KR20160112229A - 스마트 염소처리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 염소 투입 이후 출수의 평균 잔류 염소 농도에 따라 염소의 투입량을 조정하고, 염소투입 이후의 평균 잔류 염소 농도 및 약품 탱크의 염소 레벨에 따라 정량 펌프의 구동을 자동 제어하여, 염소투입 이후의 잔류 염소 농도와 필요한 잔류 염소 농도의 오차를 줄여 보다 양질의 상수도를 공급하고 염소의 투입에 따른 일정한 잔류염소농도를 유지시키고 오류 발생시 자체 오류검사를 실시하여 오류를 찾아주는 스마트 염소처리시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 염소투입 전의 유량을 측정하는 유량 측정부, 염소투입 전에 채수라인을 통해 샘플을 채수하여 잔류 염소 농도를 측정하는 투입전 농도 측정부, 염소투입후에 샘플을 채수하여 잔류 약품 농도를 측정하는 투입후 농도 측정부, 상수도 배관에의 압력에 의해서 역류되는 현상이 발생하지 않는 인젝션 렌스라고 하는 염소 투입부, 일정 농도의 액상 염소를 공급하는 염소저장탱크, 유량 측정부, 염소 투입 전 잔류염소농도 측정부, 염소투입후 잔류염소농도 측정부 및 염소저장탱크 각각으로부터 데이터를 입력 받아 염소의 투입량을 산출하고 과농도 투입시 , 염소저장탱크의 염소잔량이 부족할 때등 정량펌프를 제어하는 염소투입제어부, 원격에서 현장의 상황을 모니터링 및 제어할 수 있고 오류 발생시 자체 검사를 통해 오류의 문제점까지 분석하여 문자나 sns등으로 전송해주는 ?朗족慣瀏?, 스마트 폰에서 실시간 모니터링일 가능한 앱을 포함하는 스마트 염소처리시스템을 개시한다.

Description

스마트 염소처리시스템{SMART CHLORATION SYSTEM}
본 발명은 스마트 염소처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 염소 투입 전의 평균 잔류 염소 농도에 따라 염소의 투입량을 산출하고, 염소 투입 이후의 평균 잔류 염소 농도 및 염소저장탱크의 염소 레벨에 따라 정량 펌프의 구동을 자동 제어하여, 현재의 잔류 염소 농도와 설정된 잔류 염소 농도의 오차를 줄여 상수도의 일정한 잔류염소농도를 유지시켜 안전한 상수도를 공급하고 원격에서 제어가 가능한 스마트 염소처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 상수도로 공급되는 급수는 오염을 방지하고 인체에 병을 일으킬 있는 수인성 병원균의 불활성화를 위하여 차아염소산나트륨(Sodium Hypochlorite, 이하 ‘염소’라 한다.) 등의 소독 약품을 이용잔류염소농도를 유지하도록 규정하고 있다.
통상적으로, 상수도의 잔류 염소 농도는 바이러스를 비롯한 수인성 병원균으로부터의 안전성 확보를 위하여 수도꼭지에서 0.1ppm ~ 4ppm로 유지되도록 규정되어 있다. 상술한 잔류 염소는 급수 시설의 송수관로의 거리가 길거나 급수의 사용량이 많지 않을 경우, 송수관 내에서의 체류 시간이 길어지고 수온이 높아지며, 송수관 내부에 이물질이 쌓이기 때문에 중간에 소실되어 농도가 저하됨으로 인하여 상수도의 소독 효과가 저하되는 문제점이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 정수장에서 방류전에 염소를 투입하여 잔류 염소의 소실을 해결하고 있으나, 이로 인하여 수도꼭지에서의 잔류하는 염소 농도가 평균적으로 높아지기 때문에 소독 냄새가 증가하여 급수의 사용이 꺼려지는 문제점이 있었다.
종래에는 상술한 문제를 해결하기 위하여 배수지 등의 공급 과정에 추가로 염소를 투입하여 상수의 소독력을 확보하였다. 그러나 종래의 염소 공급 장치는 정량 펌프로 공급되는 약품이 부족하거나 출수 염소 농도에 이상이 생겼을 경우에도 정량 펌프가 계속 가동되어 잔류 염소 농도의 조절이 어려운 문제점이 있다. 또한, 입수의 잔류 염소 농도를 측정하는 센서, 유량 센서 및 정량 펌프 등의 장치 상태에 따라 변화 가능한 출수의 잔류 염소 농도를 보상할 수 없어, 설정된 잔류 염소 농도와 출수의 잔류 염소 농도 편차 극복이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 염소투입 전의 평균 잔류 염소 농도와 원하는 잔류 염소 농도를 분석하여 염소 투입량을 산출하여 필요한 양를 투입하여 원하는 잔류 염소 농도를 유지하고 원격에서 실시간으로 모니터링 및 제어를 함으로써 안전한 상수도를 공급하기 위한 소독능을 확보하고 오류발생시 자체 진단을 통해 문제점까지 파악하고 유지관리할 수 있는 스마트 염소처리시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 염소투입 이후의 평균 잔류 염소 농도 및 염소저장탱크의 염소 레벨에 따라 정량 펌프 의 작동을 자동 제어하여 위험 상황발생 발생이 일어나지 않도록 스마트 염소처리시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 자체적으로 서버를 구축하여 원격에서 ?朗족慣瀏?을 통해 모니터링 및 제어가 가능하며 스마트폰 앱으로도 모니터링이 가능한 스마트 염소처리시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 염소농도 제어장치에서도 오류발생시 자체검사를 통해 문제점을 파악하고 ?朗족慣瀏?에서도 자체검사를 통해 문제점을 파악하여 정보를 전송해주는 스마트 염소처리시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 의한 스마트 염소처리시스템은 이하 청구항입니다.
본 발명에 의한 스마트 염소처리시스템에 따르면, 투입 이전의 잔류 염소 농도와 원하는 잔류 염소 농도의 차 만큼 염소를 투입하여 원하는 잔류염소농도를 유지함으로써 보다 안전한 상수도를 공급하는 효과가 있다.
또한, 측정된 잔류 염소 농도, 유량, 염소농도, 정량펌프 펌핑량등을 분석하여염소 투입량을 자동으로 산출하고, 이에 따라 염소를 투입하는 정량 펌프의 작동을 자동으로 제어하고, 염소저장탱크의 잔류 염소 레벨 및 투입후의 잔류 염소 농도가 높을경우 정량 펌프의 작동을 제어하며 상수도의 잔류염소농도를 일정하게 유지시켜주는 효과가 있다.
또한, 원격에서 모니터링 및 제어 할 수 있는 서버 구축과 ?朗족慣瀏?을 통해 오류 발생시 자체검사를 실시하여 원인을 파악하여 알려줌으로써 유지관리가 보다 편리해지는 효과가 있다.
또한, 염소농도제어장치에서 오류발생시 자체검사를 실시하여 원인을 파악하여 알려줌으로써 이상 발생시 보다 빠른 조치를 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 염소처리시스템을 적용한 급수 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 염소처리시스템의 개략도이다.
도 3은 제어장치부 중 표시부 화면의 일례를 나타낸 도면이다.
이하에서 첨부된 도면과 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 스마트 염소처리시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 사용하여 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 염소처리시스템에 대해서 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 염소처리시스템을 적용한 급수 시스템의 일례가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 염소처리시스템을 나타낸 개략도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 급수 시스템은 정수장에서 상수를 정수처리하여 수도배관을 통해 공급하여 배수지를 거쳐 수도꼭지까지 배관내에 일정한 잔류염소농도가 유지되어야 일반세균, 대장균등으로부터 안전하게 상수도를 보급이 가능하다. 정수장에서 염소농도를 낮추어 수도꼭지에서 일정한 잔류염소농도를 유지하기 위하여 배수지나 필요한 경우 관로상에 스마트 염소처리시스템으로부터 염소를 투입하여 일정한 잔류염소농도를 유지시킨다. 스마트 염소처리시스템은 투입전에 잔류염소농도를 측정하여 원하는 염소농도만큼의 투입량을 제어장치에서 계산하여 유량, 염소농도, 정량펌프의 펌핑량등을 고려하여 최종적으로 제어장치에서 염소 투입량을 계산하여 염소를 투입하고 일정한 농도를 유지하기 위하여 투입후에 염소농도를 측정하여 피드백을 받아 최적의 농도로 시스템을 제어한다. 이에 따라, 수도꼭지에서는 스마트 염소처리시스템(200)로부터 최적의 잔류 염소 농도를 갖는 급수를 제공받게 된다. 이하에서, 본 발명에 따른 스마트 염소처리시스템(200)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 염소처리시스템(200)은 유량측정부(210), 투입전 염소농도 측정부(220), 투입후 염소농도 측정부(230), 염소 투입부(240), 염소저장탱크(250), 제어장치부(260) 및 원격 관리제어부(270)를 포함하여 이루어질 수 있다.
먼저, 유량 측정부(210)는 송수배관(WL)에 설치되어 송수배관에 흐르는 유량을 검출한다. 보다 상세하게 설명하면, 유량 측정부(210)는 송수배관(WL)에 배관내의 유량을 측정할 수 있는 유량 센서(211) 및 유량 센서(211)로부터 감지된유량 데이터를 제어장치부(260)로 전달한다. 이때, 유량센서(212)는 전압 신호, 전류 신호 또는 펄스 신호 형태의 유량 데이터를 환산 처리하여 제어장치부(260)로 전달한다. 제어장치부(260)에 전달된 유량 데이터는 유량의 표시와 염소 투입 시점을 적용하는 과정에 반영된다. 유량 측정부(210)의 유량 검출 방식은 통상적인 방법에 의한 것이므로 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 염소투입전 염소농도 측정부(220)는 염소투입전 송수배관(WL1)에 샘플링 채수할 수 있는 제 1 채수밸브가 설치되어 염소측정 센서를 통해 잔류 염소 농도를 측정한다. 염소투입전 염소농도 측정부(220)는 측정된 잔류 염소 농도 데이터를 제어장치부(260)에 전송한다.
상기 염소투입후 염소농도 측정부(230)는 염소투입후의 송수배관(WL2)에 설치되어 출수의 염소투입후의 잔류 염소 농도를 측정한다. 실질적으로 염소투입후의 잔류 염소 농도는 제어장치의 제어메커니즘에 의하여 투입후에 염소농도를 측정하는 피드백을 계속하고 피드백결과로 실시간으로 투입량을 계산하고 투입을 하는등의 제어를 함으로써 원하는 잔류 염소 농도를 유지하게 된다. 보다 상세하게 설명하면, 염소투입후 염소농도 측정부(230)는 배수지의 물저장탱크로 유입되는 상수배관에 염소투입한 후에 저장탱크에서 충분히 액상염소가 물과 반응하여 시간이 확보된후에 물저장탱크에서 유출되는 상수배관(WL2)에 설치된 제 2 채수 밸브(231)가 설치되어 염소투입이후 잔류염소 농도를 측정하여 데어터를 제어장치부(260)에 전송한다.
상기 염소 투입부(240)는 입수 및 출수의 잔류 염소 농도에 따라 투입량이 결정하여 염소를 송수배관(WL)에 투입한다. 보다 상세하게 설명하면, 염소 투입부(240)는 정량 펌프(241) 및 정량 펌프(241)로부터 공급되는 액상염소를 상수배관(WL)에 투입하는 인젝션렌스(242)를 포함한다. 정량 펌프(241)는 제어장치(260)에 의해 작동되며, 제어장치(260)에서 산출된 염소의 투입량만큼 상수배관(WL) 내에 투입한다. 실질적으로 정량 펌프(241)는 염소저장탱크(250)에 연결되어 일정 농도의 염소를 공급받는다. 이때, 정량 펌프(241)는 단위 시간에 일정하게 액상염소를 투입도록 용량이 결정되는데, 이러한 정량 펌프(241)의 용량은 제어장치부(260)에 기록된다.
상기 염소저장탱크(250)에는 일정한 농도의 액상염소가 저장된다. 염소저장(250)는 유출 밸브(250a)를 통해 정량 펌프(241)에 일정 농도의 염소를 공급한다. 염소저장탱크(250)에 저장된 액상염소의 농도는 제어장치부(260)에 미리 입력되어 염소의 투입량 산출에 반영된다. 또한, 염소저장탱크(250)에는 염소의 잔여 레벨을 측정하는 수위레벨센서(251)를 포함 한다. 염소저장탱크(250)는 수위레벨센서(251)를 통해 염소 수위레벨 데이터를 제어장치부(260)에 수시로 전송하며, 제어장치부(260)는 염소 수위레벨에 따라 스마트 염소처리시스템(200)의 전체적인 동작을 제어한다. 제어장치부(260)는 염소수위레벨이 일정 범위이하일 경우 제어장치화면에 표시를 하고 정량펌프의 작동을 제어한다.
상기 제어장치부(260)는 유량 측정부(210), 염소투입전 염소농도 측정부(220), 염소투입후 염소농도 측정부(240) 및 염소저장탱크(250)로부터 입력 받은 데이터에 따라 송수배관(WL)에 투입될 염소의 투입량과 투입 시점을 결정한다. 제어장치부(260)는 결정된 염소의 투입량 및 투입 시점에 따라 염소 투입부(240)의 작동을 제어하고, 염소투입후 염소농도 측정부(240)의 잔류 염소 농도 데이터가 원하는 잔류 염소 농도보다 높으면 정량펌프를 제어장치부에서 제어한다. 염소저장탱크(250)의 염소 수위레벨 데이터가 기준보다 낮을 경우 제어장치화면에 표시하고 염소저장 수위레벨이 없을시 정량펌프의 작동을 강제로 정지시킨다. 또한, 제어장치부(260)는 원격 제어부(270)와 인터넷으로 연결되어 원격 제어부(270)로부터 원격 제어 신호를 수신하고 염소 투입과 관련된 모든 데이터를 원격 제어부(270)에 송신할 수 있다. 이에 따라, 스마트 염소처리시스템(200)은 원거리에서도 편리하게 관리가 가능해진다. 이하에서 다른 도면을 참조하여 본 발명에 따른 제어장치부(260)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치부(260)를 보다 상세하게 나타낸 블록도가 도시되어 있고, 도 4에는 제어장치부(260) 중 표시부 화면의 일례를 나타낸 도면이 도시되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제어장치부(260)는 데이터 검출부(261), 염소 투입량 검출부(262), 작동 제어부(263), , 표시부(264), 데이터저장부(265), 중앙 제어부(266) 및 원격 데이터 통신부(267)를 포함한다.
먼저, 데이터 입력부(261)는 유량 측정부(210), 염소투입전 염소농도 측정부(220), 염소투입후 염소농도 측정부(230) 및 염소수위레벨센서(251) 각각으로부터 데이터를 검출한다. 보다 상세하게 설명하면, 데이터 검출부(261)는 유량센서, 염소농도 측정센서, 염소저장수위레벨센서 각각으로부터 유량값(FR), 염소투입전의 잔류 염소 농도값(ICV), 염소투입후의 잔류 염소 농도값(OCV) 및 염소저장 수위레벨값(LV)를 검출한다.
상기 염소 투입량 산출부(262)는 데이터 검출부(261)로부터 검출한 평균 염소 농도를 반영하여 염소의 투입량을 산출한다. 본 발명에 따르면 염소의 투입량은 은 정량 펌프(241)의 1회 펌핑시 용량과 염소저장탱크(250)에 저장된 액상 염소의 농도(%), 원하는 잔류 염소의 농도, 염소투입전 잔류 염소 농도 및 염소투입후의 잔류 염소 농도에 따라 결정된다. 한편, 이러한 알고리즘은 염소 투입량 산출부(262)에 자체적으로 저장되거나 메모리부(265)에 저장될 수 있다. 또한, 염소 투입량 산출부(262)는 중앙 제어부(266)의 제어 신호에 따라 산출된 염소의 투입량 데이터를 작동 제어부(263)에 전달한다.
상기 작동 제어부(263)는 염소 투입량 산출부(262)로부터 받은 염소의 투입량 데이터에 따라 염소 투입부(240)의 작동을 제어한다. 즉, 작동 제어부(263)는 중앙 제어부(266)의 제어 신호에 따라 정량 펌프(241)의 작동 정량펌프 펌핑량과 속도 또는 펌핑 횟수를 제어하는 작동 제어 신호(OCS)를 출력한다. 이에 따라 정량 펌프(241)는 작동 정량펌프의 펌핑량, 속도 또는 펌핑 횟수에 따라 투입량이 결정된 염소를 인젝션렌스(242)에 전달하여 투입하게 된다. 한편, 작동 제어부(263)는 일정한 염소 농도 내에서 염소의 투입량이 많아지는 경우, 펌프(243)를 추가로 가동하도록 작동 제어 신호(OCS)를 출력할 수도 있다. 또한, 작동 제어부(263)는 염소 수위레벨 데이터가 기준 보다 낮은 경우 정량 펌프(241) 및 추가 펌프(243)의 작동을 정지시킴으로써, 펌프의 구동에 무리가 생기지 않도록 조절한다.
상기 표시부(264)는 재염소 투입 장치(200)의 동작에 따른 정보를 화면에 표시한다. 즉, 표시부(264)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 설정된 잔류 염소의 농도, 입수 및 출수의 잔류 염소 농도, 입수의 적산 유량, 약품 탱크(250)의 약품 잔량 및 운전 상태 등을 표시하도록 이루어진다. 표시부(264)는 중앙 제어부(266)의 제어 신호에 따라 동작되는 데이터 입력부(261) 및 메모리부(265)로부터 화면의 표시에 필요한 데이터를 입력 받는다.
상기 메모리부(265)에는 원하는 잔류 염소의 농도와 투입될 염소의 투입량을 산출하기 위한 알고리즘이 저장된다.
상기 중앙 제어부(266)는 제어장치부(260)의 데이터 입력부(261) 내지 메모리부(265)의 전반적인 동작을 제어한다. 즉, 중앙 제어부(266)는 데이터 입력부(261) 내지 메모리(265) 각각에 제어 신호를 출력하여 염소의 투입이 원활하게 이루어지도록 돕는다.
상기 원격 통신부(267)는 원격 제어부(270)와 인터넷으로 연결되어 제어장치부(260)가 원격으로 모니터링 및 제어될 수 있도록 한다. 즉, 원격 통신부(267)는 원격 제어부(270)로부터 수신된 원격 제어 신호(RCS)를 중앙 제어부(266)를 통해 전달하고, 염소의 투입과 관련된 데이터(RD)를 원격 제어부(270)에 전송할 수 있다.
상기 원격제어부(270)은 오류발생시 자체검사를 통해 오류의 원인을 찾아 스마트폰의 문자등의 방식으로 오류시 알림기능을 갖추어야 하고 염소저장수위레벨이 일정수준이하로 유지시 또한 문자등의 방식으로 전송하여 그 사실을 알릴 수 있어야 한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
200 : 스마트 염소처리시스템 210 : 유량 측정부 220 : 염소투입전 염소 농도 측정부 230 : 염소투입후 염소 농도 측정부 240 : 염소 투입부 250 : 염소저장탱크 260 : 제어장치부 270 : 원격 제어부 300 : 배수지

Claims (1)

  1. 송수배관(WL)의 염소투입전 송수배관(WL1)로부터 배수지로 유입되는 유입잔류 염소 농도에 따라 염소를 투입하여 염소투입후 송수배관(WL2)로 배수지에서 유출되는 출수의 잔류 염소 농도를 원하는 염소 농도로 일정하게 유지하는 스마트 염소처리시스템(200)에 있어서,
    상기 입수의 유량을 측정하는 유량 측정부(210);
    상기 염소투입전 송수배관(WL1)과 상기 염소투입후 송수배관(WL2) 사이에 설치된 제 1 채수밸브(221)를 통해 채수하여 잔류 염소 농도를 측정하는 염소투입전 염소 농도 측정부(220);
    상기 염소투입 전, 후의 잔류 염소 농도에 따라 염소의 투입량을 결정하여 투입하고 배관의 압력에 의해 역류가 발생하지않는 인젝션렌스를 포함하는 염소 투입부(240);
    상기 염소 투입부(240)로 일정 농도의 액상염소를 공급하는 염소저장탱크(250);
    상기 유량 검출부(210), 상기 염소투입전 염소농도 측정부(220), 상기 염소투입후 염소농도 측정부(230) 및 상기 염소저장탱크(250) 각각으로부터 데이터를 입력 받는 데이터 입력부(261)와, 상기 데이터 입력부(261)로부터 상기 염소투입후의 잔류 염소 농도값(OCR)를 입력받아 일정 시간 단위로 누적 평균화된 평균 염소투입후의 염소 농도를 산출하는 염소투입후의 염소 농도 산출부(262)와,
    상기 평균 염소투입후의 염소 농도를 반영하여 염소의 투입량을 산출하는 염소 투입량 산출부(263)와, 상기 염소의 투입량에 대응하여 상기 염소 투입부(240)에 작동 제어 신호를 출력하는 작동 제어부(264)를 구비하는 제어장치부(260)를 포함하여 이루어지고 상기 염소 투입부(240)는,
    상기 작동 제어 신호에 대응하여 염소를 투입하는 정량 펌프(241);
    상기 작동 제어 신호에 대응하여 염소를 투입하되 상기 정량 펌프(241)의 용량을 보조하는 추가 펌프(243); 및
    상기 송수배관에 염소를 투입할 때 배관의 압력에 의해 역량을 방지하여 안전하게 투입하는 인젝션렌스(244)를 포함하여 이루어진 것을 특징이 있으며
    원격 제어부(270)와 인터넷으로 연결되어, 상기 원격 제어부(270)으로부터 원격 제어 신호(RCS)를 수신하여 상기 중앙 제어부(268)에 전달하고, 염소 투입과 관련된 데이터(RD)를 상기 원격 제어부(270)에 전송하는 원격 통신부(269)를 더 포함하며 중앙제어부에서 작동중 오류발생시 자체검사를 통하여 오류의 원인을 찾아서 화면에 표시되고 문자등의 방법으로 전송이 가능하고,
    상기 염소투입후의 염소농도 측정부(230)는 배수지로 우입되는 유입송수배관에 투입후 배수지 물저장탱크에서 액상염소가 물과 충분히 반응할 시간을 확보가 가능한 스마트 염소처리시스템.
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