KR20160127947A - 유량 계측 시스템 - Google Patents

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KR20160127947A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템은, 패널의 기립 또는 팽창에 의한 고무보의 기립에 의해 상류측의 수위가 조절되도록 하는 수위조절부; 상기 수위조절부에 장착되어 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도가 산출되도록 하는 기립계측부; 상기 상류측에 위치하여 상기 상류측의 수위를 측정하는 수위계측부; 및 상기 상류측의 수위가 상기 수위조절부에 의한 수위 조절의 한계를 초과하여 월류 현상이 발생하는 경우 또는 인위적인 조작에 의한 상기 수위조절부의 도복에 의해 상기 상류측의 물을 하류측으로 방류시키는 경우, 상기 수위계측부에 의해 측정된 상기 상류측의 수위와 상기 기립계측부에 의해 측정된 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도에 기초하여 상기 월류 현상에 의한 월류수 또는 상기 방류에 의한 방류수의 유량을 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

유량 계측 시스템{Flow rate metering system}
본 발명은 유량 계측 시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 월류 또는 방류시 하류측의 수위 상승 정도를 조절하기 위한 유량 계측 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 수위 조절 장치는 수위를 조절하여 특수 목적으로 사용토록 하는 일종의 담수를 위한 장치일 수 있으며, 농공업용 취수보, 위락용 담수보 등의 목적으로 수위 조절 장치의 일종인 가동보 및 고무보 등이 이용되고 있다.
수위 조절 장치 중 하나인 고무보는 산간지역이나 지형조건이 좋지 않은 곳에서도 효과적으로 저수량을 확보할 수 있다.
이러한 고무보는 조립 설치가 용이하고 목적하는 수위에 따라 고무보의 높이를 공기압력으로 조절하여 관리되기 때문에 취수 및 담수용 보로서 큰 주목을 받고 있다.
기본적으로 상기 고무보는 고무튜브의 팽창, 수축을 위하여 내부에 공기가 채워지도록 되어있고, 또한 하상 콘크리트에 고무튜브를 고정하기 위한 고정장치와 공기를 공급 또는 배출하기 위한 배관설비 등의 부가장치를 구비한다.
또한, 수위 조절 장치 중 하나인 가동보는 고무튜브와 같은 에어백과 고강도의 패널을 이용하여 보를 형성한 다음 이를 공압으로 하여, 에어백의 팽창 또는 수축 정도를 제어함으로서 상기 패널의 경사각을 조정하여 하천의 수위를 용이하게 조절할 수 있음은 물론 상류에서 내려오는 유화물에 따른 고무튜브의 소손을 패널이 미리 차단시켜 보호해준다.
여기서, 고무보 및 가동보는 상류측의 수위가 수위 조절의 한계를 초과하게 되어 월류 현상이 발생되거나 인위적인 조작에 의해 상류측의 물을 하류측으로 방류시키는 경우 하류측의 수위는 상승할 수 밖에 없으며, 하류측의 갑작스런 수위 상승은 안전사고나 인명피해를 양산할 가능성이 있는 것이 현실이다.
종래에는 하류측의 수위를 계측하기 위한 방법으로 상류측에 설치된 수위조절센서에 의해 이를 예측하고는 있으나, 상류측의 수위조절센서만으로는 하류측의 수위 상승 정도를 정밀하게 예측하기에는 무리가 있는 것이 현실이다.
따라서, 고무보 및 가동보 등에 있어서, 월류나 방류 시 하류측의 수위 상승 정도를 정확히 예측하여 안전사고 등을 예방하기 위한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 상류측의 수위가 수위조절부에 의한 수위 조절의 한계를 초과하여 월류 현상이 발생하는 경우 또는 인위적인 조작에 의한 수위조절부의 도복에 의해 상류측의 물을 하류측으로 방류시키는 경우, 월류 현상에 의한 월류량 또는 방류량을 정확히 산출하여 하류측의 안전사고 등을 미연에 방지하고자 하는 유량 계측 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템은, 패널의 기립 또는 팽창에 의한 고무보의 기립에 의해 상류측의 수위가 조절되도록 하는 수위조절부; 상기 수위조절부에 장착되어 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도가 산출되도록 하는 기립계측부; 상기 상류측에 위치하여 상기 상류측의 수위를 측정하는 수위계측부; 및 상기 상류측의 수위가 상기 수위조절부에 의한 수위 조절의 한계를 초과하여 월류 현상이 발생하는 경우 또는 인위적인 조작에 의한 상기 수위조절부의 도복에 의해 상기 상류측의 물을 하류측으로 방류시키는 경우, 상기 수위계측부에 의해 측정된 상기 상류측의 수위와 상기 기립계측부에 의해 측정된 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도에 기초하여 상기 월류 현상에 의한 월류수 또는 상기 방류에 의한 방류수의 유량을 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템의 상기 제어부는, 상기 수위계측부에 의해 측정된 상기 상류측의 수위와 상기 기립계측부에 기초하여 산출된 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도에 기초하여 상기 수위조절부의 상단으로부터의 상기 월류수 또는 상기 방류수의 수심을 산출한 후, 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템의 상기 제어부는, 상기 수위계측부에 의해 측정된 상기 상류측의 수위와 상기 기립계측부에 기초하여 산출된 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도의 차이에 의해 상기 수위조절부의 상단으로부터의 상기 월류수 또는 상기 방류수의 수심을 산출한 후, 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템의 상기 제어부는, 상기 월류 또는 상기 방류 시, 상기 수위조절부의 상단으로부터의 실제 단면적에 기초하여 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템의 상기 제어부는, 상기 수위조절부의 상단으로부터의 상기 월류수 또는 상기 방류수의 수심에 상기 수위조절부의 폭을 곱한 후, 상기 실제 단면적이 반영되도록 0보다 크고 1보다 작은 단면축소에 따른 유량계수를 곱하여 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템의 상기 제어부는, 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 다음의 조건식에 의해 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[조건식]
Figure pat00001
여기서, Q는 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량(m3/s), C는 단면축소에 따른 유량계수(0 < C < 1), A는 상기 상류측의 수위와 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도의 차이에 상기 수위조절부의 폭을 곱한 단면적(m2), h는 상기 상류측의 수위와 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도의 차이(m), g는 중력가속도(m/s2)
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템의 상기 제어부는, 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량에 기초하여 상기 패널의 도복 또는 수축에 의한 고무보의 도복 정도를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템의 상기 제어부는, 상기 월류 현상에 의한 월류수 또는 상기 방류에 의한 방류수의 유량을 산출하여 상기 하류측의 수위를 예측하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템의 상기 수위조절부는, 기립의 정도에 의해 수위가 조절되도록 하는 상기 패널, 상기 패널의 상기 하류측에 배치되고 공기의 충전에 따라 팽창되어 상기 패널을 기립시키는 에어백 및 상기 에어백에 충전된 공기가 배출되는 경로를 제공하여 상기 패널이 도복되도록 하는 배관부 및 상기 배관부에 내설되어 상기 배관부를 통한 상기 공기의 배출 여부를 제어하는 제어밸브를 구비하며, 상기 제어부는, 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량에 기초하여 상기 에어백의 수축에 따른 상기 패널의 도복 정도가 제어되도록 상기 제어밸브의 동작을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템의 상기 제어부는, 상기 제어밸브의 동작을 제어하여 상기 공기의 배출되는 양을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템의 상기 제어부는, 상기 상류측의 수위가 상기 수위조절부에 의한 수위 조절의 한계를 초과하여 월류 현상이 발생하는 경우 또는 인위적인 조작에 의한 상기 수위조절부의 도복에 의해 상기 상류측의 물을 하류측으로 방류시키는 경우, 상기 하류측의 수위 상승 정도가 조절되도록 상기 제어밸브를 일부만 개방시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템의 상기 수위조절부는, 기립의 정도에 의해 수위가 조절되도록 하는 상기 고무보, 상기 고무보에 충전된 공기가 배출되는 경로를 제공하여 상기 패널이 도복되도록 하는 배관부 및 상기 배관부에 내설되어 상기 배관부를 통한 상기 공기의 배출 여부를 제어하는 제어밸브를 구비하며, 상기 제어부는, 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량에 기초하여 상기 고부보의 수축되는 정도가 제어되도록 상기 제어밸브의 동작을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 유량 계측 시스템에 의하면, 상류측의 수위가 수위조절부에 의한 수위 조절의 한계를 초과하여 월류 현상이 발생하는 경우 또는 인위적인 조작에 의한 수위조절부의 도복에 의해 상류측의 물을 하류측으로 방류시키는 경우, 월류 현상에 의한 월류량 또는 방류량을 정확히 산출할 수 있다.
또한, 월류량 또는 방류량을 정확히 산출하여 하류측의 수위를 정확히 예측할 수 있고, 하류측의 수위 상승의 정도를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템을 설명하기 위한 블록도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템에 의해 상류측의 수위가 조절되는 것을 설명하기 위한 개략사시도 및 개략단면도.
도 4는 본 발명에 있어서 월류 현상 또는 방류 시의 상황을 설명하기 위한 개략도.
도 5는 도 4의 A에 대한 개략확대도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템을 설명하기 위한 블록도이며, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템에 의해 상류측의 수위가 조절되는 것을 설명하기 위한 개략사시도 및 개략단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 계측 시스템(10)은 패널(110)의 기립 또는 팽창에 의한 고무보의 기립에 의해 상류측(S1)의 수위가 조절되도록 하는 수위조절부(100), 상기 수위조절부(100)에 장착되어 기립 정도가 산출되도록 하는 기립계측부(200), 상기 상류측(S1)에 위치하여 상기 상류측(S1)의 수위를 측정하는 수위계측부(300) 및 월류수 또는 방류수의 유량을 산출하는 제어부(400)를 포함할 수 있다.
수위조절부(100)는 도 2 및 도3에 도시된 바와 같이 패널(110)과 에어백(120) 등을 포함하는 공압식 가동보일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수축과 팽창의 의해 기립의 정도가 조절되는 고무보를 포함하는 개념일 수 있다.
다만, 이하에서는 공압식 가동보를 예로 들어 설명한다.
상기 수위조절부(100)는 하천 등의 바닥에 상기 하천의 폭 방향을 따라 형성되는 하상에 설치되어 상류측(S1)의 하천수 등을 담수할 수 있는 일종의 담수 장치로, 패널(110)의 기립 정도에 따라 담수위를 조절할 수 있다.
여기서, 상기 수위조절부(100)는 하상에 설치되어 패널(110)이 기립될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 하상에 설치되는 콘크리트 기초에 설치될 수도 있다.
상기 수위조절부(100)에 제공되는 패널(110)은 소정의 폭과 길이를 갖는 일종의 판으로, 에어백(120)의 팽창 또는 수축에 의해 기립과 도복이 구현될 수 있으며, 유하물로 인한 마모 및 태양광, 오존 등으로 인한 표면 노화에 견딜 수 있도록 충분한 두께로 형성될 수 있다.
에어백(120)은 상기 패널(110)의 하류측(S2)에 배치되어 상기 패널(110)의 기립을 위한 외력을 제공하는 구성요소로, 공기펌프(150)로부터 공급되는 공기의 충전에 따라 팽창되어 상기 패널(110)을 기립시킬 수 있다.
여기서, 공기펌프(150)로부터 공급되는 공기는 배관부(130)를 통해 에어백(120)의 내부로 공급될 수 있으며, 상기 배관부(130)에는 상기 공기펌프(150)로부터 공급되는 공기의 공급 여부를 조절하는 제어밸브(140)가 내설될 수 있다.
한편, 상기 에어백(120)은 내부에 충전된 공기가 외부로 배출되어 수축될 수 있으며, 이로 인해 패널(110)은 도복될 수 있다.
상기 에어백(120) 내부의 공기는 배관부(130)를 통해 외부로 배출될 수 있으며, 상기 제어밸브(140)의 개폐 여부에 의해 공기의 배출 여부가 조절될 수 있다.
다만, 상기에서는 하나의 배관부(130)에 의해 상기 에어백(120)의 내부로의 공기의 공급 및 상기 에어백(120)의 외부로의 공기의 배출이 구현되는 것으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 배관부(130)는 공기의 공급을 위한 급기관 및 공기의 배출을 위한 배기관을 포함할 수 있으며, 이에 따라 제어밸브(140)도 각각 별개로 구비될 수 있다.
또한, 상기 배관부(130)는 에어백(120)으로부터 하나의 배관으로 연결되다가 급기관 및 배기관으로 분기될 수 있으며, 분기된 급기관 및 배기관에 제어밸브가 각각 구비될 수도 있다.
수위계측부(300)는 상류측의 수위를 측정할 수 있는 일종의 수위장치로, 예를 들어 초음파 발사음이 측정면에서 반사되어 돌아오기까지의 전파 시간을 측정하여 수위를 측정하는 초음파 수위계일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수위를 측정할 수 있는 수단이면 모두 적용 가능할 수 있다.
예를 들어, 상기 수위계측부(300)는 데이터 로거가 내장되어 있어 연속적인 시간별 수위 계측이 가능한 호보 수심측정장치일 수 있다.
기립계측부(200)는 패널(110)에 장착되어 패널(110)의 기립된 정도가 산출되도록 하는 일종의 센서로, 상기 패널(110)의 기울기를 측정하여 제어부(400)에 의해 상기 패널(110)의 기립된 정도, 즉, 기립 높이를 산출하도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 기립계측부(200)는 한국등록특허 제1324636호에 개시된 패널 각도 측정 센서가 사용될 수 있다.
다만, 상기 기립계측부(200)는 패널(110)의 기울기를 측정할 수 있는 공지의 센서 모두 적용가능할 수 있으며, 또한, 패널(110)의 기립 높이를 직접 측정할 수 있는 센서도 적용 가능할 수 있다.
한편, 상기 수위조절부(100)가 고무보인 경우, 상기 기립계측부(200)는 상기 고무보의 상류측(S1)의 일면에 장착되어 상기 고무보의 상류측(S1) 일면의 기울기를 측정할 수 있으며, 제어부(400)에 의해 상기 고무보의 상류측(S1) 일면의 기립된 정도, 즉, 기립 높이를 산출하도록 할 수 있다.
제어부(400)는 상기 상류측(S1)의 수위가 상기 수위조절부(100)에 의한 수위 조절의 한계를 초과하여 월류 현상이 발생하는 경우 또는 인위적인 조작에 의한 상기 수위조절부(100)의 도복에 의해 상기 상류측(S1)의 물을 하류측으로 방류시키는 경우, 상기 수위계측부(300)에 의해 측정된 상기 상류측(S1)의 수위와 상기 기립계측부(200)에 기초하여 측정된 상기 패널(110)의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도에 기초하여 상기 월류 현상에 의한 월류수 또는 상기 방류에 의한 방류수의 유량을 산출하는 구성요소일 수 있다.
상기 제어부(400)에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조로 하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 있어서 월류 현상 또는 방류 시의 상황을 설명하기 위한 개략도이며, 도 5는 도 4의 A에 대한 개략확대도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상류측의 수위가 수위조절부(100)에 의한 수위 조절의 한계를 초과하여 월류 현상이 발생하거나, 관리자의 인위적인 조작에 의한 상기 수위조절부(100)의 도복에 의해 상기 상류측(S1)의 물을 하류측(S2)으로 방류시키는 경우가 발생될 수 있다.
여기서, 도 4 및 도 5는 수위조절부(100)로 공압식 가동보를 도시하였으나, 고무보도 가능함을 밝혀둔다.
제어부(400)는 월류 현상에 의한 월류수 또는 방류에 의한 방류수의 유량을 산출할 수 있으며, 이는 수위계측부(300)에 의해 측정된 상기 상류측(S1)의 수위와 상기 기립계측부(200)에 기초하여 산출된 상기 패널(110)의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도에 기초하여 산출할 수 있다.
구체적으로, 월류 또는 방류 시 수위계측부(300)는 상류측(S1)의 수위를 측정할 수 있으며, 기립계측부(200)는 상기 패널(110)의 기울기 또는 상기 고무보의 상류측 일면의 기울기를 측정할 수 있다.
제어부(400)는 상기 기립계측부(200)에 의한 측정된 상기 패널(110)의 기울기로부터 상기 패널(110)의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 상류측 일면의 기립된 정도, 즉, 기립 높이(h2)를 산출할 수 있으며, 상기 기립 높이(h2)와 상기 수위계측부(300)에 의해 측정된 상기 상류측(S1)의 수위(h1)에 기초하여 상기 수위조절부(100)의 패널(110)의 상단 또는 고무보의 상단으로부터의 월류수 또는 방류수의 수심(h)을 산출한 후, 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 산출할 수 있다.
다시 말하면, 상기 수위조절부(100)의 패널(110)의 상단 또는 고무보의 상단으로부터의 월류수 또는 방류수의 수심(h)은 상기 수위계측부(300)에 의해 측정된 상기 상류측(S1)의 수위(h1)와 상기 기립계측부(200)에 의해 측정된 상기 패널(110)의 기울기 또는 고무보의 기울기로부터 산출된 기립 높이(h2)의 차이에 의해 산출될 수 있다.
제어부(400)는 산출된 월류수 또는 방류수의 수심(h)과 상기 수위조절부(100)의 패널(110)의 상단 또는 고무보의 상단으로부터의 실제 단면적에 기초하여 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 산출할 수 있다.
또한, 상기 제어부(400)는 상기 수위조절부(100)의 패널(110)의 상단 또는 고무보의 상단으로부터의 상기 월류수 또는 상기 방류수의 수심(h)에 상기 수위조절부(100)의 폭을 곱한 후, 상기 실제 단면적이 반영되도록 0보다 크고 1보다 작은 단면축소에 따른 유량계수를 곱하여 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 산출할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(400)는 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량(Q)을 연속 방정식(Continulity Equation)과 베르누이 방정식(Bernoulli's Equation)에 기초하여 도출된 다음의 조건식에 의해 산출할 수 있다.
[조건식]
Figure pat00002

여기서, Q는 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량(m3/s)이고, C는 단면축소에 따른 유량계수(0 < C < 1)이며, A는 상류측(S1)의 수위(h1)와 패널(110)의 기립된 정도(h2) 또는 고무보의 기립된 정도의 차이에 수위조절부(100)의 폭(예들 들어, 수위조절부(100)가 설치되는 하천의 폭)을 곱한 단면적(m2)이고, h는 상류측의 수위(h1)와 패널(110)의 기립된 정도(h2) 또는 상기 고무보의 기립된 정도의 차이(m)이며, g는 중력가속도(m/s2)이다.
0보다 크고 1보다 작은 단면축소에 따른 유량계수(C)에 대해 구체적으로 설명하면, 월류 현상 또는 방류 시 수위조절부(100)의 패널(110)의 상단을 넘어가 흐르는 월류수 또는 방류수의 실제 수심(h')은 도 5(b)에 도시된 바와 같다.
다만, 제어부(400)는 수위계측부(300)에 의한 상류측(S1)의 수위(h1)와 수위조절부(100)의 패널(110)의 기립 높이(h2)의 차이에 의해 상기 월류수 또는 방류수의 수심(h')을 산출하므로, 도 5(a)에 도시된 상태를 가정하여 상기 월류수 또는 방류수의 수심(h)을 산출하게 된다.
따라서, 제어부(400)에 의해 산출되는 상기 월류수 또는 상기 방류수의 수심(h)은 실제 수심(h')과 상이하게 되므로, 보정하는 단계가 필요하며, 이러한 이유로, 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량(Q) 산출을 위해 단면축소에 따른 유량계수(C)가 요구되는 것이다.
상기 단면축소에 따른 유량계수(C)는 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유속 등에 따라 가변적일 수 있다.
한편, 제어부(400)는 상기 조건식에 의해 산출된 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량(Q)에 기초하여 상기 수위조절부(100)의 도복 정도를 제어할 수 있다.
상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량(Q)은 하류측(S2)의 수위와 관계되며, 다시 말해서, 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량(Q)이 클수록 하류측의 수위는 그만큼 높아지게 된다.
따라서, 상기 제어부(400)는 산출된 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량에 기초하여 하류측(S2)의 수위를 예측할 수 있으며, 상기 하류측(S2)의 수위와 관련하여 에어백(120)의 공기 배출에 의한 패널(110)의 도복 정도 또는 수축에 의한 고무보의 도복 정도를 제어할 수 있다.
일반적으로, 수위조절부(100)가 도복되는 경우 순간적으로 월류수 또는 방류수의 유량은 커지게 되며, 이로 인해 하류측(S2)에는 홍수파가 발생된다.
따라서, 상기 홍수파의 발생을 최소화하기 위해 초기의 도복 정도는 조절될 필요가 있으며, 이를 위해 제어부(400)는 패널(110) 또는 고무보의 도복 정도를 제어하는 것이다.
상기 제어부(400)는 패널(110) 또는 고무보의 도복 정도를 제어하기 위해 공기가 배출되는 배관부(130)에 내설되는 제어밸브(140)의 동작을 제어할 수 있으며, 상기 제어밸브(140)의 동작을 제어하여 공기가 배출되는 양을 제어할 수 있다.
즉, 상기 제어부(400)는 월류 현상 발생 시 또는 방류 시 하류측(S2)의 갑작스런 초기 수위 상승을 방지하도록 제어밸브(140)를 일부만 개방시킬 수 있으며, 홍수파가 사라지게 되는 특정 시점이 지나게 되면 상기 제어밸브(140)를 완전히 개방할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시에에 따른 유량 계측 시스템(10)은 조건식에 기초하여 월류수 또는 방류수의 유량을 산출하고 이를 기초로 하류측(S2)의 수위를 예측하여 제어밸브(140)의 동작을 제어함으로써 월류수 또는 방류수의 유량을 제어할 수 있으므로, 홍수파에 의한 하류측의 갑작스런 수위 상승을 미연에 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
10: 유량 계측 시스템
100: 수위조절부
110: 패널
120: 에어백
130: 배관부
140: 제어밸브
150: 공기펌프
200: 기립계측부
300: 수위계측부
400: 제어부

Claims (12)

  1. 패널의 기립 또는 팽창에 의한 고무보의 기립에 의해 상류측의 수위가 조절되도록 하는 수위조절부;
    상기 수위조절부에 장착되어 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도가 산출되도록 하는 기립계측부;
    상기 상류측에 위치하여 상기 상류측의 수위를 측정하는 수위계측부; 및
    상기 상류측의 수위가 상기 수위조절부에 의한 수위 조절의 한계를 초과하여 월류 현상이 발생하는 경우 또는 인위적인 조작에 의한 상기 수위조절부의 도복에 의해 상기 상류측의 물을 하류측으로 방류시키는 경우,
    상기 수위계측부에 의해 측정된 상기 상류측의 수위와 상기 기립계측부에 의해 측정된 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도에 기초하여 상기 월류 현상에 의한 월류수 또는 상기 방류에 의한 방류수의 유량을 산출하는 제어부;를 포함하는 유량 계측 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수위계측부에 의해 측정된 상기 상류측의 수위와 상기 기립계측부에 기초하여 산출된 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도에 기초하여 상기 수위조절부의 상단으로부터의 상기 월류수 또는 상기 방류수는 수심을 산출한 후, 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 산출하는 것을 특징으로 하는 유량 계측 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수위계측부에 의해 측정된 상기 상류측의 수위와 상기 기립계측부에 기초하여 산출된 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도의 차이에 의해 상기 수위조절부의 상단으로부터의 상기 월류수 또는 상기 방류수의 수심을 산출한 후, 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 산출하는 것을 특징으로 하는 유량 계측 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 월류 또는 상기 방류 시, 상기 수위조절부의 상단으로부터의 실제 단면적에 기초하여 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 산출하는 것을 특징으로 하는 유량 계측 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수위조절부의 상단으로부터의 상기 월류수 또는 상기 방류수의 수심에 상기 수위조절부의 폭을 곱한 후, 상기 실제 단면적이 반영되도록 0보다 크고 1보다 작은 단면축소에 따른 유량계수를 곱하여 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 산출하는 것을 특징으로 하는 유량 계측 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량을 다음의 조건식에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 유량 계측 시스템.
    [조건식]
    Figure pat00003

    여기서, Q는 상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량(m3/s), C는 단면축소에 따른 유량계수(0 < C < 1), A는 상기 상류측의 수위와 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도의 차이에 상기 수위조절부의 폭을 곱한 단면적(m2), h는 상기 상류측의 수위와 상기 패널의 기립된 정도 또는 상기 고무보의 기립된 정도의 차이(m), g는 중력가속도(m/s2)
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량에 기초하여 상기 패널의 도복 또는 수축에 의한 고무보의 도복 정도를 제어하는 것을 특징으로 하는 유량 계측 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 월류 현상에 의한 월류수 또는 상기 방류에 의한 방류수의 유량을 산출하여 상기 하류측의 수위를 예측하는 것을 특징으로 하는 유량 계측 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수위조절부는,
    기립의 정도에 의해 수위가 조절되도록 하는 상기 패널, 상기 패널의 상기 하류측에 배치되고 공기의 충전에 따라 팽창되어 상기 패널을 기립시키는 에어백 및 상기 에어백에 충전된 공기가 배출되는 경로를 제공하여 상기 패널이 도복되도록 하는 배관부 및 상기 배관부에 내설되어 상기 배관부를 통한 상기 공기의 배출 여부를 제어하는 제어밸브를 구비하며,
    상기 제어부는,
    상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량에 기초하여 상기 에어백의 수축에 따른 상기 패널의 도복 정도가 제어되도록 상기 제어밸브의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 유량 계측 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제어밸브의 동작을 제어하여 상기 공기의 배출되는 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 유량 계측 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 상류측의 수위가 상기 수위조절부에 의한 수위 조절의 한계를 초과하여 월류 현상이 발생하는 경우 또는 인위적인 조작에 의한 상기 수위조절부의 도복에 의해 상기 상류측의 물을 하류측으로 방류시키는 경우, 상기 하류측의 수위 상승 정도가 조절되도록 상기 제어밸브를 일부만 개방시키는 것을 특징으로 하는 유량 계측 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 수위조절부는,
    기립의 정도에 의해 수위가 조절되도록 하는 상기 고무보, 상기 고무보에 충전된 공기가 배출되는 경로를 제공하여 상기 패널이 도복되도록 하는 배관부 및 상기 배관부에 내설되어 상기 배관부를 통한 상기 공기의 배출 여부를 제어하는 제어밸브를 구비하며,
    상기 제어부는,
    상기 월류수 또는 상기 방류수의 유량에 기초하여 상기 고부보의 수축되는 정도가 제어되도록 상기 제어밸브의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 유량 계측 시스템.
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