KR20150131602A

KR20150131602A - 수중펌프 제어시스템

Info

Publication number: KR20150131602A
Application number: KR1020140058504A
Authority: KR
Inventors: 김형진
Original assignee: 김형진
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2015-11-25

Abstract

본 발명은 수중펌프 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 수중펌프를 효과적으로 통합관리할 수 있으며, 관리자가 편리하고 용이하게 수중펌프를 모니터링하고 제어할 수 있는 수중펌프 제어시스템을 개시한다. 본 발명은 수중펌프와 수중펌프를 구동시키는 수중펌프 구동유닛과 수중펌프의 작동상태에 대한 정보를 감지 및 측정하고 감지 및 측정된 정보에 기초하여 데이터를 생성하는 센서유닛과 센서유닛으로부터 상기 데이터를 수신하여 상기 수중펌프의 작동상태를 모니터링 하는 제어기와, 제어기를 유무선 통신을 이용하여 원격에서 제어하는 통합관리서버와, 통합관리서버에 접속하여 상기 수중펌프의 동작을 모니터링하고 제어하는 무선통신 단말기를 포함하도록 구성되어 있다. 본 발명에 의하면, 관리자가 운전되고 있는 다수의 수중펌프에 대한 구동상태를 실시간으로 모니터링하여, 수중펌프의 근본적인 고장의 원인을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 수중펌프 제어시스템에 의하면, 관리자가 모니터링 되는 다수의 수중펌프에 대한 구동상태에 따라 적절한 교체시기를 예측하여 갑작스런 고장에 의하여 발생되는 작업시간 및 비용손실을 줄일 수 있으며, 원격제어를 통하여 편리하고 효율적으로 다수의 수중펌프를 통합 관리할 수 있다.

Description

수중펌프 제어시스템{Underwater pump system}

본 발명은 수중펌프 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 수중펌프를 효과적으로 통합관리할 수 있으며, 관리자가 편리하고 용이하게 수중펌프를 모니터링하고 제어할 수 있는 수중펌프 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 수중펌프(Underwater Pump)는 수원(水源)으로부터 공급되는 물을 정화하여 상수도로 배출하는 정수장, 농업관개용, 공장 또는 가정 등에서 배출되는 오수 및 폐수 등을 처리하는 하수 및 폐수 처리장, 빗물 배수 펌프장 등의 다양한 장소와 지하철 공사장, 터널 공사장, 건축물 공사장에서 오수 및 패수의 배수 및 냉각수 등과 같은 용수의 공급 등 다양한 목적으로 사용되고 있다.

수중펌프(Underwater Pump)는 펌프 전체를 수중에 설치하는 것으로서, 유체를 흡입하는 흡입구와 흡입된 유체를 배출시키는 배출구가 구비되어 있는 본체, 본체에 설치되어 외부로부터 공급되는 전원으로 회전 동력이 발생하는 모터, 유체를 회전 원심력에 의하여 흡입 및 배출 시킬 수 있도록 모터에 연결되어 있는 임펠러(Impeller)로 구성되어 있다.

한편, 수중펌프는 사용의 편리성과, 침수에 의한 피해 방지 등의 이유로 사용이 점차적으로 증가하고 있으나, 기계적 및 전기적인 결함, 수력학적 결함, 구조적인 결함, 급격한 환경변화에 따른 과도한 운전부하로 고장이 발생되고 있으나 설치장소의 특수성으로 인하여 점검에 어려움이 있었다.

또한, 기존의 수중펌프에는 구동에 문제가 발생할 경우 경보를 출력할 수 있는 경보장치 정도를 구비한 것이 대부분으로 갑작스런 고장이 발생되면 보수 및 교체에 어려움이 있을 뿐만 아니라 교체에 따른 작업시간이 현저하게 소요되고 이에 따른 경제적인 비용손실도 상당한 문제점이 있었다.

그리고 수중펌프에 대한 정상적인 구동 상태는 물론 이상발생 상태 등과 같은 전반적인 운전상황을 확인할 수 없어, 고장의 예측 및 고장 원인을 판단하는데 어려운점이 많이 있었으므로 이를 개선할 수 있는 수중펌프 제어시스템이 절실히 요구된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 여러가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 관리자가 운전되고 있는 다수의 수중펌프에 대하여 구동상태를 실시간으로 모니터링하여 수중펌프의 근본적인 고장의 원인을 감소시킬 수 있는 수중펌프 제어시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 관리자가 모니터링 되는 다수의 수중펌프에 대한 구동상태에 따라 적절한 교체시기를 예측하여 갑작스런 고장에 의하여 발생되는 작업시간 및 비용손실을 줄일 수 있으며, 원격제어를 통하여 편리하고 효율적으로 다수의 수중펌프를 통합 관리할 수 있는 수중펌프 제어시스템을 제공함에 있다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 수중펌프 제어시스템에 있어서, 수중펌프와 수중펌프를 구동시키는 수중펌프 구동유닛과 수중펌프의 작동상태에 대한 정보를 감지 및 측정하고 감지 및 측정된 정보에 기초하여 데이터를 생성하는 센서유닛과 센서유닛으로부터 상기 데이터를 수신하여 상기 수중펌프의 작동상태를 모니터링하는 제어기와, 제어기를 유무선 통신을 이용하여 원격에서 제어하는 통합관리서버와, 통합관리서버에 접속하여 상기 수중펌프의 동작을 모니터링 하고 제어하는 무선통신 단말기를 포함하는 수중펌프 제어시스템에 있다.

무선통신단말기는 통합관리서버와 무선통신이 가능한 모든 기기를 포함하는 것으로, 예를 들어 스마트폰과 같은 휴대용 무선단말기와 데스크탑 또는 테이블 컴퓨터, 노트북, 태블릿 PC 등의 각종 컴퓨터를 포함한다.

수중펌프 구동유닛 및 센서유닛과 통합관리서버 간의 신호 송수신은 유무선 랜, 이동통신, 와이브로, 100Mbps 이상의 광대역 통신망 또는 전력선통신과 같은 통신 네트워크를 통해 이루어질 수 있다.

통합관리서버와 무선통신단말기 간의 신호 송수신은 유무선 랜, 이동통신, 와이브로, 100Mbps 이상의 광대역 통신망 또는 전력선통신과 같은 통신 네트워크를 통해 이루어질 수 있다.

센서유닛은, 수중펌프의 전압을 측정하는 전압센서를 포함할 수 있다. 센서유닛은, 수중펌프의 전류를 측정하는 전류센서를 포함할 수 있다. 센서유닛은, 수중펌프의 온도를 측정하는 온도센서를 포함할 수 있다. 센서유닛은, 수중펌프의 내부로 유입되는 액체의 유무를 감지하는 누수감지센서를 포함할 수 있다. 센서유닛은, 수중펌프의 진동 및 기울기를 측정하는 진동 및 기울기센서를 포함할 수 있다. 센서유닛은, 수중펌프의 회전방향을 감지하는 회전방향센서를 포함할 수 있다.

수중펌프 구동유닛은 통합관리서버로부터 수중펌프 제어신호를 수신하고 수신된 수중펌프 제어신호에 응답하여 수중펌프로의 전력공급 및 전력공급을 중단시켜 수중펌프를 구동 및 정지시키는 전자회로를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 수중펌프 제어시스템에 의하면, 관리자가 운전되고 있는 다수의 수중펌프에 대한 구동상태를 실시간으로 모니터링 하여, 수중펌프의 근본적인 고장의 원인을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수중펌프 제어시스템에 의하면, 관리자가 모니터링 되는 다수의 수중펌프에 대한 구동상태에 따라 적절한 교체시기를 예측하여 갑작스런 고장에 의하여 발생되는 작업시간 및 비용손실을 줄일 수 있으며, 원격제어를 통하여 편리하고 효율적으로 다수의 수중펌프를 통합 관리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중펌프 제어시스템의 원격 제어 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수중펌프 제어시스템의 구성을 나타낸 개략적인 블록도이다.

본 발명의 상기한 목적들과 그 외의 목적들과 신규한 특징은 상세한 설명을 첨부한 도면을 참고로 하여 읽어 보면, 보다 완전하고 명확하게 이해될 것이다. 도면은 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

이하, 본 발명에 따른 수중펌프 제어시스템에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중펌프 제어시스템의 원격 제어 시스템의 도면이다. 이를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수중펌프 제어시스템은 수중펌프(30), 제어기(50), 통합관리서버(70), 무선통신단말기(90)을 포함한다.

수중펌프(30)는 공지된 구성으로, 지정하는 위치의 수중에 설치되는 것으로서, 유체를 흡입하는 흡입구와 흡입된 유체를 배출시키는 배출구가 구비되어 있는 본체, 본체에 설치되어 외부로부터 공급되는 전원으로 회전 동력이 발생하는 모터, 유체를 회전 원심력에 의하여 흡입 및 배출 시킬 수 있도록 모터에 연결되어 있는 임펠러(Impeller)로 구성되며, 제어부(50)의 구동유닛(52)에 의하여 구동제어 된다.

제어기(50)는 수중펌프(30)의 동작을 제어하며, 이를 위하여 상기 펌프를 구동하는 구동유닛(52)를 포함한다. 아울러, 수중펌프(30)의 구동 상태에 관한 정보를 감지 및 측정하고 감지 및 측정된 정보에 기초하여 데이터를 생성하는 센서유닛(54)을 포함한다.

통합관리서버(70)는 제어기(50)를 유무선 통신을 이용하여 원격에서 제어하는 장치로서, 구동유닛(52)을 제어하고, 센서유닛(54)으로부터 상기 데이터를 수신하여 센서유닛(54)을 모니터링한다. 이를 통하여 통합관리서버(60)는 다수의 수중펌프(30)를 통합하여 관리할 수 있다.

통합관리서버(60)와 구동유닛(52), 및 센서유닛(54)간의 신호의 송수신은 유무선 랜, 이동통신, 와이브로, 100Mbps 이상의 광대역 통신망 또는 전력선통신 등 기존에 알려진 다양한 통신형태로 구현이 가능하지만 이에 제한되지 않고 데이터의 송수신이 가능한 어떠한 형태의 통신을 이용하여서도 구현될 수 있다.

무선통신단말기(90)는 통합관리서버(70)에 접속하여 수중펌프(30)를 모니터링하고 제어하는 장치로서, 무선통신단말기(90)를 이용함으로써 통합관리서버(70)가 위치한 공간 이외의 다양한 장소에서 수중펌프(30)를 편리하고 용이하게 모니터링 하고 제어할 수 있다.

무선통신단말(90)은 통합관리서버(70)와 무선 통신이 가능한 모든 기기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 무선통신단말(90)로는 스마트폰 등과 같은 휴대용 무선 단말기(92)와 테스크탑(98) 또는 노트북(96), 태블릿 PC(94) 등의 각종 컴퓨터가 사용될 수 있다.

통합관리서버(70)와 무선통신단말기(90)간의 신호의 송수신은 예들 들어 100Mbps 이상의 광대역 통신망, 와이파이(Wireless Fidelity) 등과 같은 무선 렌 또는 와이브로를 통해 이루어질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 수중펌프 제어시스템은 클라우드 컴퓨팅을 수중펌프(30) 제어에 적용함으로써, 장소적 제약 없이 다수의 수중펌프(30)를 모니터링 하고 제어할 수 있다.

또한, 무선통신단말기(90), 즉 클라이언트 PC는 그 사양이 웹을 실행할 정도이면 충분하고 저장 공간 역시 필요하지 않으므로 휴대성을 높일 수 있으며, 초기 구입 비용도 낮출 수 있다. 또한, 다양한 기기를 단말기로 사용할수 있고 서비스를 통해 일치된 사용자 환경을 구현할 수 있다. 나아가, 사용자의 데이터를 신뢰성 높은 서버에 보관함으로써 보다 안전하게 보관할 수 있는 장점이 있다.

한편, 통합관리서버(70)는 수중펌프(30)의 실시간 상태에 대한 정보 뿐만 아니라 그와 같은 상태에서의 대처법에 대한 전문화된 정보를 무선통신단말기(90)에 제공할 수 있고, 무선통신단말기(90)로부터 받은 제어명령에 대하여 발생할 수 있는 문제점을 제공할 수 있으며, 갑작스런 고장 등의 문제 발생시에는 무선통신단말(90)의 제어명령을 받기 전에 통합관리서버(70)가 직접 응급 처치를 할 수 있으므로, 관리자가 보다 용이하고 편리하게 수중펌프(30)를 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중펌프 제어시스템의 구성을 나타낸 개략적인 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중펌프 제어시스템은 제어기(50), 통합관리서버(70) 및 무선통신단말기(90)을 포함하며, 상기 제어기(50)는 구동유닛(52) 및 센서유닛(53)을 포함한다.

상기 구동유닛(52)은 통합관리서버(70)로 부터의 펌프제어신호, 즉 펌프(30)를 구동 또는 정지시키는 명령을 수신하고 이에 응답하여 수중펌프(30)를 동작시키거나 정지시킬 수 있다. 이러한 구동유닛(52)은 통합관리서버(60)로 부터 펌프제어신호를 수신하고 이에 따라 수중펌프(30)에 전력을 공급 또는 중단시킴으로써 수중펌프(30)를 구동시키고 정지시킬 수 있는 전자회로로 구현될 수 있다.

상기 센서유닛(54)은 수중펌프(30)의 상태에 관한 다양한 정보를 감지 및 측정할 수 있도록 다수의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서유닛(54)은 전압센서(41), 전류센서(42), 온도센서(43), 누수감지센서(44), 진동 및 기울기센서(45), 회전방향센서(46) 등을 포함할 수 있다.

전압센서(41)는 수중펌프(30)의 입력전압 3상의 R/S/T의 전압을 측정하고, 결상, 과전압, 저전압 등의 요소를 통합관리서버(70)로 제공하여 이를 저장 및 분석할 수 있도록 한다.

전압측정의 범위는 0∼380V이며, 그 외의 전압을 측정하기 위해서는 계기용 변성기를 사용할 수 있다.

전류센서(42)는 운전 중에 수중모터펌프에 흐르는 전류를 측정하기 위한 센서로서, 3상의 전류를 측정한다.

측정방법으로는 계기용 변류기, 일명 CT를 사용하여 흐르는 전류를 100:5, 200:5 등의 변류비를 가진 변류기를 수중모터펌프 내부의 인입 전선이 통과하는 구조로 설치한다.

이에 따라, 전류센서(42)로부터 제공되는 신호를 통해 수중펌프(30)의 정격전류, 기동전류 등을 측정 기록하고, 이상전류 감시와 경보를 통합관리서버(70)로 제공한다.

온도센서(43)는 두가지의 센서가 사용되는데, 먼저 수중펌프(30) 권선온도센서로서, 수중펌프(30)의 전동기 권선 R/S/T에 삽입하여 전동기 운전시 발생하는 권선온도를 측정 및 저장하고, 이를 바탕으로 전동기의 절연등급에 대응하는 온도에 따라 이상 유무를 판단하여 통합관리서버(70)로 데이터를 제공한다.

또한, 전동기의 베어링 온도를 측정하는 센서로서, 센서를 베어링 하우징에 설치하여 운전시 베어링의 온도를 측정하고, 부하의 변동 및 베어링 이상발생 등을 감지하여 통합관리서버(70)로 데이터를 제공한다.

이때의 모든 온도는 PT100Ω 온도감지센서를 사용하여 측정한다.

누수감지센서(44)는 전동기 내부 또는 정션박스(헤드커버)에 유입되는 토출액의 유무를 측정하는 센서로서, 플로트 타입의 접점센서를 사용할 수 있으며, 누수 여부를 통합관리서버(70)로 제공한다.

진동 및 기울기센서(45)는 수중펌프(30)의 진동 및 기울기를 측정하는 센서로서, 진동과 기울기의 크기를 측정한 후, 이때의 측정신호를 통합관리서버(70)에 제공하게 되면, 기준값에 따른 경보설정을 통해 경보값 을 출력할 수 있다.

이러한 진동 및 기울기센서(45)는, 수직부재와 수평부재로 이루어진 센서 브라켓과 센서 브라켓 수직부재 한쪽면에 설치되는 센서로 구성되며, 전동기의 상부정션박스에 설치된다.

진동의 기록 및 관리는 기계적 요소(베어링, 임펠러, 밸런싱 불량 등)의 이상 유무판단에 중요한 요소들이다.

센서의 종류로는 가속도센서를 사용하고, 센서는 기울기를 측정하는 경사센서와 진동을 감지하는 진동센서로 구분되어진다(경사방향 X,Y축, 진동크기 5G) 기울기센서는 수중펌프(30)의 설치에 관한 것으로 수중펌프(30)의 설치 정도를 0∼90°까지 측정이 가능하며, 이를 감지하여 통합관리서버(70)를 통해 경보를 출력할 수 있다.

회전방향센서(46)는 수중펌프(30) 축의 회전방향을 감지하여 역회전시 발생하는 기계적 이상으로부터 펌프를 보호하는 역할을 담당한다.

센서의 종류는 고주파발전형 근접센서를 사용할 수 있으며, 4개의 센서를 90° 간격으로 배치한 후 이를 수중펌프(30)의 상부 축 또는 하부 축에 근접설치할 수 있다. 이때, 검출거리는 4mm 이상의 센서를 사용하는 것이 바람직하다.

센서유닛(54)의 센서들로부터 감지되는 신호, 즉 수중펌프(30)의 전압을 측정하는 전압센서(41), 수중펌프(30)의 전류를 측정하는 전류센서(42), 수중펌프(30)의 온도를 측정하는 온도센서(43), 수중펌프(30) 내부로 유입되는 액체의 유무를 감지하는 누수감지센서(44), 수중펌프(45)의 진동 및 기울기를 측정하는 진동 및 기울기 센서(45), 회전방향센서(46) 등으로부터 감지되는 신호들은 통합관리서버(70)로 제공되어, 수중펌프(30)의 실시간 운전상태나 이상 발생 상태를 기록, 분석 처리하는데 기본 데이터로 쓰일 수 있게 된다.

통합관리서버(70)는 센서유닛(54)으로부터 감지된 신호를 수신하고 저장하며 이를 무선통신단말(90)에 전달한다. 또한, 수신된 신호로부터 수중펌프(30)의 실시간 상태를 파악하여 이에 따라 수중펌프(30)의 구동을 제어하며, 이때 통합관리서버(70)는 무선통신단말(90)의 제어명령에 따르게 되며, 수중펌프(30)의 구동상태에 따라 적절한 제어법을 무선통신단말(90)에 제시할 수 있다. 또한, 갑작스런 비상 상황 발생 시에는 무선통신단말(90)의 제어명령을 받기 전에 응급 처치를 실시할 수 있다.

상술한 본 발명의 일실시예에 따른 수중펌프 제어시스템에 의하면 수중펌프(30)의 실시간 구동 상태 등에 따라 적절히 구동을 제어함으로써 수중펌프(30)를 효율적으로 제어할 수 있으며, 웹 기반의 클라우드 컴퓨팅을 적용하여 관리자가 보다 편리하고 용이하게 다수의 수중펌프(30)관리할 수 있다.

이상에서 설명된 일실시예는 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명한 것에 불과하다. 본 발명의 권리범위는 설명된 일실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

30 : 수중펌프 50 : 제어기
52 : 구동유닛 54 : 센서유닛
70 : 통합관리서버 90 : 무선통신단말기

Claims

수중펌프 제어시스템에 있어서,
수중펌프와;
상기 수중펌프를 구동시키는 수중펌프 구동유닛과 상기 수중펌프의 작동상태에 대한 정보를 감지 및 측정하고 상기 감지 및 측정된 정보에 기초하여 데이터를 생성하는 센서유닛과 상기 센서유닛으로부터 상기 데이터를 수신하여 상기 수중펌프의 작동상태를 모니터링하는 제어기와;
상기 제어기를 유무선 통신을 이용하여 원격에서 제어하는 통합관리서버와;
상기 통합관리서버에 접속하여 상기 수중펌프의 동작을 모니터링하고 제어하는 무선통신 단말기를 포함하는 수중펌프 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 무선통신단말기는 스마트폰 또는 컴퓨터인 것을 특징으로하는 수중펌프 제어시스템
제1항에 있어서,
상기 수중펌프 구동유닛 및 상기 센서유닛과 상기 통합관리서버 간의 신호 송수신은 100Mbps 이상의 광대역 통신망을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중펌프 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 통합관리서버와 상기 무선통신단말기 간의 신호 송수신은 100Mbps 이상의 광대역 통신망을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중펌프 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 센서유닛은,
수중펌프의 전압을 측정하는 전압센서;
수중펌프의 전류를 측정하는 전류센서;
수중펌프의 온도를 측정하는 온도센서;
수중펌프의 내부로 유입되는 액체의 유무를 감지하는 누수감지센서;
수중펌프의 진동 및 기울기를 측정하는 진동 및 기울기센서;
수정펌프의 회전방향을 감지하는 회전방향센서 중 적어도 하나 이상의 센서가 포함되는 것을 특징으로 하는 수중펌프 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 수중펌프 구동유닛은 상기 통합관리서버로부터 수중펌프 제어신호를 수신하고 상기 수신된 수중펌프 제어신호에 응답하여 상기 수중펌프로의 전력공급 및 전력공급을 중단시켜 상기 수중펌프를 구동 및 정지시키는 전자회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중펌프 제어시스템.