KR20160096768A - 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기 - Google Patents

수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 관정내 투입되어 관정내에 존재하는 물의 수온, 수위, 및 전도도를 감지할 수 있는 다항목센서; 상기 다항목 센서에 장착된 초음파 발생부; 상기 다항목 센서에 장착되고 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서; 및 컨트롤러;를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서에 의해 감지되는 전도도가 변화될 때 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하고, 상기 초음파 센서가 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지하면, 다음 함수
관정내의 물의 수위 = f(Δt, v)
에 의해 관정내의 물의 수위를 산출하며, 여기서
Δt = 초음파 센서가 초음파를 수신한 시각 - 초음파 발생부의 초음파 발생 시각이고, v는 초음파 속도
인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기가 개시된다.

Description

수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기{Groundwater quality monitoring device with ultrasonic sensor for calibration of water level}
본 발명은 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기에 관한 것이다.
본 발명은 국토교통부의 물관리연구사업(연구관리전문기관:국토교통과학기술진흥원, 주관기관: 수자원공사, 과제고유번호: 1615007174 (11기술혁신C05), 연구사업명: 물관리연구사업, 연구과제명: 관정 내장형 원격제어 지하수 계측 시스템 개발)에 의해 지원받은 것이다.
관정내에는 수질을 측정하기 위한 센서들이 위치되며, 예를 들면, 다항목 센서는 관정내에 위치되어 물 수위, 온도, 및 전기 전도도를 감지할 수 있다.
한편, 종래 관정내의 수위를 측정하는 방법으로는 수동측정기술과 자동측정기술이 존재한다.
수동측정기술은, 예를 들면 Tape(눈금 있는 줄자)에 비퍼를 연결한 다음 Tape를 관정에 넣어 ‘삐’소리가 날 때까지 관정 아래로 내린 다음 ‘삐’소리가 나는 순간 내리기를 멈추고 눈금을 읽어 수위를 측정하는 기술이다. 이러한 수동측정기술은 가장 정확한 방법이기는 하지만 사람이 매번 측정해야하므로 번거로운 작업이다.
자동측정기술은, 일정 시간 간격으로 측정된 물의 압력을 수위로 환산하는 기술이다. 자동측정기술의 적용을 위해서는 최단 1초부터 최장 12시간까지 조정 가능한 시간 간격으로 물의 압력을 측정하여 수위로 환산하고 그 값을 저장하는 센서가 필요하며, 이러한 센서에 줄을 달아 관정아래 물속에 잠기게 한 다음 일정기간이 경과한 후에 센서를 수거하여 컴퓨터에 연결하여 측정된 데이터를 획득하는 기술이다. 자동측정기술은 관정의 상단에 원격무선통신장치를 부착하여 휴대폰망에서 서비스하는 무선 인터넷망을 통해서 원격으로 측정데이터를 서버에 전송하는 방식으로도 구현이 될 수 있는데 이를 무선 원격측정방식이라 한다.
이러한 자동측정기술에서는 수압을 측정한 뒤 프로그램 알고리즘을 사용하여 수위로 환산하므로 수압센서의 정확도가 보장되어야 한다. 따라서, 주기적으로(예를 들면 1년마다) 수압센서의 보정을 하게 되는데, 상당히 번거로운 작업이다. 즉, 수압센서를 관정에서 수거한 뒤 수동측정기술로 수위를 측정하고 이러한 측정치를 수압센서의 보정을 위한 데이터로서 사용하고 있는 실정이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 관정내의 물의 수위를 편리하면서도 정확하게 산출할 수 있는 수위 보정용 초음파센서를 구비하여 필요시 압력센서의 정확성 보정을 위하여 수위측정이 가능하도록 한 다항목 지하수 수질계측기가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,
관정내 투입되어 관정내에 존재하는 물의 수온, 수위, 및 전도도를 감지할 수 있는 다항목센서;
상기 다항목 센서에 장착된 초음파 발생부;
상기 다항목 센서에 장착되고 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서; 및
컨트롤러;를 포함하며,
상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서에 의해 감지되는 전도도가 변화될 때 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하고, 상기 초음파 센서가 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지하면, 다음 함수
관정내의 물의 수위 = f(Δt, v)
에 의해 관정내의 물의 수위를 산출하며, 여기서
Δt = 초음파 센서가 초음파를 수신한 시각 - 초음파 발생부의 초음파 발생 시각이고, v는 초음파 속도인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기는
상기 관정을 덮는 덮개; 및
상기 다항목 센서를 관정내에서 하강, 정지, 또는 상승시키는 구동부;를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서가 상기 관정내의 물속에 있다가 상기 다항목센서가 상승하는 동안 상기 다항목 센서에 의해 감지되는 전도도를 모니터링하고 상기 다항목 센서의 의해 감지된 전도도가 물이 아닌 것으로 변화되면, 상기 구동부를 제어하여 상기 다항목 센서를 정지시키고, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하며, 그리고
상기 수위 보정용 초음파 센서는 상기 덮개로부터 반사되는 초음파를 감지하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기는
상기 다항목 센서를 관정내에서 하강, 정지, 또는 상승시키는 구동부;를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서가 상기 관정내의 물밖에 있다가 상기 다항목센서가 하강하는 동안 상기 다항목 센서의 의해 감지되는 전도도를 모니터링하고, 상기 다항목 센서의 의해 감지된 전도도가 물의 것으로 변화되면, 상기 구동부를 제어하여 상기 다항목 센서를 정지시키고, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하며, 그리고
상기 초음파 센서는 상기 덮개로부터 반사되는 초음파를 감지하는 것일 수 있다.
상기 다항목 센서에서 전도도를 감지하는 부분, 상기 초음파 발생부, 및 상기 초음파 센서간에 높이의 차이가 있는 경우,
상기 컨트롤러는 다음 함수
관정내의 물의 수위 = f(Δt, v, h1, h3, h4)
를 사용하여 관정내의 물의 수위를 산출하며,
여기서, h1은 초음파 발생부와 전도도를 감지하는 부분간의 높이 차이, h3는 초음파 발생부와 초음파 센서간의 높이 차이, h4는 초음파 센서와 전도도를 감지하는 부분간의 높이 차이를 나타낸다.
상기 초음파 발생부와 초음파 센서간에 높이가 같고, 상기 초음파 발생부가 전도도를 감지하는 부분보다 h1 만큼 높은 경우,
상기 함수는
f(Δt, v, h1, h3, h4) = 관정의 깊이 - h1 - (Δt ㅧ v)/2
이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,
관정내 투입되어 관정내에 존재하는 물의 수온, 수위, 및 전도도를 감지할 수 있는 다항목센서;
상기 다항목 센서에 장착된 초음파 발생부;
상기 다항목 센서에 장착되고 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서; 및
컨트롤러;를 포함하며,
상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서에 의해 감지되는 전도도가 변화될 때 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하고, 상기 초음파 센서가 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지하면, 다음 함수
관정내의 물의 수위 = f(Δt, v)
(함수에서, Δt = 초음파 센서가 초음파를 수신한 시각 - 초음파 발생부의 초음파 발생 시각이고, v는 초음파 속도)
에 의해 관정내의 물의 수위를 산출하며,
상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서에 의해 감지된 물의 수위를 상기 함수를 이용하여 산출된 물의 수위로 보정하는 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,
관정내 투입되어 관정내에 존재하는 물의 수온, 수위, 및 전도도를 감지할 수 있는 다항목센서;
상기 다항목 센서에 장착된 초음파 발생부;
상기 다항목 센서에 장착되고 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서; 및
컨트롤러;를 포함하며,
상기 다항목 센서에 의해 감지되는 전도도가 변화될 때 상기 초음파 발생부는 초음파를 발생하면, 상기 초음파 센서는 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지하며,
상기 컨트롤러는, 상기 다항목센서에 의해 감지된 전도도와, 상기 초음파 센서에 의해 초음파가 감지될 때의 시각을 제공받아, 상기 관정내의 물의 수위를 산출하는 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,
관정내 투입되어 물과 공기간의 경계점을 감지할 수 있는 센서;
상기 센서에 장착된 초음파 발생부;
상기 센서에 장착되고 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서; 및
컨트롤러;를 포함하며,
상기 컨트롤러는, 상기 센서가 물과 공기간의 경계점을 감지하면, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하고, 상기 초음파 센서가 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지하면, 다음 함수
관정내의 물의 수위 = f(Δt, v)
에 의해 관정내의 물의 수위를 산출하며, 여기서
Δt = 초음파 센서가 초음파를 수신한 시각 - 초음파 발생부의 초음파 발생 시각이고, v는 초음파 속도
인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기가 제공될 수 있다.
본 실시예는,
상기 관정을 덮는 덮개; 및
상기 센서를 관정내에서 하강, 정지, 또는 상승시키는 구동부;를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는, 상기 센서가 이동되는 동안 상기 센서에 의해 감지되는 데이터를 모니터링하고 상기 센서의 의해 감지된 데이터가 물과 공기간의 경계점을 나타내면, 상기 구동부를 제어하여 상기 센서를 정지시키고, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하며, 그리고 상기 초음파 센서는 상기 덮개로부터 반사되는 초음파를 감지할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 보정이 필요한 수압센서의 보정을 자동으로 실시하여 관정내의 물의 수위를 편리하면서도 오차를 줄여 매우 정확하게 산출할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 실시예의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본원의 상세한 설명 및/또는 청구범위에서 구성요소 A와 구성요소 B가 서로 연결(또는 접속 또는 체결 또는 결합)되어 있다는 표현은 구성요소 A와 구성요소 B가 직접 연결되거나 또는 다른 하나 이상의 구성요소의 매개에 의해 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 실시예의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기는, 관정(20)내에 투입되어 관정(20)내의 물의 수온, 수위, 및 전기 전도도를 감지할 수 있는 다항목센서(10), 다항목 센서(10)에 장착된 초음파 발생부(3), 다항목 센서(10)에 장착되고 초음파 발생부(3)에 의해 발생된 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서(5), 구동부(30), 컨트롤러(40), 및 관정(20)을 덮는 덮개(50)를 포함한다.
다항목 센서(10)는 관정(20)내의 물의 수온, 수위 및 전기 전도도를 감지할 수 있다. 본 실시예에서, 다항목 센서(10)는 전기 전도도(이하, '전도도')를 감지할 수 있는 센서(1)(이하, '전도도 센서')를 구비한다.
다항목 센서(10)에는 초음파를 발생할 수 있는 초음파 발생부(3)와 초음파를 감지할 수 있는 초음파 감지부(5)가 위치된다.
초음파 발생부(3)는 초음파를 발생할 수 있는 장치로서, 덮개(50) 방향으로 초음파를 쏠 수 있고, 초음파 수신부(5)는 초음파를 감지할 수 있는 장치로서, 덮개(50)에 반사되어 오는 초음파를 감지할 수 있다.
본 실시예에서 초음파 발생부(3)와 초음파 수신부(5)는 전도도 센서(1)보다 높은 위치에 위치된다.
본 실시예에서, 초음파 발생부(3)와 초음파 수신부(5)는 같은 높이에 위치되고, 전도도 센서(1)와 일정 거리 이격되어 위치되어 있다. 이들 구성요소들(1, 3, 5)의 상호간의 거리나 위치는 예시적인 것으로서, 초음파 발생부(3)와 초음파 수신부(5)의 높이가 반드시 같을 필요는 없다. 다르게는, 이들 구성요소들(1, 3, 5)은 모두 동일한 높이에 위치되는 것도 가능할 것이다.
본 실시예에서, 초음파 발생부(3)와 초음파 수신부(5)가 전도도 센서(5)보다 높은 곳에 위치해 있지만 이 역시 예시적인 것으로서, 전도도 센서(5)가 더 높은 곳에 위치되는 것도 가능하다.
본 실시예에서, 초음파 발생부(3), 초음파 수신부(5), 전도도 센서(1)의 위치가 어떤 곳이라도 무방하며, 이들의 높이에 대한 정보나 이들간의 높이 차이(초음파 발생부(3)와 초음파 수신부(5)간의 높이 차이, 초음파 발생부(3)와 전도도 센서(1)간의 높이 차이, 초음파 수신부(5)와 전도도 센서(1)간의 높이 차이)에 대한 정보가 있으면 관정(20) 내의 수위는 산출될 수 있다.
본 실시예에서, 초음파 발생부(3)와 초음파 수신부(5)는 모두 덮개(5)를 향하도록 구성되어 있을 수 있으나, 이는 예시적인 것이다.
본원 명세서에서, 용어 '높이'는 관정(20) 바닥으로부터의 거리를 의미한다.
구동부(30)는 컨트롤러(40)의 제어하에 다항목 센서(10)를 하강, 정지, 또는 상승 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 구동부(30)는 케이블을 당기거나 풀어줌으로써 다항목 센서(10)의 높이를 변화시킬 수 있다. 구동부(30)는 컨트롤러(40)의 제어하에 주기적으로 다항목 센서(10)의 높이를 변화시킬 수 있다.
다항목 센서(10)는 관정(20)내에서 이동되면서 높이에 따른 전도도, 수온, 및 수위 등을 감지할 수 있다.
컨트롤러(40)는, 다항목 센서(10)에 의해 감지된 값들(예를 들면, 전도도, 수온, 및 수위)을 수신한다. 예를 들면, 케이블 내에는 데이터가 전송되는 선이 존재하며 이러한 선을 통해서 감지된 값들이 컨트롤러(40)로 전송할 수 있다.
컨트롤러(40)는, 또한, 초음파 발생부(3)의 동작을 제어하여 초음파를 발생하게 하거나 초음파의 발생을 중지시킬 수 있다. 컨트롤러(40)는, 또한, 초음파 발생부(3)가 초음파를 발생할 때의 시각을 알 수 있다.
컨트롤러(40)는, 또한, 초음파 감지부(5)의 동작을 제어하며, 초음파 감지부(5)로부터 초음파를 감지하였다는 정보(초음파를 감지한 시각을 알 수 있는 정보)를 수신한다.
컨트롤러(4)는, 다항목 센서(10)에 의해 감지되는 전도도를 모니터링하며, 만약 다항목 센서(10)에 의해 감지된 전도도가 급격히 변화되면, 초음파 발생부(3)가 초음파를 발생하도록 제어한다.
컨트롤러(4)는, 바람직하게는, 다항목 센서(10)에 의해 감지된 전도도가 급격히 변화되면. 그 순간 구동부(30)를 제어하여 다항목 센서(20)의 움직임을 정지시킨다. 즉, 컨트롤러(4)는, 다항목 센서(10)에 의해 감지된 전도도의 변화가 특정 기준치 이상이 될때, 그 특정 기준이 만족될 때의 다항목 센서(10)의 이동을 정지시켜 그 높이를 그대로 유지시킨다.
다항목 센서(10)의 전도도 센서(예를 들면, 전도도 전극)에 의해 감지되는 전도도는 수면을 기준으로 급격히 변화된다. 물 속에 전도도 센서가 위치하였다가 수면 또는 수면 바로 위에 위치하게 되면 전도도가 급격히 변화되고, 물 밖에 있다가 전도도 센서가 수면 또는 수면 바로 밑에 위치하게 되면 전도도가 급격히 변화된다.
컨트롤러(4)는, 초음파 센서(5)가 초음파 발생부(3)에 의해 발생된 초음파를 감지하면, 다음 함수
관정내의 물의 수위 = f(Δt, v)
에 의해 관정내의 물의 수위를 산출하며, 여기서
Δt = 초음파 센서가 초음파를 수신한 시각 - 초음파 발생부의 초음파 발생 시각이고, v는 초음파 속도를 나타낸다.
컨트롤러(4)는 관정(20)의 높이를 알고 있고, 또한 초음파 발생부(3), 초음파 수신부(5), 및 전도도 센서(1) 각각의 높이나 그들의 높이 차이를 알고 있다.
도 2를 참조하면, 컨트롤러(40)는 관정(20)내의 물의 수위를 산출하기 위해서, 구동부(30)를 제어하여 물속에 있던 다항목 센서(10)를 상방을 향하여 상승시킨다. 구동부(30)는, 다항목 센서(10)가 전도도를 감지할 수 있을 정도의 속도로 상승시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 컨트롤러(49)는, 관정(20)내의 물속에 있다가 상승하는 동안 다항목 센서(10)에 의해 감지된 전도도를 모니터링한다. 만약, 다항목 센서(10)에 의해 감지된 전도도가 물이 아닌 것으로 변화되면(예를 들면, 다항목 센서(10)가 물 밖으로 나오게 되면 전도도 값이 급격히 변화되며 예를 들면 '영'이거나 기준 값보다 낮을 수 있음), 구동부(30)를 제어하여 다항목 센서(10)의 움직임을 즉시 중지시키고, 초음파 발생부(3)가 초음파를 발생하도록 제어한다.
초음파 센서(5)는 덮개(50)로부터 반사되는 초음파를 감지한다. 초음파 센서(5)에 의해 초음파가 감지되면, 초음파를 수신하였다는 것을 나타내는 정보가 컨트롤러(40)로 제공된다. 컨트롤러(40)는 그러한 정보로부터 초음파 센서(5)가 초음파를 감지한 시각을 알 수 있다.
다른 방법으로서, 컨트롤러(49)는, 다항목 센서(10)가 물밖에 있다가 하강하는 동안 다항목 센서(10)에 의해 감지된 전도도를 모니터링한다. 만약, 다항목 센서(10)의 의해 감지된 전도도가 물의 것으로 변화되면(예를 들면, 다항목 센서(10)가 물 밖에 있을 때는 전도도 값이 영이거나 기준 값보다 낮을 수 있고, 다항목 센서(10)가 물 안에 있을 때는 기준 값보다 높은 전도도 값을 감지할 수 있을 것이다), 구동부(30)를 제어하여 다항목 센서(10)의 움직임을 즉시 중지시키고, 초음파 발생부(3)가 초음파를 발생하도록 제어한다.
초음파 센서(5)는 덮개(50)로부터 반사되는 초음파를 감지한다. 초음파 센서(5)에 의해 초음파가 감지되면, 초음파를 수신하였다는 것을 나타내는 정보가 컨트롤러(40)로 제공된다. 컨트롤러(40)는 그러한 정보로부터 초음파 센서(5)가 초음파를 감지한 시각을 알 수 있다.
일 실시예에 따르면, 다항목 센서(10)의 전도도 센서(1), 초음파 발생부(3), 및 상기 초음파 센서(5)간에 높이의 차이가 있다고 가정하면,
컨트롤러(40)는 다음 함수
관정내의 물의 수위 = f(Δt, v, h1, h3, h4)
를 사용하여 관정내의 물의 수위를 산출하며,
여기서, h1은 초음파 발생부(3)와 전도도를 감지하는 부분간의 높이 차이, h3는 초음파 발생부(3)와 초음파 센서(5)간의 높이 차이, h4는 초음파 센서(3)와 전도도 센서(1)간의 높이 차이를 나타낸다.
만약, 초음파 발생부(3)와 초음파 센서(5)간에 높이가 같고, 초음파 발생부(3)가 전도도 센서(1)보다 h1 만큼 높은 경우(도 2를 참조),
컨트롤러(40)는 다음 함수
f(Δt, v, h1, h3, h4) = 관정의 깊이 - h1 - (Δt ㅧ v)/2
를 사용하여 관정내의 물의 수위를 산출할 수 있다.
이상 설명한 실시예들에서는, 초음파 발생부(3)와 초음파 센서(5)를 이용하여 물의 수위를 산출하는 방법을 설명하였다.
한편, 다항목 센서(10)는 물의 압력을 이용하여 수위를 산출하는 센서(이하, '수위 센서')(미도시)를 추가적으로 구비하고 있을 수 있으며, 이러한 경우, 컨트롤러(40)는, 수위 센서에 의해 산출된 물의 수위를, 전술한 실시예들에서 설명한 바와 같이 초음파를 이용하여 산출된 물의 수위 값으로 수위 센서를 주기적으로 보정할 수 있을 것이다.
이상 도 1과 도 2를 참조하여 설명한 실시예들에서는 수위를 기준으로 전기 전도도가 급격히 변화되는 특성을 이용하여 수위를 측정하였다. 하지만, 이처럼 전기전도도를 이용한 것은 예시적인 것으로서, 본원 발명은 수위를 기준으로 값이 급격히 변화되는 데이터가 있으면, 그러한 경우에도 적용될 수 있다. 즉, 물과 공기의 경계점이 감지되면, 초음파 발생부가 초음파를 발생하고 초음파 센서가 그러한 초음파를 감지함으로써 수위를 산출할 수 있다.
예를 들면, 도 1과 도 2의 실시예는 다음과 같이 변형되어 구현될 수 있다.
즉, 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기는, 관정내에 투입되어 물과 공기간의 경계점을 감지할 수 있는 센서, 센서에 장착된 초음파 발생부, 센서에 장착되고 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서, 및 컨트롤러를 포함하며, 컨트롤러는, 센서가 물과 공기간의 경계점을 감지하면, 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하고, 초음파 센서가 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지하면, 다음 함수
관정내의 물의 수위 = f(Δt, v)
에 의해 관정내의 물의 수위를 산출하며, 여기서
Δt = 초음파 센서가 초음파를 수신한 시각 - 초음파 발생부의 초음파 발생 시각이고, v는 초음파 속도이다.
본 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기는, 관정을 덮는 덮개 및 센서를 관정내에서 하강, 정지, 또는 상승시키는 구동부를 더 포함하며, 컨트롤러는, 센서-물과 공기간의 경계점을 감지할 수 있는 센서-가 이동되는 동안 센서-물과 공기간의 경계점을 감지할 수 있는 센서-에 의해 감지되는 데이터를 모니터링하고 센서-물과 공기간의 경계점을 감지할 수 있는 센서-의 의해 감지된 데이터가 물과 공기간의 경계점을 나타내면, 구동부를 제어하여 센서-물과 공기간의 경계점을 감지할 수 있는 센서-를 정지시키고, 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하며, 그리고 초음파 센서는 덮개로부터 반사되는 초음파를 감지한다.
한편, 센서-물과 공기간의 경계점을 감지할 수 있는 센서-의 높이, 초음파 발생부, 및 초음파 센서간에 높이의 차이가 있는 경우,
컨트롤러는 다음 함수
관정내의 물의 수위 = f(Δt, v, h1, h3, h4)
를 사용하여 관정내의 물의 수위를 산출하며,
여기서, h1은 초음파 발생부와 센서-물과 공기간의 경계점을 감지할 수 있는 센서-간의 높이 차이, h3는 초음파 발생부와 초음파 센서간의 높이 차이, h4는 초음파 센서와 전도도를 감지하는 부분간의 높이 차이를 나타낸다.
또한, 초음파 발생부와 초음파 센서간에 높이가 같고, 초음파 발생부가 센서-물과 공기간의 경계점을 감지할 수 있는 센서-보다 h1 만큼 높은 경우,
컨트롤러는 다음 함수
f(Δt, v, h1, h3, h4) = 관정의 깊이 - h1 - (Δt ㅧ v)/2
를 사용하여 관정내의 물의 수위를 산출할 수 있다.
1: 전도도 센서
3: 초음파 발생부
5: 초음파 센서
10: 다항목 센서
20: 관정
30: 구동부
40: 컨트롤러

Claims (18)

  1. 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기에 있어서,
    관정내 투입되어 관정내에 존재하는 물의 수온, 수위, 및 전도도를 감지할 수 있는 다항목센서;
    상기 다항목 센서에 장착된 초음파 발생부;
    상기 다항목 센서에 장착되고 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서; 및
    컨트롤러;를 포함하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서에 의해 감지되는 전도도가 변화될 때 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하고, 상기 초음파 센서가 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지하면, 다음 함수
    관정내의 물의 수위 = f(Δt, v)
    에 의해 관정내의 물의 수위를 산출하며, 여기서
    Δt = 초음파 센서가 초음파를 수신한 시각 - 초음파 발생부의 초음파 발생 시각이고, v는 초음파 속도
    인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관정을 덮는 덮개; 및
    상기 다항목 센서를 관정내에서 하강, 정지, 또는 상승시키는 구동부;를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서가 상기 관정내의 물속에 있다가 상기 다항목센서가 상승하는 동안 상기 다항목 센서에 의해 감지되는 전도도를 모니터링하고 상기 다항목 센서의 의해 감지된 전도도가 물이 아닌 것으로 변화되면, 상기 구동부를 제어하여 상기 다항목 센서를 정지시키고, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하며, 그리고
    상기 초음파 센서는 상기 덮개로부터 반사되는 초음파를 감지하는 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다항목 센서를 관정내에서 하강, 정지, 또는 상승시키는 구동부;를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서가 상기 관정내의 물밖에 있다가 상기 다항목센서가 하강하는 동안 상기 다항목 센서의 의해 감지되는 전도도를 모니터링하고, 상기 다항목 센서의 의해 감지된 전도도가 물의 것으로 변화되면, 상기 구동부를 제어하여 상기 다항목 센서를 정지시키고, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하며, 그리고
    상기 초음파 센서는 상기 덮개로부터 반사되는 초음파를 감지하는 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 다항목 센서에서 전도도를 감지하는 부분, 상기 초음파 발생부, 및 상기 초음파 센서간에 높이의 차이가 있는 경우,
    상기 컨트롤러는 다음 함수
    관정내의 물의 수위 = f(Δt, v, h1, h3, h4)
    를 사용하여 관정내의 물의 수위를 산출하며,
    여기서, h1은 초음파 발생부와 전도도를 감지하는 부분간의 높이 차이, h3는 초음파 발생부와 초음파 센서간의 높이 차이, h4는 초음파 센서와 전도도를 감지하는 부분간의 높이 차이인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 초음파 발생부와 초음파 센서간에 높이가 같고, 상기 초음파 발생부가 전도도를 감지하는 부분보다 h1 만큼 높은 경우,
    상기 함수는
    f(Δt, v, h1, h3, h4) = 관정의 깊이 - h1 - (Δt ㅧ v)/2
    인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  6. 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기에 있어서,
    관정내 투입되어 관정내에 존재하는 물의 수온, 수위, 및 전도도를 감지할 수 있는 다항목센서;
    상기 다항목 센서에 장착된 초음파 발생부;
    상기 다항목 센서에 장착되고 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서; 및
    컨트롤러;를 포함하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서에 의해 감지되는 전도도가 변화될 때 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하고, 상기 초음파 센서가 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지하면, 다음 함수
    관정내의 물의 수위 = f(Δt, v)
    (함수에서, Δt = 초음파 센서가 초음파를 수신한 시각 - 초음파 발생부의 초음파 발생 시각이고, v는 초음파 속도)
    에 의해 관정내의 물의 수위를 산출하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서에 의해 감지된 물의 수위를 상기 함수를 이용하여 산출된 물의 수위로 보정하는 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 관정을 덮는 덮개; 및
    상기 다항목 센서를 관정내에서 하강, 정지, 또는 상승시키는 구동부;를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서가 상기 관정내의 물속에 있다가 상기 다항목센서가 상승하는 동안 상기 다항목 센서에 의해 감지되는 전도도를 모니터링하고 상기 다항목 센서의 의해 감지된 전도도가 물이 아닌 것으로 변화되면, 상기 구동부를 제어하여 상기 다항목 센서를 정지시키고, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하며, 그리고
    상기 초음파 센서는 상기 덮개로부터 반사되는 초음파를 감지하는 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 다항목 센서를 관정내에서 하강, 정지, 또는 상승시키는 구동부;를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서가 상기 관정내의 물밖에 있다가 상기 다항목센서가 하강하는 동안 상기 다항목 센서의 의해 감지되는 전도도를 모니터링하고, 상기 다항목 센서의 의해 감지된 전도도가 물의 것으로 변화되면, 상기 구동부를 제어하여 상기 다항목 센서를 정지시키고, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하며, 그리고
    상기 초음파 센서는 상기 덮개로부터 반사되는 초음파를 감지하는 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 다항목 센서에서 전도도를 감지하는 부분, 상기 초음파 발생부, 및 상기 초음파 센서간에 높이의 차이가 있는 경우,
    상기 함수는
    관정내의 물의 수위 = f(Δt, v, h1, h3, h4)
    이며,
    여기서, h1은 초음파 발생부와 전도도를 감지하는 부분간의 높이 차이, h3는 초음파 발생부와 초음파 센서간의 높이 차이, h4는 초음파 센서와 전도도를 감지하는 부분간의 높이 차이인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 초음파 발생부와 초음파 센서간에 높이가 같고, 상기 초음파 발생부가 전도도를 감지하는 부분보다 h1 만큼 높은 경우,
    상기 함수는
    f(Δt, v, h1, h3, h4) = 관정의 깊이 - h1 - (Δt ㅧ v)/2
    인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  11. 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기에 있어서,
    관정내 투입되어 관정내에 존재하는 물의 수온, 수위, 및 전도도를 감지할 수 있는 다항목센서;
    상기 다항목 센서에 장착된 초음파 발생부;
    상기 다항목 센서에 장착되고 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서; 및
    컨트롤러;를 포함하며,
    상기 다항목 센서에 의해 감지되는 전도도가 변화될 때 상기 초음파 발생부는 초음파를 발생하면, 상기 초음파 센서는 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 다항목센서에 의해 감지된 전도도와, 상기 초음파 센서에 의해 초음파가 감지될 때의 시각을 제공받아, 상기 관정내의 물의 수위를 산출하는 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    다음 함수
    관정내의 물의 수위 = f(Δt, v)
    에 의해 관정내의 물의 수위를 산출하며, 여기서
    Δt = 초음파 센서가 초음파를 수신한 시각 - 초음파 발생부의 초음파 발생 시각이고, v는 초음파 속도
    인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  13. 제12항에 있어서
    상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서가 상기 관정내의 물속에 있다가 상기 다항목센서가 상승하는 동안 상기 다항목 센서에 의해 감지된 전도도를 모니터링하고 상기 다항목 센서의 의해 감지된 전도도가 물이 아닌 것으로 변화되면, 상기 다항목 센서를 상하 구동시키는 구동부를 제어하여 정지시키고, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 다항목 센서가 상기 관정내의 물밖에 있다가 상기 다항목센서가 하강하는 동안 상기 다항목 센서의 의해 감지되는 전도도를 모니터링하고, 상기 다항목 센서의 의해 감지된 전도도가 물의 것으로 변화되면, 상기 다항목 센서를 상하 구동시키는 구동부를 제어하여 정지시키고, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 다항목 센서에서 전도도를 감지하는 부분, 상기 초음파 발생부, 및 상기 초음파 센서간에 높이의 차이가 있는 경우,
    상기 컨트롤러는 다음 함수
    관정내의 물의 수위 = f(Δt, v, h1, h3, h4)
    를 사용하여 관정내의 물의 수위를 산출하며,
    여기서, h1은 초음파 발생부와 전도도를 감지하는 부분간의 높이 차이, h3는 초음파 발생부와 초음파 센서간의 높이 차이, h4는 초음파 센서와 전도도를 감지하는 부분간의 높이 차이인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 초음파 발생부와 초음파 센서간에 높이가 같고, 상기 초음파 발생부가 전도도를 감지하는 부분보다 h1 만큼 높은 경우,
    상기 함수는
    f(Δt, v, h1, h3, h4) = 관정의 깊이 - h1 - (Δt ㅧ v)/2
    인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  17. 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기에 있어서,
    관정내 투입되어 물과 공기간의 경계점을 감지할 수 있는 센서;
    상기 센서에 장착된 초음파 발생부;
    상기 센서에 장착되고 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서; 및
    컨트롤러;를 포함하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 센서가 물과 공기간의 경계점을 감지하면, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하고, 상기 초음파 센서가 상기 초음파 발생부에 의해 발생된 초음파를 감지하면, 다음 함수
    관정내의 물의 수위 = f(Δt, v)
    에 의해 관정내의 물의 수위를 산출하며, 여기서
    Δt = 초음파 센서가 초음파를 수신한 시각 - 초음파 발생부의 초음파 발생 시각이고, v는 초음파 속도
    인 것을 특징으로 하는 수위 보정용 초음파센서를 구비한 다항목 지하수 수질계측기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 관정을 덮는 덮개; 및
    상기 센서를 관정내에서 하강, 정지, 또는 상승시키는 구동부;를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 센서가 이동되는 동안 상기 센서에 의해 감지되는 데이터를 모니터링하고 상기 센서의 의해 감지된 데이터가 물과 공기간의 경계점을 나타내면, 상기 구동부를 제어하여 상기 센서를 정지시키고, 상기 초음파 발생부가 초음파를 발생하도록 제어하며, 그리고
    상기 초음파 센서는 상기 덮개로부터 반사되는 초음파를 감지하는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 구비한 수위 보정용 다항목 지하수 수질계측기.
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