절기 태풍 및 집중호우 시 주변 해상의 각종 부유물 등이 다량 유입되어, 해수설비 고장의 원인이 되고 있으며, 특히, 여름철에는 해양생물의 유입으로 인한 발전정지 및 출력감발 사례가 발생하고 있다.
따라서 해양생물의 유입상태를 감시하기 위해서 일반적으로 사용하고 있는 어군탐지기의 경우 시스템의 구조적인 문제 및 식별분해능의 저하로 그 신뢰성이 부족한 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 다중 트랜스듀서를 통하여 2센티미터 이하의 미세 해양생물의 움직임을 실시간으로 파악하고, 이를 기반으로 유입상태를 모니터링하여 경보장치를 작동하여 해양생물의 유입으로 인한 취수설비의 고장을 사전에 조치 할 수 있도록 정보를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다음과 같은 구성을 갖고 있다.
본 발명의 일 실시예는, 해양 생물 유입 감지 시스템으로서, 해양 생물 감지 모듈; 모니터링 모듈; 및 저장 모듈을 포함하고, 상기 해양 생물 감지 모듈은, 해양 생물의 감지가 가능한 주파수 대역을 가진 다중 배열 초음파 트랜스듀서; 상기 초음파 트랜스듀서를 제어하는 초음파 제어 장치; 및 상기 초음파 트랜스듀서로부터 수신되는 데이터를 처리하는 신호 제어 장치를 포함하며, 상기 모니터링 모듈은, 상기 신호 제어 장치로부터 데이터를 수신하여 해양 생물의 유입 상태 정보를 분석하는 분석부; 분석된 정보를 출력하는 출력부; 및 분석된 정보에 기초하여 경보를 나타내는 경보 장치를 포함하고, 저장 모듈은, 유입 상태 정보와 분석된 정보를 저장하는, 해양 생물 유입 감지 시스템을 개시한다.
이러한 시스템에서 초음파 트랜스듀서는 고주파 주파수 대역을 가진 초음파 트랜스듀서인 것이 바람직하다.
상기 시스템에서 상기 경보 장치는 미리 정해진 해양 생물의 유입 한도를 넘어서 해양 생물이 유입될 경우, 유입 상태 정보의 분석에 기초하여 경보를 발생시킨다.
한편, 상기 시스템은 입력부를 추가로 포함하고, 상기 입력부에 의해 해양 생물의 유입 한도가 변경 가능하다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 해양 생물 감지 모듈; 모니터링 모듈; 및 저장 모듈을 포함하고, 상기 해양 생물 감지 모듈은, 해양 생물의 감지가 가능한 주파수 대역을 가진 다중 배열 초음파 트랜스듀서; 상기 초음파 트랜스듀서를 제어하는 초음파 제어 장치; 및 상기 초음파 트랜스듀서로부터 수신되는 데이터를 처리하는 신호 제어 장치를 포함하며, 상기 모니터링 모듈은, 상기 신호 제어 장치로부터 데이터를 수신하여 해양 생물의 유입 상태 정보를 분석하는 분석부; 분석된 정보를 출력하는 출력부; 및 분석된 정보에 기초하여 경보를 나타내는 경보 장치를 포함한, 해양 생물 유입 감지 시스템을 이용하여, 해양 생물 유입 감지에 따른 경보 발생 방법으로서, (a) 상기 다중 배열 초음파 트랜스듀서를 포함한 해양 생물 감지 모듈에 의해, 해양 생물 유입 상태 정보를 얻는 단계; (b) 상기 해양 생물 유입 상태 정보가 상기 모니터링 모듈에 의해 분석되는 단계; (c) 상기 분석된 정보가 미리 정해진 해양 생물의 유입 한도를 초과하는지 판단되는 단계; (d) 상기 분석된 정보가 미리 정해진 해양 생물의 유입 한도를 초과할 경우 상기 경보 장치에 의해 경보가 발생되고, 초과하지 아니할 경우 계속하여 (a)-(c) 단계가 반복되는 단계를 포함한, 해양 생물 유입 감지에 따른 경보 발생 방법을 개시한다.
이 경우 상기 초음파 트랜스듀서는 고주파 주파수 대역을 가진 초음파 트랜스듀서인 것이 바람직하다.
한편, 상기 해양 생물 유입 감지 시스템은 입력부를 추가로 포함하고, 상기 입력부에 의해 해양 생물의 유입 한도가 변경 가능하다.
본 발명은 초음파 제어장치로부터 해양생물의 유입상태를 실시간으로 감시하여 경보를 함으로서 취수설비를 보호할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 원격지에서 해양생물의 유입상태를 감시 및 진단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 생물 감지 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 다중 배열된 초음파 트랜스듀서의 세부 구조를 도시한다.
도 3은 초음파 제어장치의 세부 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 초음파 제어장치에서 제공된 신호의 처리를 담당하는 신호 처리 장치가 적용된 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 신호처리장치에서 제공된 신호를 처리하여 영상화하고 경보를 제공하는 장치를 담당하는 프로그램 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 해양 생물 유입 감지에 따른 경보를 발생하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실제 적용의 개략도를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
도 2는 다중 배열된 초음파 트랜스듀서의 세부 구조를 도시한다.
도 3은 초음파 제어장치의 세부 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 초음파 제어장치에서 제공된 신호의 처리를 담당하는 신호 처리 장치가 적용된 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 신호처리장치에서 제공된 신호를 처리하여 영상화하고 경보를 제공하는 장치를 담당하는 프로그램 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 해양 생물 유입 감지에 따른 경보를 발생하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실제 적용의 개략도를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에서 도시된 것처럼, 해양 생물 유입 감지 시스템은, 해양 생물 감지 모듈(10); 모니터링 모듈(20); 및 저장 모듈(30)을 포함한다.
해양 생물 감지 모듈(10)은, 해양 생물의 감지가 가능한 주파수 대역을 가진 다중 배열 초음파 트랜스듀서(12); 초음파 트랜스듀서를 제어하는 초음파 제어 장치(14); 및 초음파 트랜스듀서로부터 수신되는 데이터를 처리하는 신호 제어 장치(16)를 포함한다.
모니터링 모듈(20)은, 신호 제어 장치로부터 데이터를 수신하여 해양 생물의 유입 상태 정보를 분석하는 분석부(22); 분석된 정보를 출력하는 출력부(24); 및 분석된 정보에 기초하여 경보를 나타내는 경보 장치(26)를 포함한다.
저장 모듈(30)은, 유입 상태 정보와 분석된 정보를 저장한다.
각각의 구성에 대한 세부 내용에 대해서 이하에서 설명하도록 하겠다.
다중 배열 초음파 트랜스듀서(12)는, 초음파 제어 장치(14)와 연결되어 해양 생물의 유무를 확인하기 위한 초음파를 발사하고, 발사된 초음파의 반사파를 수신한다. 초음파 트랜스듀서는 고주파 주파수 대역(약 1MHz의 주파수 대역)을 가진 초음파 트랜스듀서인 것이 바람직하다.
이러한 초음파 트랜스듀서(12)를 실제로 발전소 취수구에 설치할 경우, 예를 들면, 고주파 초음파 트랜스듀서를 다중으로 배열하여 2cm 크기 이하의 해양생물을 감지 할 수 있도록 하였으며 이 다중 트랜스듀서는 초음파 신호제어장치에 의해서 제어된다. 다중 트랜스듀서는 개당 탐색범위가 약 30미터이며 탐색범위에 따라 다중 트랜스듀서를 늘려서 설치할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 생물 유입 감지 시스템은 입력부(미도시)를 추가로 포함할 수 있고, 이러한 입력부에 의해 해양 생물의 유입 한도를 사용자가 직접 지정할 수 있다. 예를 들어, 계절별, 날씨별, 온도별 등과 같은 다양한 파라미터에 기초하여, 사용자는 발전 설비의 동작을 정지시키지 않아도 되는 해양 생물의 최대 유입 한도를 설정할 수 있고, 또한 이미 설정되어 있는 유입 한도를 변경할 수도 있다.
초음파 제어 장치(14)는 다중 트랜스듀서에 초음파신호를 발생시키며 이 신호가 반사되는 것을 트랜스듀서를 통하여 신호를 수신하며 이 신호를 수치화하여 신호 제어 장치로 보낸다.
신호 제어 장치(16)는 각 초음파 신호제어장치에서 취득하는 신호를 취합, 가공하여 경보장치에 신호를 보내준다.
본 발명의 해양 생물 유입 감지 시스템의 경보 장치(26)는 사용자에 의해 미리 정해진 해양 생물의 유입 한도를 넘어서 해양 생물이 유입될 경우 해양 생물의 유입 상태 정보를 분석하여, 경보 장치(26)에 의해 경보를 발생시킬 수 있다. 경보는 소리, 색, 빛 등 다양한 방식으로 발생될 수 있고, 이에 대한 특별한 제한은 없다.
도 2는 다중 배열된 초음파 트랜스듀서의 세부 구조를 도시하는 것으로서, 초음파의 전기적 에너지를 음향에너지로 변화하는 음향센서로서 수중에서 사용하는 탐사장비에 주로 사용하고 있다. 본 발명에 사용된 음향센서는 결정질에 전기적 에너지를 가하면 이에 해당하는 기계적 에너지가 생성되고 또한 기계적 에너지를 가하면 전기적 에너지가 발생되는 압전형 트랜스듀서(101~120)를 제작하여 사용하였다.
본 발명의 목적인 2 센티미터 이하의 미세 해양생물을 감지하기 위하여 길이 260 mm, 넓이 50 mm, 높이 33 mm 크기의 구조에 총 20개의 셀을 배치하였으며 각 셀은 모두 병렬로 연결 처리하여 공통 그라운드 선을 배치하였으며 신호선은 수중콘넥터로 연결하는 구조로 되어있다.
각 셀은 약 1 MHz 의 초음파 주파수를 사용하였으며 초음파 송신시 빔형성 수평각도는 약 0.25도와 수직각도는 약 45도로 제작되었다.
도 3은 초음파 제어장치의 세부 구조를 도시한 것으로서, 초음파 제어 장치는 세부적으로 전원 공급부(201), 초음파 송수신부(202), 다중화 신호부(203) 및 명령 신호 통신부(204)로 구성되어 있으며 이들은 길이 350mm, 직경 100mm의 원통형 스테인리스 재질의 압력 용기(205) 내부에 배치하였으며 다중 트랜스듀서와 신호 제어 장치(수중 제어 장치)에 연결 될 수 있도록 수중커넥터를 각각 부착하였다.
전원 공급부는 수중 제어 장치로부터 동축케이블로부터 데이터와 동시에 공급받은 전원을 4단 LC 필터를 사용하여 데이터를 분리 한 후 2개의 직류변환기를 통하여 +5VDC, -5VDC, +12VDC및 -12VDC로 변환한 후에 초음파 송수신부, 다중화 신호부 및 명령신호통신부에 잡음제거 필터를 거친 후에 공급되도록 설계되어 있다.
초음파 송수신부는 초음파 수신부와 초음파 송신부로 나누어지며 수신부는 여러 단계를 거쳐서 이루어진다. 1단계로 사전증폭회로로서 충전형 형태의 증폭기를 거쳐서 토폴로지 형태의 대역통과필터를 이용하여 다중 트랜스듀서로부터 전달되는 초음파신호 중에서 필요 없는 부분을 제거하게 된다. 2단계로 전압제어 증폭기를 이용하여 최대한의 신호증폭과 도달거리에 대한 시간변이증폭기능을 구현하였으며 잡음을 제거하기 위하여 455 KHz 전용 세라믹필터를 통과하게 하여 다중화 신호부에 전송되도록 하였다.
초음파 송신부는 다중트랜스듀서에 주파수 455 KHz를 공급하며 약 30미터 영역을 감시할 수 있는 전력을 공급하였다. 공간상의 한계로 인하여 초음파를 송신하기 위한 변압기는 원형형의 페라이트를 사용하여 구현하였으며 변압기는 푸쉬-풀(push-pull) 형태로 권선하여 제작하였고 변압기의 1차측 전압은 +48볼트의 직류전압을 인가하였으며 변압기 드라이브 소자로는 고전압 전계효과 트랜지스터를 사용하였다.
다중화 신호부는 초음파 수신부에서 가공처리된 초음파 수신 아날로그 신호를 받아서 A/D변환하여 PCM방식으로 신호 제어 장치(수중 제어 장치)에 전송하는 기능을 수행한다. 초음파수신부에서 수신된 신호는 입력증폭회로를 통하여 12 bit A/D변환을 거쳐서 복합논리소자에 입력된다. 복합논리소자는 29.12 MHz의 클록주파수를 사용하여 A/D변환된 데이터를 16bit로 합성한 후 코드화를 거쳐서 초음파 데이터를 PCM방식으로 전송하는 기능을 수행한다.
명령 신호 통신부는 신호 제어 장치와 초음파 제어 장치 간의 명령어를 전달하는 부분으로서 주파수천이변복조(FSK)방식을 사용하였다. FSK 변조신호는 PCM신호와 합성된 혼합신호로부터 2단계 대역통과필터를 거쳐 최종적인 FSK 신호를 추출하였으며 추출된 FSK 변조신호로부터 디지털 통신신호를 복조하고 변환된 직렬통신 신호는 마이크로 제어기로 전송되어 처리된다. 마이크로제어기에서는 이렇게 전송된 원격명령을 분석하여 초음파 송신폭을 조절하며 수신증폭비, PCM에 관한 전송 증폭비와 고주파 통과필터를 제어하는 기능을 수행한다. 전송되는 신호와 수신되는 FSK 변조신호는 모두 전력공급선을 이용하도록 설계되어 있다.
도 4 는 본 발명의 초음파 제어장치에서 제공된 신호의 처리를 담당하는 신호 처리 장치가 적용된 예를 도시한 도면으로서, 신호 제어 장치(수중 제어 장치)는 전원공급부(301), 명령 신호 통신부(302), 데이터 복원부(303), 디지털 신호처리부(304) 및 표시부(305)로 구성되어 있으며 데크 케이스(306) 내부에 배치되어 있다.
전원공급부는 2개의 스위칭형 전원장치를 사용하여 신호 제어 장치에서 쓰이는 +5VDC, -5VDC의 직류전원을 공급하도록 구성하였으며 이와는 별도로 3개의 스위칭형 전원장치를 사용하여 3개의 초음파 제어장치에 +48V의 전원을 공급하도록 하였으며 초음파 제어장치에서 전송되는 초음파 신호를 분리하는 기능을 수행하는 회로를 포함한다.
명령 신호 통신부는 3개의 초음파 제어장치와 통신을 하기 위해서 설계되었으며 디지털 FSK 변환신호를 전송하기 위한 아날로그 사인파의 형태로 변환하는 8차의 저역통과 필터칩을 사용하여 디지털 신호에 포함된 고주파신호를 소거하며 FSK 변조주파수 대역은 디지털 신호 ‘1’일 경우에는 38 KHz를 디지털신호 ‘0’일 경우에는 68 KHz를 사용하였다. 대역폭은 50KHz이고 중심주파수는 45 KHz로 설계하였다. 신호 제어 장치에서는 이와 같은 FSK신호를 수신하여 복원회로를 통하여 복조를 수행하였으며 직렬통신 속도는 9600bps로 설계하였으며 38KHz에서 68KHz대역의 FSK변조신호는 2.4 MHz에서 14.56MHz대역의 초음파 신호 데이터를 처리하는 대역의 신호와 합성될 경우 신호산의 간섭을 피할수 있도록 상당한 간격을 두었다. FSK 변조 신호는 복합논리소자에서 생성되도록 설계하였으며 변조된 신호는 펄스변압기를 통하여 초음파제어장치로 보내진다.
데이터 복원부는 초음파 데이터를 분리하여 복원하는 기능을 수행하며 3개의 초음파 제어장치로부터 수신되는 데이터를 각각 복원할 수 있는 회로를 구성하였다. 수중케이블의 특성으로 인하여 2.4MHz 대역에서 14.56MHZ 대역에서 고주파 신호감쇄 특성에 영향을 덜 받도록 입력증폭부의 직렬입력저항과 병열로 10pF의 콘덴서를 장착함으로서 고주파에 대한 임피던스를 감소시켜 반전증폭기의 출력을 향상시켜서 디지털 파형에 가까운 신호를 출력하도록 설계하였다. 이 신호는 다시 PCM안정화 회로의 입력으로 전달되고 FM변조신호 소거회로로부터의 신호를 전달받아 잔존 저주파신호를 제거하고 PCM신호를 구형파에 근접하게 하는 기능을 수행한다. 이 신호는 에미터결합 논리회로를 거쳐 디지털화 된 후에 클록 및 데이터 복원 전용칩을 통한후에 레벨변환기를 거쳐서 복합논리회로에 입력하도록 설계되었다.
디지털신호 처리부는 데이터 복원부에서 생성된 초음파 수신 데이터를 초음파 송신 동기신호, 데이터 동기 클록과 같이 수신하는 복합논리회로에서 처리하여 휘발성메모리에 탑재하고 디지털신호처리기(DSP)모듈은 이 메모리의 내용을 읽어서 초음파 신호처리를 수행하도록 설계되어있다. 신호 처리된 데이터는 통신제어모듈에 고속 직렬 통신방식을 이용하여 전송하고 통신제어 DSP는 LAN통신 모듈을 제어하여 무선통신장치에 영상처리를 위한 데이터를 전송하며 또한 원격 명령어를 실시간 운용 및 후처리프로그램부에서 수신하여 초음파 제어장치에 전달하는 역할을 수행하도록 설계하였다. 디지털 신호처리 부분은 3개 채널의 초음파 신호를 각각 처리하여 영상처리 할 수 있도록 설계되었다.
표시부는 사용자로 하여금 본 장치의 전체적인 동작 상태를 표시하기위한 부분으로서 각 채널에 대한 공급전압 및 전류 표시기, 초음파 데이터의 송신동기신호, 에러신호, 데이터 복원상태(LOSS)신호, LAN 연결상태 표시 등을 나타내도록 하였으며 수중체 제어장치의 데크 케이스의 전면부와 후면부에 부착되어 식별이 잘 될 수 있도록 설계하였다.
도 5는 본 발명의 신호처리장치에서 제공된 신호를 처리하여 영상화하고 경보를 제공하는 장치를 담당하는 프로그램 구성도이고, 이는 실시간운용 및 후처리프로그램부(60)로서 영상처리부(601), 시정 보정 기법 구현부(602), 초음파 신호 조정부(603), 영상 신호 저장부(604) 및 감시 진단 경보 처리부(605)로 구성되어 있으며 상용 운영 체제(Windows XP, Windows 7 등)에서 구현되도록 설계되어 있다.
영상처리부는 일반 상용화 컴퓨터에서 동작가능하도록 개발하였으며 초음파 빔처리는 상황에 유연하게 대응하기 위하여 모듈화 구조로 설계하였다. 수중체 제어장치와의 통신은 일반적인 LAN을 통하여 데이터를 송수신하고 각종 제어명령을 송수신 할 수 있도록 설계하였다. 또한 실시간 운용에는 영상신호 저장부(604)에서 데이터를 선택적으로 저장할 수 있는 기능을 구현하여 필요치 않는 구간에 대한 자료는 취득을 하지 않도록 설계하였다.
시정 보정 기법 구현부는 근거리 신호의 강도가 원거리 신호의 강도에 비해 매우 강함으로 인하여 영상왜곡이 발생되는 것을 방지하기 위하여 이에 대한 보정처리를 통하여 해당 감시거리에 따른 전체의 데이터 영역에 대한 균등한 영상을 취득 하도록 설계되었으며 본 장치에서는 거리에 따른 전달손실, 초음파 방향에 따른 전달손실 및 후방 산란 강도에 따른 전달손실을 적용하여 시변거리에 대한 보정을 수행하였다. 또한 이 기능을 실시간 운용 중에도 수동적으로 각 변수를 조정함으로서 사용자가 탐색환경에 맞게 초음파 영상을 구현할 수 있도록 설계하였다.
초음파 신호 조정부는 실시간 운용 중에 초음파 제어장치를 통하여 초음파의 송신 폭 조정, 증폭비 선택, 감시거리 설정, 주파수 강조 필터선택 기능 등을 부가함으로서 최적의 영상을 구현 할 수 있도록 설계하였다.
감시 진단 경보 처리부는 3개 초음파 채널에서 받은 초음파신호를 종합적으로 분석하여 2센티미터 이하의 해양생물 유입상태의 정도에 따라 경보를 울릴 수 있도록 설계되었다. 경보를 울릴 수 있는 변수로는 해양생물의 크기, 지속시간, 해양 생물의 분포상태, 경보 후 현장 확인 조치시간 등을 적용하여 설계하였다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 해양 생물 유입 감지에 따른 경보를 발생하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 6의 해양 생물 유입 감지 시스템은 위에서 이미 설명한 것과 같은 해양 생물 유입 감지 시스템이므로 이에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 생물 유입 감지에 따른 경보 발생 방법은, (a) 상기 다중 배열 초음파 트랜스듀서를 포함한 해양 생물 감지 모듈에 의해, 해양 생물 유입 상태 정보를 얻는 단계(S10); (b) 상기 해양 생물 유입 상태 정보가 상기 모니터링 모듈에 의해 분석되는 단계(S20); (c) 상기 분석된 정보가 미리 정해진 해양 생물의 유입 한도를 초과하는지 판단되는 단계(S30); 및 (d) 상기 분석된 정보가 미리 정해진 해양 생물의 유입 한도를 초과할 경우 상기 경보 장치에 의해 경보가 발생(S40)되고, 초과하지 아니할 경우 계속하여 (a)-(c) 단계가 반복되는 단계를 포함한다.
한편, 해양 생물 유입 감지 시스템은 입력부를 추가로 포함하고, 이러한 입력부에 의해 해양 생물의 유입 한도를 변경할 수 있다.
도 7은 본 발명의 해양 생물 유입 감지 시스템을 실제로 발전 설비의 취수구에 설치할 경우의 개략적인 도면을 도시한다.
도 7은 발전소 취수구에 3개의 다중 배열 초음파 트랜스듀서를 설치한 모습으로서, 이 경우에 스캔 범위는 약 90m이고, 1MHz의 초음파 주파수를 이용했고, 분해능은 수심 10~15m에서 2cm까지 달성된다. 그리고 모니터링의 업데이트는 2초마다 이루어진다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
Claims (7)
- 해양 생물 유입 감지 시스템으로서,
해양 생물 감지 모듈; 모니터링 모듈; 및 저장 모듈을 포함하고,
상기 해양 생물 감지 모듈은, 해양 생물의 감지가 가능한 주파수 대역을 가진 다중 배열 초음파 트랜스듀서; 상기 초음파 트랜스듀서를 제어하는 초음파 제어 장치; 및 상기 초음파 트랜스듀서로부터 수신되는 데이터를 처리하는 신호 제어 장치를 포함하며,
상기 모니터링 모듈은, 상기 신호 제어 장치로부터 데이터를 수신하여 해양 생물의 유입 상태 정보를 분석하는 분석부; 분석된 정보를 출력하는 출력부; 및 분석된 정보에 기초하여 경보를 나타내는 경보 장치를 포함하고,
저장 모듈은, 유입 상태 정보와 분석된 정보를 저장하는,
해양 생물 유입 감지 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초음파 트랜스듀서는 고주파 주파수 대역을 가진 초음파 트랜스듀서인,
해양 생물 유입 감지 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 경보 장치는 미리 정해진 해양 생물의 유입 한도를 넘어서 해양 생물이 유입될 경우, 유입 상태 정보의 분석에 기초하여 경보를 발생시키는,
해양 생물 유입 감지 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
입력부를 추가로 포함하고,
상기 입력부에 의해 해양 생물의 유입 한도가 변경 가능한,
해양 생물 유입 감지 시스템.
- 해양 생물 감지 모듈; 모니터링 모듈; 및 저장 모듈을 포함하고,
상기 해양 생물 감지 모듈은, 해양 생물의 감지가 가능한 주파수 대역을 가진 다중 배열 초음파 트랜스듀서; 상기 초음파 트랜스듀서를 제어하는 초음파 제어 장치; 및 상기 초음파 트랜스듀서로부터 수신되는 데이터를 처리하는 신호 제어 장치를 포함하며,
상기 모니터링 모듈은, 상기 신호 제어 장치로부터 데이터를 수신하여 해양 생물의 유입 상태 정보를 분석하는 분석부; 분석된 정보를 출력하는 출력부; 및 분석된 정보에 기초하여 경보를 나타내는 경보 장치를 포함한, 해양 생물 유입 감지 시스템을 이용하여, 해양 생물 유입 감지에 따른 경보 발생 방법으로서,
(a) 상기 다중 배열 초음파 트랜스듀서를 포함한 해양 생물 감지 모듈에 의해, 해양 생물 유입 상태 정보를 얻는 단계;
(b) 상기 해양 생물 유입 상태 정보가 상기 모니터링 모듈에 의해 분석되는 단계;
(c) 상기 분석된 정보가 미리 정해진 해양 생물의 유입 한도를 초과하는지 판단되는 단계;
(d) 상기 분석된 정보가 미리 정해진 해양 생물의 유입 한도를 초과할 경우 상기 경보 장치에 의해 경보가 발생되고, 초과하지 아니할 경우 계속하여 (a)-(c) 단계가 반복되는 단계를 포함한,
해양 생물 유입 감지에 따른 경보 발생 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 초음파 트랜스듀서는 고주파 주파수 대역을 가진 초음파 트랜스듀서인,
해양 생물 유입 감지에 따른 경보 발생 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 해양 생물 유입 감지 시스템은 입력부를 추가로 포함하고,
상기 입력부에 의해 해양 생물의 유입 한도가 변경 가능한,
해양 생물 유입 감지에 따른 경보 발생 방법.
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