KR20170082297A

KR20170082297A - 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터

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Publication number: KR20170082297A
Application number: KR1020160001528A
Authority: KR
Inventors: 최대섭; 김대석; 안상현; 조남준; 오성훈
Original assignee: 서일대학교산학협력단; 오성훈
Priority date: 2016-01-06
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2017-07-14

Abstract

본 발명은 저수조에 유입되는 유체가 일정한 수위에 도달한 상태를 누설전류 없이 검출하고 사물인터넷을 이용하여 원격지의 지정된 관리수단에 자동통보하며 원격지 관리수단의 제어에 의하여 수위 검출센서, 배수모터를 포함하는 배수장치의 동작상태를 제어와 감시하며 사물인터넷으로 접속된 원격지의 제어에 의하여 대기전력 소모 없이 구동시켜 배수하므로 수위조절이 정밀하게 자동 제어되는 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터에 관한 것으로 상용전원을 입력하고 접속된 장비를 통하여 흐르는 누설전류를 감시하면서 대기전력을 차단하며 무선랜에 의한 사물인터넷에 연결되는 콘센트부, 콘센트부의 하단면에 연결 형성되고 저수조의 내부에 설치되어 수위를 비접촉 상태로 검출하며 상기 콘센트부에 통보하는 수위검출부 및 콘센트부에 연결되고 인가되는 해당 제어신호에 의하여 저수조 내부의 유체를 배수관을 통하여 외부로 배출시키는 수중모터부를 포함하는 특징이 있고, 저수조의 수위를 누설전류 없이 측정하며 누설전류가 허용범위를 초과하지 않도록 감시하므로 안전사고를 방지하며, 대기전력을 감시하여 불필요하게 낭비되지 않도록 차단하므로 전력소비를 줄이는 등의 효과가 있다.

Description

누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터{Concent for cutting stanby power in safety monitoring with monitoring leakage current}

본 발명은 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터에 관한 것으로 더욱 상세하게는 저수조, 급수탱크, 오수 탱크 등에 유입되는 유체가 일정한 수위에 도달한 상태를 누설전류 없이 검출하고 사물인터넷(IoT)을 이용하여 원격지의 지정된 관리수단에 자동통보하며 원격지 관리수단의 제어에 의하여 수위 검출센서, 배수모터를 포함하는 배수장치의 동작상태를 감시하며 사물인터넷으로 접속된 원격지의 제어에 의하여 대기전력 소모 없이 구동시켜 배수하므로 수위조절이 정밀하게 자동 제어되는 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터에 관한 것이다.

물 등의 유체는 전기전도성이 비교적 좋아 전기를 잘 전달하는 물질이고, 유체는 비정형물질이므로 보관을 위하여 그릇, 통 등과 같은 용기가 필요하며 대량으로 보관 또는 저장하는 용기수단을 저수조, 집수조, 급수탱크 등이라 한다.

저수조, 집수조, 급수탱크 등에 유체를 유입시키거나 배출시키는 급배수 제어장치는 전기회로로 이루어지고 이러한 전기회로로부터 누설전류가 흘러 유체에 유입되는 경우 작업자 또는 사용자의 감전에 의한 안전사고 우려가 있으며 유체의 수위를 감시하는 각종 센서, 유체를 이동시키는 펌프, 제어회로가 포함되는 전자회로는 누설전류에 의하여 오작동할 수 있다.

저수조나 집수조 또는 급수탱크 등에 유입되는 유체의 수위를 측정(검출)하는 방식으로 유체에 전기를 누설시켜 흐르게 하고 검출단자를 통하여 누설된 전기 신호가 검출되는 상태에 의하여 수위를 측정하는 검출방식이 있다.

유체의 수위조절 필요성을 일부 해소하는 종래기술로 대한민국 특허등록번호 제10-0459385호(2004.11.22.)에 의한 것으로 “저수조 수위조절장치”가 있다.

한편, 종래기술에 의한 유체수위 검출방식은 수위를 측정하는 회로구성이 비교적 간단하고 가격이 저렴하며 동작의 안정성 등에 의하여 비교적 많이 사용되고 있으나 누설전류가 허용값 이상으로 흐르는 경우 작업자가 감전되는 등의 안전사고 발생 가능성이 있으므로 누설전류를 감시하고 허용량 이상 누출되지 않도록 제어할 필요가 있다.

일반적으로 저수조, 집수조, 급수탱크의 수위를 일정하게 유지하기 위하여 다수의 수위검출센서, 유체를 배출시키기 위한 배수용 펌프, 수위를 분석하고 펌프의 동작을 제어하는 제어회로, 조명등, 냉난방장치 등이 시설될 수 있고, 이러한 각종 장치 또는 시설들은 동작전원의 공급이 필요하며, 각 장치에 동작전원을 공급하기 위하여는 멀티탭과 같은 콘센트를 사용한다.

이하에서 저수조, 집수조, 급수탱크 등과 같이 유체를 일정한 수위로 저장하고 배출하는 장치를 ‘저수조’로 설명하기로 한다.

상기의 콘센트에 접속된 수위검출센서, 배수용 펌프, 제어회로, 냉난방장치 등은 제어신호가 인가되는 경우 신속한 구동을 위하여 대기전력의 공급을 필요로 하며 대기전력의 공급에 의하여 긴급한 경우 신속하게 동작하는 장점이 있으나 평상시에는 전력이 불필요하게 소모되거나 낭비될 수 있다.

이러한 종래방식의 문제점을 일부 해소한 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-1205712호(2012. 11. 22.)에 의한 것으로 “자체 대기전력 차단 콘센트 및 자체 대기전력 차단 방법” 이 있다.

도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 것으로 저수조의 수위 검출을 누설전류로 검출하는 장치의 기능 구성도 이고, 도 2 는 종래기술의 일 실시 예에 의한 것으로 콘센트의 대기전력을 차단하는 장치를 설명하는 기능 구성도 이다.

이하, 첨부된 도 1 을 참조하여 상세히 설명하면 직수관(25)은 수위감지회로의 제어신호에 의하여 직수관밸브(33)를 동작시키므로 저수조(13)에 물이 공급되거나 중단되고, 저수조(13)의 내부에는 수위를 검출하기 위하여 제1 내지 제5 전극(E1 ~ E5)으로 이루어지는 수위감지센서(31)가 설치된다. 수위감지센서(31)를 구성하는 제1 내지 제5 전극(E1 ~ E5)은 수위감지회로에 의하여 누설전류를 저수조(13) 내에 흘리게 된다.

저수조(13)에 유입되는 유체(물)의 용량은 수위감지센서(31)가 흘리는 누설전류를 제1 내지 제5 전극(E1 ~ E5) 중 어느 전극이 검출하는지에 따라 측정되고, 측정된 값을 수위감지회로에서 분석하여 직수관밸브(33)를 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태로 제어하는 방식이다.

그러나 상기와 같은 종래기술은 수위감지센서(31)를 통하여 저수조(13) 내부로 흘려지는 누설전류가 저수조를 사용하는 사람 또는 작업자의 안전에 위협을 줄 수 있는 문제가 있다.

한편, 첨부된 도 2 를 참조하면 종래기술에 의한 대기전력 차단 콘센트는 AC입력부(110), AC출력부(160), 렐레이 스위치(140), 제어부(150), AC/DC변환부(120), 마이크로 스위치(130)를 포함하는 구성이다.

콘센트의 AC입력부(110)는 상용전원을 입력하고 릴레이 스위치(140)를 경유하여 AC출력부(160)로 공급한다.

렐레이 스위치(140)는 제어부(150)의 제어신호에 의하여 동작하고, 제어부(150)는 AC/DC변환부(120)로부터 동작전원이 공급되는 경우에 동작하며, AC/DC변환부(120)는 마이크로스위치(130)의 신호가 입력되는 경우에 동작한다.

마이크로스위치(130)는 콘센트의 삽입구에 설치되는 물리적인 스위치이며, 삽입구의 측벽에 설치되어 플러그의 삽입 여부를 검출하고, 플러그가 삽입된 경우 AC/DC변환부(120)에 동작신호를 출력하는 구성이다.

즉, 종래기술에 의한 콘센트의 대기전력을 차단하는 장치는 플러그의 삽입 상태를 물리적으로 검출하여 대기전력의 공급을 계속하거나 차단하는 구성이므로 콘센트에 항상 물리적으로 접속되어 있는 장치의 대기전력은 차단하지 못하는 문제가 있다.

따라서 저수조의 수위를 검출하고 조절하는데 있어서 누설전류를 감시하고 대기전력이 불필요하게 낭비되지 않도록 차단하는 기술을 개발할 필요가 있다.

대한민국 특허등록번호 제10-0459385호(2004.11.22.) “저수조 수위조절장치” 대한민국 특허 등록번호 제10-1205712호(2012. 11. 22.) “자체 대기전력 차단 콘센트 및 자체 대기전력 차단 방법” 대한민국 특허 등록번호 제10-1466194호(2014.11.21.) “오폐수 배출시스템”

상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 저수조의 수위를 검출하는데 있어서 저수조 내부에 허용된 범위를 초과하는 누설전류가 흐르지 않도록 감시하며 불필요하게 낭비되는 대기전력을 신속하게 차단하는 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터를 제공하는 것이 그 목적이다.

한편, 상기와 같은 구성의 본 발명은 저수조의 수위를 검출하는 센서가 이물질과 누설전류에 의하여 오동작 되지 않고 좁은 공간과 수심이 깊은 곳에서 사용되며 운용 수명이 길고 검출된 장애신호를 사물인터넷에 연결된 원격지로 자동 전송시켜 불필요한 대기전력의 낭비를 차단시키도록 하는 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터를 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터는 상용전원을 입력하고 접속된 장비를 통하여 흐르는 누설전류를 감시하면서 대기전력을 차단하며 무선랜에 의한 사물인터넷에 연결되는 콘센트부; 상기 콘센트부의 하단면에 연결 형성되고 저수조의 내부에 설치되어 수위를 비접촉 상태로 검출하며 상기 콘센트부에 통보하는 수위검출부; 및 상기 콘센트부에 연결되고 인가되는 해당 제어신호에 의하여 저수조 내부의 유체를 배수관을 통하여 외부로 배출시키는 수중모터부; 를 포함할 수 있다.

상기 콘센트부는 상용전원을 입력하고 해당 제어신호에 의하여 상기 상용전원의 출력을 온 또는 오프상태로 스위칭하는 상용전원공급부; 상기 상용전원공급부에 접속하고 출력되어 소모되는 최대전류와 최소전류 값을 검출하여 갱신 기록하며 상기 최소전류 값이 상기 최대전류 값의 1/2000 배수를 초과하면 지정된 제 1 시간을 주기로 상기 상용전원공급부가 전원공급의 오프상태와 온상태를 반복하도록 해당 제어신호를 출력하고 감시하는 수위감시제어부; 상기 수위감시제어부의 해당 제어신호에 의하여 부하단에서 소모되는 전류 값을 검출하는 소모전류검출부; 상기 수위감시제어부의 해당 제어신호에 의하여 무선랜에 접속하고 사물인터넷에 연결되며 운용정보와 장애검출신호와 원격제어신호가 포함되어 이루어지는 통신신호를 송신하고 수신하는 무선랜통신부; 및 상기 수위감시제어부의 해당 제어신호에 의하여 상기 최소전류와 상기 최대전류와 상기 운용정보와 상기 장애검출신호와 상기 원격제어신호를 각각 할당된 영역에 기록하여 저장하는 데이터베이스부; 를 포함할 수 있다.

상기 수위검출부는 상기 저수조의 내부에 설치되며 내부가 비어 있는 원통형상을 하고 상측 끝단 부분이 상기 콘센트부의 하단면 일부분에 연결 형성되며 하측 끝단은 개방된 수심측정원통부; 상기 수심측정원통부의 내부에서 상기 저수조에 유입된 유체의 수면에 부유하여 상하 수직방향으로 이동하되 중심 내부에 금속체를 구비하고 외부면 전체에는 유체속에서 부력을 발생하는 부유물질로 둘러쌓인 부표수단; 상기 수심측정원통부의 외주면 상측 일부분에 설치되어 상기 부표수단이 근접한 상태를 검출하는 제 1 비접촉금속센서: 상기 수심측정원통부의 외주면 하측 일부분에 설치되어 상기 부표수단이 근접한 상태를 검출하는 제 2 비접촉금속센서: 및 상기 수심측정원통부의 하측 끝단 개방부분에 설치되고 유체의 유입은 자유로우면서 이물질의 유입을 차단하는 그물망; 을 포함할 수 있다.

상기 콘센트부는 상기 수중모터부, 상기 제 1 비접촉금속센서, 상기 제 2 비접촉금속센서가 각각 소모하는 최소전류와 최대전류의 값을 각각 검출하여 데이터베이스부의 할당된 영역에 각각 기록 저장하며 상기 최소전류와 최대전류의 값을 각각 갱신기록 관리하고, 상기 검출된 최소전류 값이 상기 데이터베이스부에 기록된 해당 최소전류 값의 2 배수 이상이면 장애발생 신호를 생성하여 무선랜에 의한 사물인터넷으로 원격접속된 저수조관리본부에 통보하고 제 1 시간 주기로 상용전원의 공급과 차단을 반복하며, 상기 상용전원의 공급과 차단을 반복하는 시간이 제 2 시간을 초과하면 상기 무선랜에 의한 사물인터넷으로 원격접속된 저수조관리본부에 통보하고 상용전원의 공급을 차단하는 구성으로 이루어질 수 있다.

상기 콘센트부는 상기 검출된 최소전류 값이 상기 데이터베이스부에 기록된 해당 최대전류 값의 1/2000 배수를 초과하면 장애발생 신호를 생성하여 무선랜에 의한 사물인터넷으로 원격접속된 저수조관리본부에 통보하고, 제 1 시간 주기로 상용전원의 공급을 차단하며, 상기 상용전원의 공급과 차단을 반복하는 시간이 제 2 시간을 초과하면 상기 무선랜에 의한 사물인터넷으로 원격접속된 저수조관리본부에 통보하고 상용전원의 공급을 차단하는 구성으로 이루어질 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 저수조의 수위를 검출하는데 있어서 저수조 내부에 누설전류가 흐르지 않도록 하면서 저수조 내부에 흐르는 누설전류를 감시하여 허용범위를 초과하지 않도록하므로 안전사고를 방지하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 저수조에 설치된 각종 장비의 대기전력을 감시하여 불필요하게 낭비되지 않도록 차단하므로 전력소비를 줄이는 장점이 있다.

한편, 상기와 같은 구성의 본 발명은 저수조의 수위를 검출하는 센서가 이물질과 누설전류에 의하여 오동작 되지 않고 좁은 공간과 수심이 깊은 곳에서 사용하며 수명이 길고 검출된 장애신호를 사물인터넷에 연결된 원격지에 자동 전송하여 대기전력을 차단하는 등의 필요한 조치가 신속하게 이루어지는 장점이 있다.

도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 것으로 저수조의 수위 검출을 누설전류로 검출하는 장치의 기능 구성도,
도 2 는 종래기술의 일 실시 예에 의한 것으로 콘센트의 대기전력을 차단하는 장치를 설명하는 기능 구성도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터의 시스템 구성 설명도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 콘센트부의 상세 기능 구성 설명도,
그리고
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터의 운용방법을 설명하는 순서도 이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하의 설명에서 검출과 측정은 같은 의미로 사용하기로 하고, 문맥에 적합하게 선택적으로 기재하기로 한다.

도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터의 시스템 구성 설명도 이고, 도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 콘센트부의 상세 기능 구성 설명도 이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터의 운용방법을 설명하는 순서도 이다.

전기협회가 정한 ‘전기설비 기술기준’ 제27조(전선로의 전선 및 절연성능) 제3항에 의하면 ‘저압전선로 중 절연 부분의 전선과 대지 사이 및 전선의 심선 상호 간의 절연저항은 사용전압에 대한 누설전류가 최대 공급전류의 1/2000을 넘지 않도록 하여야 한다.’라고 기재되어 있어 상시 관리되어야 하는 누설전류 값의 기준이 제시되어 있으며, 본 발명에서도 이러한 누설전류의 관리기준을 적용하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터(900)의 시스템 구성을 설명하면 콘센트부(1000), 수위검출부(2000), 수중모터부(3000), 저수조(4000), 저수조관리본부(5000)를 포함하는 구성이다.

콘센트부(1000)는 상용전원(AC)을 입력하고 접속된 장비를 통하여 흐르는 누설전류를 감시하면서 대기전력을 차단하며 무선랜에 의한 사물인터넷에 연결되는 구성이다. 콘센트부(1000)는 일반적인 멀티탭과 유사할 수 있으며 각 장비에 구비된 플러그가 삽입되는 플러그삽입부가 형성되며 도면에서는 플러그삽입부를 도시하지 않기로 한다. 여기서 부하를 부하단으로 설명할 수 있으며 부하(부하단)에는 상용전원이 공급되어 동작하는 장비가 접속되는 것으로 설명한다.

일반적으로 사물인터넷(IoT)은 인터넷(internet)의 말단장비로 센서(장치)가 연결되는 구성이며, 원격으로 접속된 각 센서(sensor)가 검출한 정보를 확보하거나 센서를 원격으로 제어하는 개념이고 기존의 인터넷보다 한 단계 발전된 시스템 구성을 의미한다.

상용전원은 일반적으로 교류(AC) 전원이고 상업적으로 공급되며 직류(DC)와 대응된다.

콘센트부(1000)는 상용전원공급부(1010)와 수위감시제어부(1020)와 소모전류검출부(1030)와 무서랜통신부(1040)와 데이터베이스(DB : database)부(1050)를 포함한다. 또한, 콘센트부(1000)는 제 1 비접촉금속센서(2030)와 제 2 비접촉금속센서(2040)와 수중모터부(3000)에 각각 연결되며 도면에 도시되지 않은 전등, 냉난방장치, 환기장치, 보일러 등에 연결될 수 있음은 매우 당연하다.

상용전원공급부(1010)는 AC의 상용전원을 입력하고 해당 제어신호에 의하여 상용전원의 출력을 온(on) 상태로 공급하거나 또는 오프(off) 상태로 공급을 차단하는 스위칭(switching) 처리한다. 즉, 상용전원공급부(1010)는 수위감시제어부(1020)의 해당 제어신호에 의하여 상용전원을 부하측에 공급하거나 차단한다.

수위감시제어부(1020)는 상용전원공급부(1010), 소모전류검출부(1030), 무선랜통신부(1040), 데이터베이스부(1050), 제 1 비접촉금속센서(2030), 제 2 비접촉금속센서(2040), 수중모터부(3000)가 포함되고, 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터(900)를 구성하는 각 기능부에 각각 접속하며 해당 제어신호를 출력하여 제어하고 해당 운용상태를 각각 감시한다.

수위감시제어부(1020)는 소모전류검출부(1030), 제 1 비접촉금속센서(2030), 제 2 비접촉금속센서(2040), 수중모터부(3000)를 감시하면서 상용전원공급부(1010)가 출력하여 공급되고 소모되는 각각의 최대전류와 최소전류 값을 검출하여 데이터베이스부의 할당된 영역에 각각 기록 저장하고 추가 검출된 갱신된 값이 기록 저장되도록 관리한다. 이때, 수위감시제어부(1020)는 검출된 최소전류 값이 데이터베이스부(1050)에 저장된 해당 최소전류값의 2 배수를 초과하는 값으로 분석되면 해당되는 경보(경고)신호를 생성하고 무선랜통신부(1040)를 경유하여 원격지에 위치한 저수조관리본부(400)에 접속하여 전송하므로 경보상황을 통보한다.

수위감시제어부(1020)는 각각 검출된 전류 값을 분석하여 최소전류 값이 해당 최대전류 값의 1/2000 배수를 초과하는 것으로 판단되면 지정된 제 1 시간을 주기로 상용전원공급부(1010)가 전원공급의 오프(off) 상태와 온(on) 상태를 반복하도록 해당 제어신호를 출력하고 감시한다. 이때, 수위감시제어부(1020)는 최소전류 값이 해당 최대전류 값의 1/2000 배수를 초과하는 것에 해당되는 경보(경고)신호를 생성하고 무선랜통신부(1040)를 경유하여 원격지에 위치한 저수조관리본부(400)에 접속하여 전송하므로 경보상황을 통보한다.

제 1 시간은 10 분 내지 30 분의 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값으로 정할 수 있으며 15 분으로 설정하는 것이 비교적 바람직하며 필요에 의하여 가감할 수 있음은 매우 당연하다.

한편, 설정된 제 1 시간을 주기로 전원공급의 오프(off) 상태와 온(on) 상태를 반복하는 것은 누설전류 또는 대기전압에 의한 피해를 최소화하면서 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터(900)에 장애가 발생하지 않고 오류 없이 정상적으로 운용되도록 하기 위함이다.

즉, 허용된 범위보다 큰 값의 누설전류가 계속 흐르는 경우 장애발생, 동작오류 또는 안전사고가 발생할 수 있고 또한, 대기전압이 계속 소모되는 경우에도 전원소모가 크게 발생하는 등의 문제를 최소화하면서 장치 전체가 주기적으로 정상적으로 운용되도록 하고, 경보신호를 주기적으로 계속 발생하여 저수조관리본부(5000)에 반복 통보하므로써 문제 해결을 촉구하게 된다.

한편, 수위감시제어부(1020)는 경보신호를 발생하며 제 1 시간 주기로 동작전원의 공급과 차단이 반복되는 과정을 제 2 시간 동안 지속하고, 제 2 시간이 경과하는 동안 복구되지 않거나 또는 저수조관리본부(5000)로부터 무시하거나 복구되었다고 하는 등의 대응되는 제어신호가 입력되지 않는 경우, 상용전원공급부(1010)를 제어하여 전원이 출력되지 않도록 제어하고 감시한다. 그러나 저수조관리본부(5000)로부터 대응되는 해당 제어신호가 입력되는 경우는 경보신호 발생 및 출력을 생략하고 정상 동작한다. 이때, 최종 검출(측정)된 값들을 데이터베이스부(1050)의 할당된 영역에 각각 갱신기록 저장할 수 있다.

소모전류검출부(1030)는 수위감시제어부(1020)의 해당 제어신호에 의하여 콘센트부(1000)에 구비된 플러그 삽입부에 플러그를 삽입한 장비 또는 부하단에서 소모되는 전류 값을 검출(측정)하여 수위감시제어부(1020)에 인가한다.

수위감시제어부(1020)는 소모전류검출부(1030)를 통하여 부하단에 접속된 장비에서 소모하는 최소전류, 최대전류, 대기전력을 각각 검출할 수 있게 된다.

소모전류검출부(1030)에 접속된 해당 부하(부하단, 장비)에서 소모되는 최소전류, 최대전류, 대기전력을 각각 검출하는 기술은 일반적으로 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

하나의 콘센트부(1000)는 일반적인 멀티탭과 유사하게 다수의 플러그 삽입부를 형성할 수 있으며, 이러한 경우 형성된 플러그삽입부의 숫자와 대응되는 숫자의 상용전원공급부(1010)와 소모전류검출부(1030)를 각각 구성할 수 있다.

무선랜통신부(1040)는 수위감시제어부(1020)의 해당 제어신호에 의하여 무선랜에 접속하고 사물인터넷(IoT)에 연결되며 운용정보, 장애검출신호, 경보신호, 원격제어신호, 데이터 등이 포함되어 이루어지는 통신신호를 송신하고 수신한다.

무선랜통신부(1040)는 저수조관리본부(5000)와 동일하게 와이파이, 블루투스, 비콘, 근거리통신(NFC), 지그비, 적외선 통신을 수행하는 기능부 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 기능부를 구비하고, 이와 같이 구비된 해당 기능부 중 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 동시에 구동하며, 구동된 기능부를 통하여 통신신호를 송신과 수신한다.

무선랜통신부(1040)는 입력된 통신신호를 단위 규격화된 프레임에 기재하여 저수조관리본부(5000)에 송신하거나 저수조관리본부(5000)로부터 수신한다.

상기의 프레임은 2 워드의 오버헤드 영역 필드, 30 워드의 신호영역 필드, 4 워드의 예비영역 필드, 4 워드의 오류검사 영역 필드가 순차적으로 구비되는 총 40 워드의 크기로 구성된다. 오버헤드 영역에는 데이터의 시작위치, 일련된 프레임의 순서번호, 기재된 전체 데이터의 비트 단위 숫자, 날자, 시간, 발신주소, 수신주소, 발신장비, 수신장비 등이 기재된다. 송수신할 통신신호를 30 워드의 신호영역에 모두 기재할 수 없는 경우 다음 순서로 일련된 프레임에 기재하는 방식으로 운영된다. 여기서 1 워드(word)는 10 바이트(byte)로 이루어지고 1 바이트(byte)는 10 비트(bit)로 이루어지는 구성으로 설명한다. 워드와 바이트와 비트는 디지털 신호의 단위이다.

이와 같이 규격화된 각 프레임 단위에 해당 통신신호를 기재하여 송신과 수신하는 것은 암호화와 복호화를 하면서 해당 정보를 불필요한 잡음과 부당한 해킹 등으로부터 보호할 수 있다.

즉, 무선랜통신부(1040)는 송신할 통신신호가 입력되면 상기의 프레임 단위로 암호화하고, 프레임 단위의 통신신호가 수신되면 복호화하여 필요한 통신신호를 추출한다. 한편, 저수조관리본부(5000)에서도 이러한 암호화와 복호화가 동일하게 발생된다.

데이터베이스부(1050)는 수위감시제어부(1020)의 해당 제어신호에 의하여 각 기능부로부터 검출된 해당 최소전류 및 최대전류, 운용정보, 장애검출신호, 원격제어신호 등을 각각 할당된 영역에 발생된 시간정보와 함께 기록하여 저장하고 갱신 기록한다.

수위검출부(2000)는 콘센트부(1000)의 하단면에 연결 형성되고 저수조(4000)의 내부에 설치되어 저수조(4000)에 유입된 유체에 의한 수위를 비접촉 상태로 검출하여 콘센트부(1000)에 통보하는 구성이다.

수위검출부(2000)는 수심측정원통부(2010), 부표수단(2020), 제 1 비접촉금속센서(2030), 제 2 비접촉금속센서(2040), 그물망(2050)을 포함하는 구성이다.

수심측정원통부(2010)는 저수조(4000)의 내부에 설치되며 내부가 비어 있는 원통형상을 하고 상측 끝단 부분이 콘센트부(1000)의 하단면 일부분에 연결 형성되며 하측 끝단은 개방된 구성이다.

부표수단(2020)은 수심측정원통부(2010)의 내부에서 저수조(4000)에 유입된 유체의 수면에 부유하여 상하 수직방향으로 이동하되 중심 내부에 금속체(2022)를 구비하고 외부면 전체에는 유체속에서 부력을 발생하는 부유물질(2024)로 둘러쌓이는 구성이다.

금속체(2022)는 자성에 반응하는 금속이고, 부유물질(2024)은 금속체(2022)의 외주면에 밀폐상태로 형성되어 금속체(2022)가 구비된 상태에서 물에 뜰 수 있도록 발포스티로폼, 발포우레탄 등이 포함되는 알 수 있는 재료 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어진다.

제 1 비접촉금속센서(2030)는 수심측정원통부(2010)의 외주면 상측 일부분에 설치되어 부표수단(2020)이 근접한 상태를 검출하고 콘센트부(1000)의 수위감시제어부(1020)에 통보한다.

제 1 비접촉금속센서(2030)와 수위감시제어부(1020)는 알에프아이디(RFID) 방식으로 무선 접속되는 것이 비교적 바람직하다. 즉, 수위감시제어부(1020)는 알에프아이디의 판독기 구성을 구비하고 제 1 비접촉금속센서(2030)는 알에프아이디의 태그 구성을 구비하는 것이 비교적 바람직하다. 여기서 주파수는 13.56 MHz를 사용하고 수동형 알에프아이디 방식을 사용하되 통신거리가 50 미터 이상으로 확장 개선된 방식을 사용한다. 알에프아이디 방식을 사용하는 것이 방수, 설치, 운용 및 유지보수에 편리하고 해당 비용이 절감된다. 한편, 필요에 의하여 NFC 방식 또는 유선으로 접속시킬 수도 있다.

제 2 비접촉금속센서(2040)는 수심측정원통부(2010)의 외주면 하측 일부분에 설치되어 부표수단(2020)이 근접한 상태를 검출하고 콘센트부(1000)의 수위감시제어부(1020)에 통보한다.

제 2 비접촉금속센서(2040)와 수위감시제어부(1020)의 접속 방식은 제 1 비접촉금속센서(2030)와 수위감시제어부(1020)의 접속 방식과 동일하므로 중복 설명을 생략하기로 한다.

제 1 비접촉금속센서(2030)와 제 2 비접촉금속센서(2040)가 알에프아이디(RFID) 방식으로 구동되는 경우 무선신호가 송수신되는 안테나를 수심측정원통부(2010)의 내측면에서 각각 최대 수심보다 높은 위치에 노출되도록 고정 설치할 수 있다. 한편, 수심측정원통부(2010)의 외측면에 최대 수심보다 높은위치에서 노출되도록 고정 설치하거나 플로팅 방식으로 노출되도록 설치할 수도 있고 일반적으로 알 수 있거나 예상되는 새로운 기술이 적용될 수 있음은 매우 당연하다.

한편, 제 1 비접촉금속센서(2030)와 제 2 비접촉금속센서(2040)는 수중에서 신호전달이 가능한 레이전 신호 또는 특정한 파장의 단색광 신호를 이용하여 콘센트부(1000)와 무선접속하여 무선통신할 수도 있다.

또한, 제 1 비접촉금속센서(2030)와 제 2 비접촉금속센서(2040)를 수심측정원통부(2010)의 외측면에 부착 설치하고 도면에 상세히 도시하지 아니한 보호피막원통부를 추가 설치하여 수심측정원통부(2010)의 외측면과 제 1 비접촉금속센서(2030)와 제 2 비접촉금속센서(2040)를 수밀 상태로 밀폐하면서 콘센트부(1000)와 무선전파신호가 송수신되도록 구성할 수도 있다.

제 1 비접촉금속센서(2030)와 제 2 비접촉금속센서(2040)를 아이디(ID)에 의하여 구분할 수 있음은 알에프아이디 방식에서 매우 일반적인 기술이다.

그물망(2050)은 수심측정원통부(2010)의 하측 끝단 개방부분에 설치되고 유체가 수심측정원통부(2010)의 내부로 자유롭게 유입되도록 하면서 이물질의 유입을 차단한다.

수중모터부(3000)는 수중모터(3010)와 배수관(3020)으로 이루어지며, 콘센트부(1000)에 연결되고 콘센트부(1000)로부터 인가되는 동작전원과 해당 제어신호에 의하여 저수조(4000)의 내부에 유입된 유체를 콘센트부(1000)의 제어신호로 동작하는 수중모터(3010)의 구동에 의하여 배수관(3020)을 통하여 외부로 배출시킨다. 저수조(4000)에는 급수관(3030)을 통하여 외부로부터 유체가 유입될 수 있다.

저수조(400)는 원형, 사각형을 포함하는 다각형상 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 하고 내부가 비어 있어 유체를 저장할 수 있는 함체이며 플라스틱, 목재, 석재, 콘크리트, 금속재, 비닐재 등과 같이 알 수 있는 재료 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어진다.

저수조관리본부(5000)는 콘센트부(1000)와 무선랜에 의한 사물인터넷(IoT) 방식으로 접속하고 상기의 통신신호를 송신과 수신한다. 저수조관리본부(5000)는 컴퓨터로 이루어지고 필요한 조치를 신속하게 이루어지도록 해당 제어명령을 입력하는 관리자가 있을 수 있으며 프로그램에 의하여 자동 처리될 수도 있다.

한편, 저수조관리본부(5000)는 콘센트부(1000)에 수위관리앱을 최신버전으로 다운로드시켜 설치 운용시키고, 수위관리앱의 운용에 의하여 상호 통신신호를 송신고 수신할 수 있다.

첨부된 도 5 를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터의 운용방법을 상세히 설명한다.

콘센트부(1000), 수위검출부(2000), 수중모터부(3000), 저수조(4000), 저수조관리본부(5000)로 이루어지고 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터의 운용방법은 콘센트부에 의하여 수위관리앱이 설치되어 있는지를 판단한다(S110). 이러한 판단은 수위관리앱을 운용하는 해당 제어명령이 입력되므로써 이루어질 수 있다.

앱(App)은 응용(Application) 프로그램의 일종이며 어플(appl)로도 호칭되고 있고, 다양한 응용분야에 적합하게 개발되어 사용되므로 응용분야에서 쉽게 호칭할 수 있는 이름이 주어지는 것이 일반적이다.

상기의 앱은 응용분야가 수위관리이므로 수위관리앱으로 호칭하기로 하고, 이하의 설명에서 앱으로 기재할 수 있다.

콘센트부는 앱이 설치되지 않은 것으로 판단되면 저수조관리본부에 무선랜으로 접속하고 수위관리앱을 스트리밍 방식으로 다운로드받아 할당된 영역에 저장하고 운용상태로 설치한다(S120).

콘센트부는 활성화 상태로 운용되는 앱에 의하여 각 센서기능부 또는 동작 기능부로부터 최소전류값과 최대전류값을 각각 검출하고 할당된 영역에 기록하며 더 낮은 최소전류값 또는 더 높은 최대전류값이 검출되면 갱신하여 기록 관리한다(S130). 이때, 검출된 일자와 시간 정보를 연계시켜 함께 기록한다.

콘센트부는 검출된 최소전류의 값을 분석하고 이전 단계에서 기록된 최소전류값의 2 배수에 해당하는 전류값이 검출되는 것으로 판단되면(S140), 누설전류가 흐르는 것으로 판단하면서 무선랜을 경유하여 사물인터넷 접속된 저수조관리본부에 통보한다.

여기서 통보하는 정보에는 검출된 전류의 값과 분석된 배수의 결과가 포함되는 경고(경보) 신호이다. 이와 동시에 콘센트부는 제 1 시간 주기로 상용전원의 공급을 차단하는 오프(off) 상태가 설정되도록 제어하고 다시 공급하는 온(on) 상태가 설정되도록 제어하는 과정을 반복한다(S150).

콘센트부는 검출된 최소전류 값과 기록되어 저장된 최대전류 값을 분석하고, 최소전류 값이 최대전류값의 1/2000을 초과하는지 판단한다(S160).

콘센트부에 의하여 검출된 최소전류 값이 기록 저장된 최대전류 값의 1/2000을 초과하는 것으로 판단되면, 무선랜을 경유하여 사물인터넷 접속된 저수조관리본부에 통보한다.

여기서 통보하는 정보에는 검출된 전류의 값과 분석된 배수의 결과가 포함되는 경고(경보) 신호이다. 이와 동시에 콘센트부는 제 1 시간 주기로 상용전원의 공급을 차단하는 오프(off) 상태가 설정되도록 제어하고 다시 공급하는 온(on) 상태가 설정되도록 제어하는 과정을 반복한다(S170).

콘센트부는 상기와 같이 경보신호가 발생되는 장애상황이 복구되는 신호가 입력되는지를 제 2 시간 동안 반복하여 확인한다(S180).

여기서 제 1 시간 값과 제 2 시간 값과 의미에 대하여는 이미 설명하였으므로 중복 설명을 생략하기로 한다.

콘센트부에 의하여 제 2 시간 동안 복구되는 신호가 입력되지 않은 것으로 판단되면 해당 기능부에 상용전원의 공급을 차단하도록 설정하므로 대기전력의 소모를 방지한다.

그러므로 상기와 같은 구성의 본 발명은 저수조의 수위를 검출하는데 있어서 저수조 내부에 누설전류가 흐르지 않도록 하면서 저수조 내부에 흐르는 누설전류를 감시하여 허용범위를 초과하지 않도록하므로 안전사고를 방지하는 장점과 저수조에 설치된 각종 장비의 대기전력을 감시하여 불필요하게 낭비되지 않도록 차단하므로 전력소비를 줄이는 장점이 있다.

한편, 상기와 같은 구성의 본 발명은 저수조의 수위를 검출하는 센서가 이물질과 누설전류에 의하여 오동작 되지 않고 좁은 공간과 수심이 깊은 곳에서 사용하며 수명이 길고 검출된 장애신호를 사물인터넷에 연결된 원격지에 자동 전송하여 대기전력을 차단하는 등의 필요한 조치가 신속하게 이루어지도록 하는 장점이 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

900 : 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터
1000 : 콘센트부 1010 : 상용전원공급부
1020 : 수위감시제어부 1030 : 소요전류검출부
1040 : 무선랜통신부 1050 : 데이터베이스부
2000 : 수위검?z주 2010 : 수심측정원통부
2020 : 부표수단 2030 : 제 1 비접촉금속센서
2040 : 제 2 비접촉금속센서 2050 : 그물망
3000 : 수중모터부 3010 : 수중모터
3020 : 배수관 3030 : 급수관
4000 : 저수조 5000 : 저수조관리본부

Claims

상용전원을 입력하고 접속된 장비를 통하여 흐르는 누설전류를 감시하면서 대기전력을 차단하며 무선랜에 의한 사물인터넷에 연결되는 콘센트부;
상기 콘센트부의 하단면에 연결 형성되고 저수조의 내부에 설치되어 수위를 비접촉 상태로 검출하며 상기 콘센트부에 통보하는 수위검출부; 및
상기 콘센트부에 연결되고 인가되는 해당 제어신호에 의하여 저수조 내부의 유체를 배수관을 통하여 외부로 배출시키는 수중모터부; 를 포함하는 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터.
제 1 항에 있어서,
상기 콘센트부는
상용전원을 입력하고 해당 제어신호에 의하여 상기 상용전원의 출력을 온 또는 오프상태로 스위칭하는 상용전원공급부;
상기 상용전원공급부에 접속하고 출력되어 소모되는 최대전류와 최소전류 값을 검출하여 갱신 기록하며 상기 최소전류 값이 상기 최대전류 값의 1/2000 배수를 초과하면 지정된 제 1 시간을 주기로 상기 상용전원공급부가 전원공급의 오프상태와 온상태를 반복하도록 해당 제어신호를 출력하고 감시하는 수위감시제어부;
상기 수위감시제어부의 해당 제어신호에 의하여 부하단에서 소모되는 전류 값을 검출하는 소모전류검출부;
상기 수위감시제어부의 해당 제어신호에 의하여 무선랜에 접속하고 사물인터넷에 연결되며 운용정보와 장애검출신호와 원격제어신호가 포함되어 이루어지는 통신신호를 송신하고 수신하는 무선랜통신부; 및
상기 수위감시제어부의 해당 제어신호에 의하여 상기 최소전류와 상기 최대전류와 상기 운용정보와 상기 장애검출신호와 상기 원격제어신호를 각각 할당된 영역에 기록하여 저장하는 데이터베이스부; 를 포함하는 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 수위검출부는
상기 저수조의 내부에 설치되며 내부가 비어 있는 원통형상을 하고 상측 끝단 부분이 상기 콘센트부의 하단면 일부분에 연결 형성되며 하측 끝단은 개방된 수심측정원통부;
상기 수심측정원통부의 내부에서 상기 저수조에 유입된 유체의 수면에 부유하여 상하 수직방향으로 이동하되 중심 내부에 금속체를 구비하고 외부면 전체에는 유체속에서 부력을 발생하는 부유물질로 둘러쌓인 부표수단;
상기 수심측정원통부의 외주면 상측 일부분에 설치되어 상기 부표수단이 근접한 상태를 검출하는 제 1 비접촉금속센서:
상기 수심측정원통부의 외주면 하측 일부분에 설치되어 상기 부표수단이 근접한 상태를 검출하는 제 2 비접촉금속센서: 및
상기 수심측정원통부의 하측 끝단 개방부분에 설치되고 유체의 유입은 자유로우면서 이물질의 유입을 차단하는 그물망; 을 포함하는 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터.
제 3 항에 있어서,
상기 콘센트부는
상기 수중모터부, 상기 제 1 비접촉금속센서, 상기 제 2 비접촉금속센서가 각각 소모하는 최소전류와 최대전류의 값을 각각 검출하여 데이터베이스부의 할당된 영역에 각각 기록 저장하며 상기 최소전류와 최대전류의 값을 각각 갱신기록 관리하고,
상기 검출된 최소전류 값이 상기 데이터베이스부에 기록된 해당 최소전류 값의 2 배수 이상이면 장애발생 신호를 생성하여 무선랜에 의한 사물인터넷으로 원격접속된 저수조관리본부에 통보하고 제 1 시간 주기로 상용전원의 공급과 차단을 반복하며,
상기 상용전원의 공급과 차단을 반복하는 시간이 제 2 시간을 초과하면 상기 무선랜에 의한 사물인터넷으로 원격접속된 저수조관리본부에 통보하고 상용전원의 공급을 차단하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터.
제 4 항에 있어서,
상기 콘센트부는
상기 검출된 최소전류 값이 상기 데이터베이스부에 기록된 해당 최대전류 값의 1/2000 배수를 초과하면 장애발생 신호를 생성하여 무선랜에 의한 사물인터넷으로 원격접속된 저수조관리본부에 통보하고, 제 1 시간 주기로 상용전원의 공급을 차단하며,
상기 상용전원의 공급과 차단을 반복하는 시간이 제 2 시간을 초과하면 상기 무선랜에 의한 사물인터넷으로 원격접속된 저수조관리본부에 통보하고 상용전원의 공급을 차단하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 누설전류 감시기능을 구비한 대기전력 차단 안전감시 콘센터.