KR20170114137A - 수질측정용센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 센서를 콘트롤러와 케이블로 연결하는 방식을 탈피하여 센서의 측정 구동에 필요한 전기를 자체적으로 공급하고 측정신호를 무선으로 전송할 수 있어 시공성 및 관리성을 향상시키는 수질측정용센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전소, 사물인터넷, 폐수, 초 순수 설비라인이나 양식장, 양어장, 스마트 팜(Smart Farm) 등 각종 수질 분야에 적용되어 수질의 특성을 측정하는 측정부가 센서몸체의 하부에 형성된 수질측정용센서에 전지를 이용해 전기를 공급받거나 태양광, 소음, 진동, 풍력, 전파 중 1종 또는 2종 이상을 이용하여 전기로 변환하여 전기를 공급하며, 상기 측정부의 측정신호를 무선 방식으로 송출하도록 구성하여; 구조적 형태나 측정 항목이 다른 여러 형태의 센서에 전기를 자체 생산하여 센서 구동에 필요한 전기를 공급하며 측정신호를 무선으로 송출할 수 있도록 하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 수질측정용센서에 관한 것으로, 특히 별도의 콘트롤러와 유선으로 연결하지 않도록 개선한 센서에 자체적으로 전기를 공급하고 측정값 표시를 위해 무선통신이 가능하도록 하는 수질측정용센서에 관한 것이다.
일반적으로 심각한 환경오염으로 인해 수질이나 대기 오염원에 대한 측정과 제거에 대한 연구가 필수불가결하며, 또한 활발히 진행되고 있다.
그 중 인간과 모든 생명체의 근원이 되는 물의 오염 정도의 측정과 개선이 무엇보다 중요한데, 수질 오염을 판단하기 위해서는 수질환경의 생물학적 특성, 부유물 내의 미량원소와 같은 화학적 특성 그리고 물의 색깔, 냄새, 탁도 등의 물리적 특성을 측정하기 위하여 수질측정용센서가 이용된다.
이러한, 수질측정용센서는 수중에 녹아 있는 물질의 농도를 측정하기 위해서 어떤 수단을 사용하여 화학량을 전기신호로 변환하여 검지하는 장치이다.
기존 수질측정용센서는 일반적으로 센서몸체의 하부에는 측정할 항목에 맞게 제작된 측정부가 형성되어 측정부를 수질체 침적시킨 후 센서에 연결된 케이블을 측정값을 나타내기 위하여 수 미터(M)에서 수십(M)의 거리에 위치하는 콘트롤러에 연결하여 측정을 위한 구동 전기와 측정부의 측정신호를 전달하도록 구성된다.
이후, 진보된 기술로는 사물인터넷을 이용하여 수질의 다양한 특성을 측정할 수 있는 기술은 대한민국 공개번호 특2002-0008628호(원격 수질 측정에 의한 감시 및 제어시스템), 공개번호 제10-2005-0015226호(실시간 어장정보 제공시스템 및 방법)가 제안되었다.
이러한, 종래 기술에 따른 원격 수질 측정에 의한 감시 및 제어시스템은 수질의 상태를 측정하기 위하여 다수 지점에 설치되어 수소이온농도, 용존산소, 전기전도도, 탁도 등 수질 관련데이터를 검출하는 센서를 포함하는 감지기; 상기 감지기에서 검출된 데이터를 수집 및 계측하는 현장콘트롤러; 및 상기 현장콘트롤러에서 계측된 데이터를 전송하기 위한 송신수단을 포함하는 적어도 하나의 현장계측시스템과 상기 현장계측시스템으로부터 전송된 데이터를 수신하는 송신수단; 상기 수신된 계측 데이터를 실시간으로 소정의 프로그램에 따라 기준값과 비교하여 그 결과를 공중망을 통하여 적어도 하나의 사업장 또는 사용자의 컴퓨터로 전송하는 중앙제어시스템을 포함하는 구성이다.
이때, 종래 기술에 따른 원격 수질 측정에 의한 감시 및 제어시스템은 센서를 포함하는 감지기와 현장콘트롤러는 케이블로 연결되어 있으며, 감지기는 현장콘트롤러와 케이블로 연결되어 측정시 필요한 구동 전기를 전달받으며 측정신호를 유선으로 전송한다.
그러나, 종래 기술에 따른 원격 수질 측정에 의한 감시 및 제어시스템은 센서를 포함하는 감지기와 현장콘트롤러가 케이블로 연결되어 있어 케이블의 설치 시공에 많은 작업 시간이 소요되며 협소한 공간일 경우 작업 여건이 어려운 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술에 따른 원격 수질 측정에 의한 감시 및 제어시스템은 감지기의 센서는 현장콘트롤러와 연결된 케이블로 연결되어 설치 장소에 제약을 많이 받으며 케이블의 단선이나 현장콘트롤러에 이상이 발생할 경우 원활한 전원공급이나 측정값을 전송할 수 없는 문제점이 있었다.
아울러, 종래 기술에 따른 원격 수질 측정에 의한 감시 및 제어시스템은 감지기의 측정 아날로그 신호를 디지털 신호로 표시하기 위해서는 반드시 현장콘트롤러를 통해서만 이루어지는 단적인 문제점이 있었다.
더불어, 종래 기술에 따른 원격 수질 측정에 의한 감시 및 제어시스템은 감지기와 현장콘트롤러를 수 미터에서 수십 미터 길이의 케이블로 연결함으로써 측정현장에서 작동하는 전동기, 발전기, 모터 등 각종 전기 구동 장치의 작동시 발생하는 전자기파에 의한 간섭이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술에 따른 원격 수질 측정에 의한 감시 및 제어시스템은 감지기와 현장콘트롤러를 케이블로 연결함으로써 연결단자대 부분에서 선간 간섭이 발생하여 측정값에 영향을 주는 문제점이 있었다.
그리고, 종래 기술에 따른 원격 수질 측정에 의한 감시 및 제어시스템은 다양한 수질의 측정을 측정하는 센서마다 시스템을 새롭게 구현해야 하는 문제점이 있었다.
이로 인하여, 수질측정용센서의 구조를 간편히 개선한 후 설치 및 해체할 수 있어 수리나 교환이 용이하고, 측정에 필요한 전기를 생성시켜 구동함으로써 설치 장소에 제약과 케이블 시공이 불필요하며, 전기의 차단에 무관하게 지속적인 측정상태를 유지할 수 있고, 콘트롤러와 무선통신을 이용하여 측정신호를 전송함으로써 외부 간섭에 영향 없이 안정화된 측정값의 표시가 가능하도록 개선된 수질측정용센서가 절실히 요구되는 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 구조적 형태나 측정 항목이 다른 여러 가지의 센서에 전기를 자체 생산하도록 형성하여 센서 구동에 필요한 전기를 공급하며 측정신호를 무선으로 송출할 수 있도록 하는 측정센서를 제공하는데 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 디지털방식으로 측정값을 표시하는 콘트롤러와 직접 연결되지 않고 센서에서 측정신호를 직접 전달받아 전송함으로써 센서 종류에 제약받지 않고 다양한 표시장치를 이용할 수 있도록 하는 데 있다.
더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 지속적인 전원공급수단에 연결되지 않고 독립적으로 센서와 결함 해체되며 센서로의 자체 생산 전기 공급과 측정신호를 전송하기 위한 케이블이 필요하지 않게 되어 센서의 시공현장에서 별도의 케이블이 요구하지 않도록 하는 데 있다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 국가 및 제작사마다 다른 통신방식에 따른 제약을 해소 위하여 무선통신모듈을 선택할 수 있도록 하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 센서가 설치되는 환경 여건에 따라 원활한 통신을 위하여 다양한 채널을 선택할 수 있도록 하는 데 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 센서몸체에 표시부를 형성하여 각종 상태를 쉽게 파악할 수 있으며 램프와 부저로 사용자가 쉽게 동작 여부를 알 수 있도록 하는 데 있다.
더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 별도의 배터리나 화학전지를 이용하여 전기를 공급받을 수도 있으며, 별도로 전기를 축전시켜 사용할 수 있도록 하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 수단은 다양한 형태의 센서에 맞게 제작이 가능함으로써 해체와 분리가능한 일체의 형태로 조립되도록 하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 발전소, 사물인터넷, 폐수, 초 순수 설비라인이나 양식장, 양어장, 스마트 팜(Smart Farm) 등 각종 수질 분야에 적용되어 수질의 특성을 측정하는 측정부가 센서몸체의 하부에 형성된 수질측정용센서에 전지를 이용해 전기를 공급받거나 태양광, 소음, 진동, 풍력, 전파 중 1종 또는 2종 이상을 이용하여 전기로 변환하여 전기를 공급하며, 상기 측정부의 측정신호를 무선 방식으로 송출하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 무정전 수질측정용센서를 제공한다.
이상에서와 같이 본 발명은 구조적 형태나 측정 항목이 다른 여러 형태의 센서에 전기를 자체 생산하여 센서 구동에 필요한 전기를 공급하며 측정신호를 무선으로 송출할 수 있도록 하는 효과가 있다.
그리고, 디지털방식으로 측정값을 표시하는 콘트롤러와 직접 연결되지 않고 센서에서 측정신호를 직접 전달받아 전송함으로써 센서 종류에 제약받지 않고 다양한 표시장치를 이용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
더불어, 센서로의 전원 공급과 측정신호를 전송하기 위한 케이블이 필요하지 않게 되어 센서의 시공현장에서 별도의 케이블이 요구하지 않아 설치시간 및 설치비용의 절약과 시공이 간단한 효과가 있다.
아울러, 국가나 제작사마다 다른 통신방식에 따른 제약을 해소 위하여 무선통신모듈을 선택할 수 있으며, 센서가 설치되는 환경 여건에 따라 원활한 통신을 위하여 다양한 채널을 선택할 수 있어 통신장애가 발생하지 않는 효과가 있다.
그리고, 센서몸체에 표시부를 형성하여 각종 상태를 쉽게 파악할 수 있으며 램프와 부저로 사용자가 쉽게 동작 여부를 식별할 수 있는 효과가 있다.
더불어, 별도의 배터리나 화학전지를 이용하여 전기를 공급받을 수도 있으며, 별도로 전기를 축전시켜 사용함으로써 예비전기으로 이용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 다양한 형태의 센서에 맞게 제작이 가능함으로써 해체와 분리가능한 일체의 형태로 조립되어 동종 센서와 호환성이 증대되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수질측정용센서(100A)를 나타낸 전체 구성 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 수질측정용센서(100A)를 나타낸 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 수질측정용센서(100A)를 나타낸 종단면도,
도 4는 유리형태의 센서몸체로 형성된 수질측정용센서와 무정전송출기의 분해사시도,
도 5에서 도면 a는 원통 형태의 무정전송출기 케이스를 나타낸 사시도, 도면 b는 경사형 설치면을 형성한 무정전송출기 케이스를 나타낸 사시도, 도면 c는 원통 형태이며 중앙이 일부분 제거된 무정전송출기 케이스를 나타낸 사시도,
도 6에서 도면 a, b, c, d, e, f는 순차적으로 쏠라셀, 광전수신기, 피에조소자, 진동소자, 풍력소자, 정전압소자로 이루어지는 전기발생부가 무정전송출기의 케이스에 설치된 예시도,
도 7은 무정전송출기의 케이스에 입출력부가 형성된 예시 사시도,
도 8은 무정전송출기의 케이스에 표시창, 표시램프, 부저, 모듈선택부, 채널선택부가 형성된 예시 사시도,
도 9에서 도면 a 및 b는 본 발명에 따른 수질측정용센서(100B)를 나타낸 사시도 및 종 단면도,
도 10 및 도 11은 수질측정용센서(100A)(100B)의 구성도,
도 12는 본 발명에 따른 수질측정용센서(100A)의 측정신호 송출시 중계기를 이용하는 예시도,
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 수질측정용센서(100A)(100B)를 이용한 사용상태도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수질측정용센서(100A)를 나타낸 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 수질측정용센서(100A)를 나타낸 종단면도,
도 4는 유리형태의 센서몸체로 형성된 수질측정용센서와 무정전송출기의 분해사시도,
도 5에서 도면 a는 원통 형태의 무정전송출기 케이스를 나타낸 사시도, 도면 b는 경사형 설치면을 형성한 무정전송출기 케이스를 나타낸 사시도, 도면 c는 원통 형태이며 중앙이 일부분 제거된 무정전송출기 케이스를 나타낸 사시도,
도 6에서 도면 a, b, c, d, e, f는 순차적으로 쏠라셀, 광전수신기, 피에조소자, 진동소자, 풍력소자, 정전압소자로 이루어지는 전기발생부가 무정전송출기의 케이스에 설치된 예시도,
도 7은 무정전송출기의 케이스에 입출력부가 형성된 예시 사시도,
도 8은 무정전송출기의 케이스에 표시창, 표시램프, 부저, 모듈선택부, 채널선택부가 형성된 예시 사시도,
도 9에서 도면 a 및 b는 본 발명에 따른 수질측정용센서(100B)를 나타낸 사시도 및 종 단면도,
도 10 및 도 11은 수질측정용센서(100A)(100B)의 구성도,
도 12는 본 발명에 따른 수질측정용센서(100A)의 측정신호 송출시 중계기를 이용하는 예시도,
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 수질측정용센서(100A)(100B)를 이용한 사용상태도이다.
이에 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수질측정용센서는 발전소, 사물인터넷, 폐수, 초 순수 설비라인이나 양식장, 양어장, 스마트 팜(Smart Farm) 등 각종 수질 분야에 적용되어 수질의 특성을 측정하는 측정부(11)가 센서몸체(12)의 하부에 형성된 수질측정용센서(10)에 전지를 이용해 전기를 공급받거나 태양광, 소음, 진동, 풍력, 전파 중 1종 또는 2종 이상을 이용하여 전기로 변환하여 전기를 공급하며, 상기 측정부(11)의 측정신호를 무선 방식으로 송출하도록 수질측정용센서(10)의 상부로 결합되는 무정전송출기(20)로 구성되는 무정전측정장치(100A); 수질의 특성을 측정하는 측정부(11)가 센서몸체(12)의 하부에 형성된 수질측정용센서(10)에 전지를 이용해 전기를 공급받거나 태양광, 소음, 진동, 풍력, 전파 중 1종 또는 2종 이상을 이용하여 전기로 변환하여 전기를 공급하며, 상기 측정부(11)의 측정신호를 무선 방식으로 송출하도록 수질측정용센서(10)에 형성하여 무정전센서(30)로 구성되는 무정전측정장치(100B)로 구성한다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 무정전측정장치(100A)의 무정전송출기(20)에 결합되는 수질측정용센서(10)는 센서몸체(12) 상부면이나 유리재질로 형성된 센서몸체(12)의 상부에 결합되는 센서캡(17)의 상부면에 다수 개로 형성되는 전극단자(13)에 결합되는 대응전극(21)이 하부면에 형성된 케이스(22)를 형성한다.
그리고, 상기 수질측정용센서(10)의 센서몸체(12) 상부 외주면에는 니은자 형상의 체결홈(14)을 형성하고, 상기 체결홈(14)에 결합하기 위하여 무정전송출기(20)의 케이스(22) 하부 끝단 내주면에는 체결돌기(23)를 형성하여, 상기 체결홈(14)에 체결돌기(23)를 끼움 한 후 센서몸체(12)와 케이스(22)를 서로 반대로 회전시키면서 체결되도록 구성하다.
이러한, 상기 수질측정용센서(10)와 무정전송출기(20)를 결합시 센서몸체(12)와 케이스(22)에 각각 형성되는 전극단자(13)와 대응전극(21)의 접점을 위하여 단순한 끼움방식, 나선체결방식, 별도의 커플러를 이용하는 다양한 방식으로 수분이 침투하지 않도록 수밀성을 확보하는 구조일 경우 변경 적용이 가능할 것이다.
더불어, 상기 케이스(22)는 상부면에 설치면(24)을 형성하는 원통 형상이나 상부에 경사진 설치면(24)을 형성하는 원통형상이나 길이방향 중앙 부분이 일부분 제거된 디귿자 형태로 상부면에 설치면(24)을 형성하는 원통형상 중 하나로 형성하는데, 상기 케이스(22)는 직육면체나 원판형태 등 수질측정용센서(10)가 설치되는 현장 환경을 고려하여 다양한 형태로 구성할 수 있다.
다른 형태의 상기 수질측정용센서(10)는 센서몸체(12)에 케이스(22)를 결합할 수 있는 형태로, 측정부(11)와 연결되어 센서몸체(12)의 상부로 노출되는 도선(11a)을 케이스(22)의 대응전극(21)에 연결하여 수질측정용센서(10)와 무정전송출기(20)가 일체 형태로 구성한다.
상기 케이스(22) 설치면(24)이나 케이스(22)의 외면 일 측에는 안테나홀(83)을 형성하는데, 상기 안테나홀(83)은 케이스(22)의 형상이나 안테나를 설치할 위치에 따라 위치변동은 자유롭게 구성한다.
이때, 상기 무정전송출기(20)는 전원부스터(50), 축전부(60), 신호증폭프로세서부(70), 무선통신모듈(80), 안테나(82)로 구성된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 무정전측정장치(100B)의 무정전센서(30)는 수질측정용센서(10)에 전원부스터(50), 축전부(60), 신호증폭프로세서부(70), 무선통신모듈(80), 안테나(82)를 구성한다.
공통적으로, 도 5 내지 도 8, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)의 전기발생부(40)는 무정전송출기(20) 케이스(22)나 무정전센서(30) 센서몸체(12)의 외부 일 측에는 각각 태양광, 소음, 진동, 풍력, 전파 중 1종 또는 2종 이상을 이용하여 전기로 변환하도록 형성한다.
이때, 상기 전기발생부(40)는 태양광을 이용하여 전기를 발생시키는 솔라셀(41)이나 광전수신기(41a)로 형성할 수 있는데, 이때 솔라셀(41)의 크기와 모양은 설치요건에 따라 제작 형태에 따라 다양하며 본 발명에서는 경량화를 위하여 필름형태의 솔라셀을 채택하여 구성한다.
아울러, 상기 광전수신기(41a)는 포토-저항기(photo-resistors : Photowiderstaende), 포토-다이오드(photodiode:PD), 포토-엘리먼트(photo-element), 포토-트랜지스터 중 하나로 구성할 수 있는데 각 특성을 간단히 살펴보면 다음과 같다.
1. 포토-저항기(photo-resistors : Photowiderstaende)는 빛의 조사량에 따라 저항값이 변하는 원리를 이용하여 전류를 생성시키는 것으로 반도체 소자로 형성되는 특징이 있다.
2. 포토-다이오드(photodiode:PD)는 빛이 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐르며, 전압의 크기는 빛의 강도에 비례하면서 반도체의 접합부에 전압이 나타나는 현상을 광기전력 효과를 나타내는 특징이 있다.
3. 포토-엘리먼트(photo-element)는 조명이 가해지면 내부 포토효과에 의해 약 0.4V의 전압을 방출하며 금속-반도체-접점을 포함한 실리콘 포토-엘리먼트는, 아주 얇은 특징이 있다.
4. 포토-트랜지스터는 빛은 베이스을 지나 이미터 구간에 입사되며 빛이 입사되었을 때 전류가 증폭되는데 포토-다이오드(PD)에 비해 빛에 약 100~500배 더 민감한 특징이 있다.
상기 전기발생부(40)는 주변에서 발생하는 소음을 이용하여 전기를 발생시키는 피에조소자(42)를 형성하여 소음에 의해 발생하는 파장을 감지하도록 구성한다.
상기 전기발생부(40)는 주변에서 발생하는 진동을 이용하여 전기를 발생시키는 진동소자(43)를 형성하여 진동에 의해 작동하도록 구성한다.
상기 전기발생부(40)는 주변에서 발생하는 풍력을 이용하여 전기를 발생시키는 풍력소자(44)로 형성하여 현장에서 자연적 또는 인위적으로 발생하는 풍력을 이용하도록 구성할 수도 있다.
상기 전기발생부(40)는 주변에서 존재하는 주파수를 수신받아 전기를 발생시키는 정전압소자(45)를 이용하는데, 상기 정전압소자(45)는 현장에서 가장 많이 존재하는 특정한 주파수 대역만을 수신할 수 있도록 구성하는 것이다.
즉, 상기 전기발생부(40)는 무정전측정장치(100A)(100B)가 설치되는 현장의 요건을 고려하여 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)를 제작할 때 전기 생산을 위해 알맞은 대상을 1종 또는 2종 이상으로 혼용하여 선정하도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 전기발생부(40)을 형성하는 솔라셀(41), 피에조소자(42), 진동소자(43), 풍력소자(44)는 케이스(22)의 설치면(24)이나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 외면에 형성하고, 상기 정전압소자(45)는 케이스(22)나 센서몸체(12)의 외면 또는 내부에 간단하면서 안정적으로 각각 설치할 수 있도록 구성한다.
그리고, 상기 전원부스터(50)는 센서몸체(12)의 내부에는 전기발생부(40)에서 생성되는 저전기를 증폭하여 공급하도록 형성한다.
이때, 상기 전원부스터(50)는 전기발생부(40)에서 생성되는 전기를 3~5V의 범위로 증폭시키도록 형성하는데 전기의 증폭 범위는 다양하게 조정하도록 구성한다.
상기 축전부(60)는 전원부스터(50)에 연결되어 여분의 전기를 충전하고 충전된 전기를 공급하도록 형성한다.
이러한, 상기 축전부(60)는 니켈카드뮴(Ni-Cd), 니켈수소(Ni-MH), 리튬이온(Lithium-ion), 리튬 폴리머 배터리(lithium polymer battery) 중 하나로 형성하는 충전배터리(61)로 구성하거나, 상기 축전부(60)는 본 발명에서 무정전송출기(20)의 소형화를 위해서 크기가 작고 충전용량이 큰 슈퍼 캐패시터로 구성할 수도 있다.
한편, 상기 신호증폭프로세서부(70)는 전원부스터(50)를 통해 전원을 공급받으며 측정부(11)의 아날로그 신호를 증폭하도록 형성한다.
그리고, 상기 신호증폭프로세서부(70)에서 증폭된 신호를 무선통신을 위한 무선통신모듈(80)로 전달하면 안테나(82)를 통해 관리자의 관리기기(200)로 전송하도록 구성한다.
이때, 상기 무선통신모듈(80)은 하나로 형성하는 단일모듈로 구성하거나, 상기 무선통신모듈(80)은 서로 다른 통신방식을 이용하는 다중모듈로 구성한다.
이러한, 상기 무선통신모듈(80)의 무선통신 방식은 MM웨이브(밀리미터파), UMB(울트라 와이브밴드), WiFi(와이파이), 지그비(Zigbee), ANT, 피코캐스트, KNX, 블루투스, CDMA, GSM, 리비전A, WCDMA, 와이브로, LTE, 와이브로 에볼루션 중 1종 또는 2종으로 혼용하여 구성하는데 이 중 MM웨이브(밀리미터파), UMB(울트라 와이브밴드), WiFi(와이파이), 지그비(Zigbee), ANT 각각의 특징을 살펴보면 다음과 같다.
1. MM웨이브(밀리미터파) : 주파수대역 57~64GHz, 속도 8Gbps, 도달거리 20~30m, 누구나 전파간섭 고려없이 사용할 수 있는 용도미지정주파수대역(FACS)의 특징이 있다.
2. UMB(울트라 와이브밴드) : 주파수대역 3.1~10.6GHz, 속도 100~480Mbps, 도달거리 약 10m인 특징이 있다.
3. WiFi(와이파이) : 주파수대역 2.4GHz나 5GHz, 속도 50~300Mbps, 도달거리 수백m, 누구나 전파간섭 고려없이 사용할 수 있는 용도미지정주파수대역(FACS)인 특징이 있다.
4. 지그비(Zigbee) : 저전기, 저가격, 사용이 용이한 근거리 무선 네트워크로써 주파수 대역은 ISM (Industrial, Science, Medical) 대역(허가 불필요)이며 유럽의 경우 868 MHz, 미국의 경우 Australia 915 MHz, 기타 국가의 경우 대체로 2.4 GHz 범위로 사용하며 전송 속도는 250 kbps로 동시 접속 가능 채널 수는 약 255개 정도이고 통달 거리는 10~100m인 특징이 있다.
5. 차량통신(vehicular communications)은 V2V(Vehicle-to-vehicle communications), V2I(Vehicle-to-infrastructure communications), IVC(In-vehicle communications) 중 하나로 구성할 수 있다.
6. ANT : ZigBee, Bluetooth 와 같은 무선센서 네트워크 기술중의 하나로 radio Protocol을 지원함으로써 연산 오버헤드가 낮고 효율성이 좋아 소비전력이 적다는 특징이 있으며, 프로토콜의 간소화 -> low cpu overload -> lower power 모바일 개인 모니터링에 적용 시 우수하고 잦은 충전이 필요 없는 특징이 있다.
한편, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 일 측에는 무선통신모듈(80)을 다중모듈로 형성할 경우 무선통신모듈(80)을 선택하기 위한 모듈선택부(81)를 무선통신모듈(80)에 연결 형성하는데, 상기 모듈선택부(81)는 슬라이딩 작동방식이나 로터리 작동방식으로 각각 구성할 수 있을 것이다.
그리고, 상기 안테나(82)는 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 상부면이나 외면 일 측에 형성되는 안테나홀(83)을 통해 설치하는 외장형 또는 케이스(22)나 센서몸체(12)의 내부에 설치되는 무선통신모듈(80)과 일체 형태로 설치된 내장형 안테나로 각각 구성할 수 있다.
이때, 상기 안테나(82)가 외장 형태일 경우에는 무선통신모듈(80)과 연결되며 일체 형태나 각도가 조절되는 링크 형태로 형성하며, 상기 안테나(82)는 옴니안테나(Omni Antenna), 섹터안네타(Sector Antenna), 팻치안테나(Patch Antenna) 파라보닉안테나(Paraboric Antenna) 중 하나로 구성할 수 있다.
즉, 상기 무선통신모듈(80)은 신호증폭프로세서부(70)가 형성되는 PCB기판(87)에 연결되는 모듈기판(88)의 일측으로 안테나(82)와 연결되는 접속단자(89)가 형성되는데, 상기 안테나홀(83)의 형성 위치에 향하도록 접속단자(89)의 방향을 조정하여 구성할 수 있다.
그리고, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 일 측에는 무선통신모듈(80)을 이용하여 관리기기(200)와 무선 통신시 무선통신모듈(80)의 통신주파수를 선택할 수 있는 채널선택부(84)를 무선통신모듈(80)에 연결 형성하는데, 상기 채널선택부(84)는 로터리 방식을 이용한 것을 일 예로 설명하며 주파수의 범위를 다르게 설정되어 각각 구성하는 것이다.
더불어, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 일 측에는 외부전원수단(46)을 연결하기 위한 연결잭(47)을 형성하며, 상기 외부전원수단(46)은 3~5V의 전압을 인가하는 외부배터리(46a)나 전원공급선(46b)으로 연결잭(47)에 연결하여 축전부(60)에 충전할 수 있도록 각각 구성한다.
아울러, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 내부에는 전지(48)를 설치하여 생성되는 전기를 전원부스터(50)로 전달하도록 구성할 수 있는데, 전지(48)는 망간전지, 산화은전지, 수은전지, 연료전지, 알카리망간전지, 리튬일차전지, 공기전지, 고체전해질전지 중 하나로 이루어지는 일차전지나 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 공기아연전지, 연축전지, 리튬이차전지, 알카리망간이차전지 중 하나로 이루어지는 이차전지 중 하나로 형성할 수도 있다.
아울러, 상기 전지(48)는 비 충전·충전 가능한 하나 이상으로 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 내부에 일체로 설치하거나 모듈 형태의 전지모듈(84a)을 교체할 수 있도록 구성하는데, 본 발명에서는 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)의 소형화를 위하여 Button형태나 코인 형태의 전지를 이용하는 것을 예로 들며 사용 전기 용량에 따라 다수 개로 구성할 수도 있다.
그리고, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 일 측에는 전원발생상태, 전원잔여량상태, 통신상태, 측정상태를 나타내는 표시창(90)을 신호증폭프로세서부(70)에 연결되도록 형성하는데, 상기 표시창(90)은 LCD방식, LED방식, OLED방식, 터치패널방식, SND(7-세그먼트 디스플레이)방식 중 하나로 형성시 상기 LCD방식은 백라이트 기능이 내장되며 LCM, TN, HTN, STN, FSTN, TFT 중 하나로 형성할 수 있다.
상기 표시창(90)은 측정관련, 전원관련, 통신관련에 대해 이상이 없는 정상상태의 표시상태와; 이상이 발생한 비정상상태에서는 신호증폭프로세서부(70)의 반전/비반전부(71) 제어로 표시창(90)의 색상이 다르게 표시되거나, 깜빡거림의 알림 동작으로 표시되도록 형성하거나; 상기 표시창(90)은 LCD방식, LED방식, OLED방식, 터치패널 방식일 경우에는 글씨의 형태가 변형되어 표시되도록 구성할 수 있다.
한편, 상기 관리기기(200)는 컴퓨터, 스마트폰, 테블릿PC, 개인휴대용단말기(PDA), 웨어러블 컴퓨터, 표시값을 표시하는 콘트롤러 중 하나로 형성하며, 상기 관리기기(200)는 와이파이나 인터넷망, 이동통신망의 무선송수신방식을 이용하여 무선통신하거나, 상기 관리기기(200)에는 어플리케이션을 설치하여 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)의 정보취득 및 관리제어, 업데이트 및 다운로드 하도록 구성할 수 있다.
그리고, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12)에는 측정부(11)의 측정신호나 변환된 출력신호를 별도의 이동저장수단 또는 외부기기로 아웃 풋(Out Put)하기 위해 SD카드나 USB방식으로 다운로드 받을 수 있도록 입출력부(91)를 신호증폭프로세서(70)에 연결되도록 구성하는각각 구성한다.
이러한, 상기 입출력부(91)는 입력카드(92)가 삽입되는 제1슬롯(93)과 이동저장수단 또는 외부기기를 연결하기 위한 제2슬롯(94)으로 형성하며, 상기 입출력부(91)를 개폐하기 위해 케이스(22)에 나사를 이용하여 개폐작동되는 커버(95)를 구성할 수 있을 것이다.
아울러, 상기 제1슬롯(93)은 SD카드슬롯, Micro SD카드슬롯 중 하나로 형성되며, 상기 제2슬롯(94)은 Micro USB슬롯, USB슬롯, SMA형 커넥터슬롯, M형 커넥터슬롯, N형 커넥터슬롯, F형 커넥터슬롯, TNC형 커넥터슬롯, SATA 슬롯, SD카드슬롯, Micro SD카드슬롯 중 1개 또는 2개 이상 혼용하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)를 각각 다수 개로 형성할 경우 무정전송출기(20)나 무정전센서(30) 중 하나를 메인으로 설정하고 나머지는 서브로 설정하여, 상기 무정전송출기(20)나 무정전센서(30) 중 서브의 측정값을 메인으로 전송하여 메인으로 설정된 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)에 의해 측정값을 대비판단하여 관리기기(200)로 신호송출할 수 있도록 구성할 수 있다.
한편, 제 2항에 있어서, 상기 수질측정용센서(10)나 무정전센서(30)의 측정부(11)는 수질에 대한 수소이온농도(pH), 용존산소량(DO), 잔류염소(Residual Chlorine)농도량, 전기 전도도(EC), 산화환원전위차(ORP), 탁도계(Turbidity), 온도, 부유물질량(SS), MLSS(혼합현탁액부유물질), 이온선택성전극(ISE), 염도/염분농도량 중 1 종이나 다종으로 측정하도록 구성할 수도 있다.
더불어, 상기 수질측정용센서(10)나 무정전센서(30)의 측정부(11)는 수질에 대한 총유기탄소량(TOC)를 측정하는 분석기, 총인총질소(TP/TN)를 측정하는 분석기, COD(화학적산소요구량)를 측정하는 분석기, BOD(생물학적산소요구량)를 측정하는 분석기, 클로라이드를 측정하는 분석기, 실리카를 측정하는 분석기 중 1 종이나 다종으로 측정하는 온라인장비의 반응조에 적용하여 구성할 수도 있다.
그리고, 상기 센서몸체(12)에는 물에 뜨는 부표(15)에 결합되어 측정부(11)는 하부로 노출되도록 구성할 수 있다.
아울러, 상기 케이스(22)에는 측정상태와 통신상태를 나타내는 표시램프(96)와 부저(97)를 신호증폭프로세서부(70)나 무선통신모듈(80)에 연결되도록 구성할 수 있다.
더불어, 상기 센서몸체(12)에는 온도센서(16)가 노출되거나 비노출되도록 구성하며, 상기 온도센서(16)는 써모커플, 측온저항체, 써미스터 중 하나로 신호증폭프로세서부(70)에 의해 제어되도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 온도센서(16)를 형성하는 써모커플, 측온저항체, 써미스터를 간단히 설명하면 다음과 같다.
1. 상기 써모커플은 두 종류의 금속을 조합하였을 때 접합 양단의 온도가 서로 다르면 이 두 금속 사이에 전류가 흐르는데, 이때 전류로 2접점 간의 온도차를 파악하는 것으로 백금-백금 로듐, 크로멜-알루멜, 철-큰스탄탄, 동-콘스탄탄 등으로 구성할 수 있을 것이다.
2. 상기 측온저항체는 금속 또는 반도체의 전기 저항이 온도에 따라서 변화하는 것을 이용하여 그 저항값을 측정하여 온도를 측정하는 것으로, 저항 소자로서는 백금, 구리, 니켈 등의 금속선으로 구성될 수 있다.
3. 상기 써미스터는 온도가 상승하면 전기 저항값이 민감하게 감소하는 성질이 있는 반도체 소자로써 망간, 니켈, 코발트, 철, 동, 티탄 등의 금속 산화물을 소결해 구성하는 것으로 수질의 온도 측정 또는 검출에 이용되며 측정 범위는 -50~300℃ 정도로 감도를 갖도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 수질측정용센서(10)의 측정부(11)는 광학식센서나 전기화학식센서 중 하나로 형성하며, 상기 측정부(11)가 전기화학식센서일 경우 폴라로그래픽법이나 갈바닉법, 정전압(항전압)법 중 하나를 이용하여 측정하도록 구성할 수도 있다.
한편, 상기 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)는 무선통신모듈(80)을 이용하여 관리기기(200)와 무선 통신시 중계기(85)를 통신 불가능 지점에 설치하여 원활한 통신이 가능하도록 구성할 수도 있다.
이때, 상기 중계기(85)가 설치된 부분에는 중계기안테나(82)를 제외한 사방면을 니켈망이나 구리망으로 형성하는 전자파차단망(86)을 설치하여 구성하는 것이다.
그리고, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12)에는 전력수신기(49)를 전기발생부(40)에 연결 형성하여, 상기 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)가 설치되는 설치면(300)의 일 측에 설치되는 충전패드(49a)에서 발생되는 전자기장이 공전방식이나 자기유도 방식으로 전력수신기(49)에 수신되어 전기를 인가받을 수 있도록 구성할 수도 있다.
이러한, 상기 충전패드(49a)는 외부의 전원을 지속적으로 공급받으면서 전자기장을 발생시키면 전자기장이 전력수신기(49)에서 수신되어 전기를 발생시키며 전기발생부(40)로 전달하도록 구성하며, 공전방식은 여러 대의 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)에 전기를 인가하기 유리하며, 자기유도방식은 설치면(300)과 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)의 거리가 가까울 경우 적용함이 바람직할 것이다.
아울러, 상기 전력수신기(49)가 공전방식으로 전자기장을 수신할 경우에는 충전패드(49a)와 밀착시키지 않고 근거리고 이격시켜 구성할 수 있으며, 상기 전력수신기(49)가 자기유도방식으로 전자기장을 수신할 경우에는 충전패드(49a)와 밀착시켜 구성함이 바람직할 것이다.
즉, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)는 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)를 통해 자체적으로 전원을 생성시켜 수질측정용센서(10)의 측정부(11) 구동 및 무선 전송이 가능하도록 구성하는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 14에 도시된 바와 같이, 상기 무정전측정장치(100A)를 이용하기 위해서는 수질의 특성을 측정할 수질측정용센서(10)의 측정부(11)를 형성하는 여러 형태와 다수 개로 이루어지는 전극과 연결된 각각의 도선(11a)을 센서몸체(12)의 상부면에 노출시키는 동시에 각 도선(11a) 마다 연결되는 다수 개의 전극단자(13)를 센서몸체(12)의 상부면에 이격시켜 제작한다.
그리고, 상기 수질측정용센서(10)의 센서몸체(12) 상부측 외면에는 두 개 이상으로 마주보게 체결홈(14)을 형성하여 수질측정용센서(10)가 무정전송출기(20)와 결합되도록 제작한다.
아울러, 본 발명에서는 무정전송출기(20)의 케이스(22)를 길이방향 중앙 부분이 일부분 제거된 디귿자 형태의 원통 형상으로 구성하는 것을 일 예로 설명하는데, 상기 케이스(22)의 하부에 위치하는 체결공간(25)의 내면에는 수질측정용센서(10)의 체결홈(14)에 삽입되는 체결돌기(23)를 중심을 향해 돌출하도록 제작한다.
여기서, 상기 체결공간(25)의 천장면(25a)에는 전극단자(13)와 대응되는 개수로 대응전극(21)이 형성되어 수질측정용센서(10)와 무정전송출기(20)의 케이스(22)를 결합하면 전극단자(13)와 대응전극(21)을 접점시킨다.
그리고, 상기 케이스(22)의 설치면(24)에는 무정전측정장치(100A)가 설치되는 환경에 알맞은 태양광, 소음, 진동, 풍력, 전파 중 하나 또는 다수개로 선택하여 전기발생부(40)를 설치한다.
아울러, 상기 케이스(22)의 내부에는 전기발생부(40)와 연결되는 전원부스터(50)로부터 전원을 공급받아 구동하는 신호증폭프로세서부(70) 및 신호증폭프로세서부(70)에서 증폭된 신호를 무선 송출하기 위한 무선통신모듈(80)을 PCB기판(87)에 연결하여 고정 설치한다.
이때, 상기 무선통신모듈(80)의 접속단자(89)에는 케이스(22)에 형성되는 안테나홀(83)을 통해 끼움되는 안테나(82)를 연결한다.
더불어, 상기 무정전측정장치(100A)에 적용되는 수질측정용센서(10)의 센서몸체(12)가 유리일 경우에는 측정부(11)를 형성하는 여러 형태와 다수 개로 이루어지는 전극과 연결된 각각의 도선(11a)을 센서몸체(12)의 상부에 결합되는 센서캡(17)을 관통하여 노출시키는 동시에 각 도선(11a) 마다 연결되는 다수 개의 전극단자(13)를 센서몸체(12)의 상부면에 이격시켜 제작한다.
이대, 상기 수질측정용센서(10)의 센서몸체(12)가 유리일 경우에는 도선(11a)을 직접 대응전극(21)에 연결하고 케이스(22)는 센서몸체(12)와 직접 연결하여 구성할 수도 있다.
다음으로, 상기 무정전측정장치(100A)의 수질측정용센서(10)는 측정할 현장에 측정부(11)가 수질에 침적되도록 하며 견고하게 고정하고, 안테나(82)는 다른 케이스(22)나 수질측정용센서(10) 또는 기타 물체에 접촉하지 않도록 이격시켜 설치를 완료한다.
한편, 상기 무정전측정장치(100B)를 이용하기 위해서는 센서몸체(12)가 플라스틱 재질로 형성된 것이 바람직하며, 상기 센서몸체(12)의 외면에는 무정전측정장치(100B)가 설치되는 환경에 알맞은 태양광, 소음, 진동, 풍력, 전파 중 하나 또는 다수 개로 선택하여 전기발생부(40)를 설치한다.
그리고, 상기 센서몸체(12)의 내부에는 전기발생부(40)와 연결되는 전원부스터(50)로부터 전원을 공급받아 구동하는 신호증폭프로세서부(70) 및 신호증폭프로세서부(70)에서 증폭된 신호를 무선 송출하기 위한 무선통신모듈(80)을 PCB기판(87)에 연결하여 고정 설치한다.
이때, 상기 무선통신모듈(80)의 접속단자(89)에는 센서몸체(12)에 형성되는 안테나홀(83)을 통해 끼움되는 안테나(82)를 연결한다.
이후, 상기 무정전측정장치(100B)의 수질측정용센서(10)는 측정할 현장에 측정부(11)가 수질에 침적되도록 하며 견고하게 고정하고, 안테나(82)는 다른 케이스(22)나 수질측정용센서(10) 또는 기타 물체에 접촉하지 않도록 이격시켜 설치를 완료한다.
이렇게, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)의 설치가 완료되면 측정을 실행하는데 본 발명에서는 전기발생부(40)를 솔라셀(41)을 이용하는 일 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 솔라셀(41)에 태양 빛이 감지되면 전원이 생성되는데 본 발명에서는 솔라셀의 크기 비율(가로×세로)을 22mm×7mm인 사각 형태를 채택할 경우 생성되는 전압은 약 1.53V, 전류는 약 11.7mA이며, 직경이 Ø60mm인 원형 형태를 채택할 경우 생성되는 전압은 약 2.5V, 전류는 약 80mA인 것을 선택하였다.
이러한, 상기 솔라셀(41)을 채택한 전기발생부(40)에서 햇빛을 감지하여 생성되는 전기는 측정부(11)의 구동 및 신호증폭프로세서부(70)와 무선통신모듈(80)의 구동을 위해서는 부족하기 때문에 전원부스터(50)로 전달하여 증폭한다.
여기서, 상기 솔라셀(41)에서 생성된 전기는 전원부스터(50)를 통해 증폭과정을 거쳐 전압은 약 5V, 전류는 약 100mA로 증폭하여 측정부(11), 신호증폭프로세서부(70), 무선통신모듈(80)을 구성시킬 수 있도록 증폭되어 진다.
이후, 상기 전원부스터(50)에서 증폭된 전기는 신호증폭프로세서부(70)를 거쳐 측정부(11)로 전달되어 측정을 위한 전기를 공급하게 된다.
그리고, 상기 측정부(11)로 전달되는 동시에 나머지 전기는 신호증폭프로세서부(70)와 무선통신모듈(80)를 구동시키기 위하여 공급함으로써 기존 방식인 콘트롤러와 연결되는 케이블을 통해 전원을 공급받는 방식을 탈피한 전기발생부(40)를 이용한 자체적으로 전원을 생산하는 무정전방식을 채택함으로써 케이블이 불필요하며 별도의 전원공급장치가 요구되지 않는 특징이 있다.
아울러, 상기 측정부(11) 및 신호증폭프로세서부(70)와 무선통신모듈(80)의 구동에 필요한 전원을 제외한 여분의 전기는 축전부(60)에 실시간으로 전달되어 충전함으로써 전기발생부(40)를 통한 전기 생산이 중단되거나 구동 전원이 부족할 경우 충전 전원을 사용함으로써 전원의 부족현상이 발생하지 않고 원활한 구동이 이루어지도록 하는 특징이 있다.
다음으로, 상기 측정부(11)에서 측정이 이루어지는 순간부터 실시간으로 측정신호는 신호증폭프로세서부(70)로 전달되면 무선 송출을 위해 증폭된 후 무선통신모듈(80)을 통해 통신신호로 변환되어 안테나(82)에서 송출되어 관리기기(200)에서 수신하여 통신신호를 측정신호로 변환하여 디지털방식으로 측정값을 표시한다.
이때, 상기 무선통신모듈(80)을 이용하여 측정신호를 관리기기(200)로 전달할 경우에는 지속적으로 연속 송출하는 방식 외 1초당 1/1000 수치인 10ms의 간격을 간헐적 송출방식을 채택하여 소비전력을 최소화하는 특징이 있다.
즉, 상기 무선통신모듈(80)를 통해 측정부(11)의 측정신호를 무선으로 송출함으로써 원거리 송출이 가능한 동시에 고유 주파수를 이용하여 케이블을 이용하는 기존방식에서 발생하는 선간 간섭이나 외부의 전기장, 자기장 영향을 받지 않아 정확한 측정값을 관리기기(200)에서 표시할 수 있는 특징이 있다.
아울러, 상기 무선통신모듈(80)은 통신방식이 서로 다른 다중으로 설치할 수 있어 모듈선택부(81)의 조작을 통해 통신방식을 변경하여 나라 및 제조사에 따라 통신 방식이 서로 다르더라도 불편함 없이 사용가능한 특징이 있으며, 선택된 통신방식을 이용하여 통신시 채널선택부(84)를 통해 통신 주파수를 변경할 수 있어 외부 주파수의 간섭을 회피할 수 있고 송출과 수신 감도가 뛰어난 채널을 선택해 사용할 수 있는 특징이 있다.
그리고, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)에 연결잭(47)을 형성할 경우 전기발생부(40)의 이상으로 전원의 생산이 불가능할 경우 별도의 외부배터리(46a)나 전원이 공급되는 전원공급선(46b)을 이용하여 임시로 전원을 공급할 수 있어 측정불가능한 상태가 발생하는 것을 예방할 수 있는 특징이 있다.
아울러, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)에는 전지(48)를 형성할 경우 전기발생부(40)와 별도로 전원을 화학반응에 의해 발생시킬 수 있어 전원의 부족현상을 방지할 수 있으며, 전지(48)를 모듈화할 경우 수명이 다한 경우 교체하여 사용할 수 있는 특징이 있다.
더불어, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)는 표시창(90)을 통해 경우에는 신호증폭프로세서부(70)에서 측정부(11)를 통해 전달되는 신호의 세기를 파악하여 측정상태나, 전기발생부(40)에 전원발생 수치, 전원부스터(50)의 증폭수치, 축전부(60)의 충전용량, 무선통신모듈(80)의 신호 송출상태를 간략하게 표시함으로써 관리자가 쉽게 확인할 수 있는 특징이 있다.
또한, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)는 표시램프(96)나 부저(97)를 통해 무선통신모듈(80)을 통해 관리기기(200)로 측정신호를 송출시 깜빡거림이나 소리를 발생시켜 관리자에게 육안이나 소리로 식별할 수 있도록 하는 특징이 있다.
아울러, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)는 관리기기(200)의 사이에 구획공간이나 건물, 지형지물 등에 의한 통신 장애물이 많은 곳에는 중계기(85)를 설치하여 원활한 통신을 보장하는 특징이 있다.
이때, 상기 중계기(85)가 설치된 부분에는 중계기안테나(82)를 제외한 사방면을 전자파차단망(86)으로 감싸 유해한 전자파를 차단할 수 있는 특징이 있다.
한편, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)는 센서몸체(12)에 측정부(11)가 하부로 노출되게 부표(15)를 설치하여 호수나 바다와 같은 곳에 별도의 설치 장비 없이 부력을 이용하여 띄워지도록 설치함으로써 설치의 간편화와 통신의 원활함을 동시에 해결하는 특징이 있다.
그리고, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)는 입출력부(91)에 형성된 제2슬롯(94)에 출력신호선(94a)를 이용하여 외부기기를 연결할 수 있어 측정값, 측정인자를 별도로 콘트롤러를 이용하지 않고 현장에서 직접적으로 다운받거나 입력카드(92)에 대한 업데이트 항목이 있을 경우 업데이트 기기를 연결하여 현장에서 간단히 추가 업로드 가능함으로써 관리적 측면에서 편리함이 극대화되는 특징이 있다.
아울러, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)가 설치되는 장소의 환경에 따라 태양광, 소음, 진동, 풍력, 전파 등의 물리현상을 이용할 수 없는 조건일 경우 설치면(300)에 전원을 항상 인가받도록 충전패드(49a)를 설치하고, 상기 충전패드(49a)의 전면으로 무정전측정장치(100A)(100B)를 설치하여 전기발생부(40)의 전력수신기(49)에서 충전패드(49a)의 전자기장을 수신받아 전원을 항시 공급받을 수 있도록 하는 특징이 있다.
더불어, 상기 무정전측정장치(100A)(100B)를 각각 다수 개로 설치할 경우 임의의 개수로 그룹을 형성하여 각 그룹에서 하나의 무정전측정장치(100A)(100B)를 메인센서로 설정하고 나머지는 서브센서로 지정하여 그룹에 해당하는 무정전측정장치(100A)(100B)들 간의 상호 통신을 통해 측정값이나 이상 여부를 대비판단하여 관리기기(200)로 송출하여 관리자가 쉽게 측정상황 및 무정전측정장치(100A)(100B)의 상태를 판단할 수 있도록 하는 특징이 있는 것이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10 : 수질측정용센서
11 : 측정부
11a : 도선 12 : 센서몸체
13 : 전극단자 14 : 체결홈
15 : 부표 16 : 온도센서
20 : 무정전송출기 21 : 대응전극
22 : 케이스 23 : 체결돌기
24 : 설치면 25 : 체결공간
25a : 천장면
30 : 무정전센서 40 : 전기발생부
41 : 솔라셀 42 : 피에조소자
43 : 진동소자 44 : 풍력소자
45 : 정전압소자 46 : 외부전원수단
46a : 배터리 46b : 전원공급선
47 : 연결잭 48 : 전지
48a : 전지모듈 49 : 전력수신기
49a : 충전패드 50 : 전원부스터
60 : 축전부 61 : 충전배터리
70 : 신호증폭프로세서부 71 : 반전/비반전부
80 : 무선통신모듈 81 : 모듈선택부
82 : 안테나 83 : 안테나홀
84 : 채널선택부 85 : 중계기
86 : 전자파차단망 87 : PCB기판
88 : 모듈기판 90 : 표시창
91 : 입출력부 92 : 입력카드
93 : 제1슬롯 94 : 제2슬롯
94a : 출력신호선 95 : 커버
96 : 표시램프 97 : 부저
100A, 100B : 무정전측정장치
200 : 관리기기
11a : 도선 12 : 센서몸체
13 : 전극단자 14 : 체결홈
15 : 부표 16 : 온도센서
20 : 무정전송출기 21 : 대응전극
22 : 케이스 23 : 체결돌기
24 : 설치면 25 : 체결공간
25a : 천장면
30 : 무정전센서 40 : 전기발생부
41 : 솔라셀 42 : 피에조소자
43 : 진동소자 44 : 풍력소자
45 : 정전압소자 46 : 외부전원수단
46a : 배터리 46b : 전원공급선
47 : 연결잭 48 : 전지
48a : 전지모듈 49 : 전력수신기
49a : 충전패드 50 : 전원부스터
60 : 축전부 61 : 충전배터리
70 : 신호증폭프로세서부 71 : 반전/비반전부
80 : 무선통신모듈 81 : 모듈선택부
82 : 안테나 83 : 안테나홀
84 : 채널선택부 85 : 중계기
86 : 전자파차단망 87 : PCB기판
88 : 모듈기판 90 : 표시창
91 : 입출력부 92 : 입력카드
93 : 제1슬롯 94 : 제2슬롯
94a : 출력신호선 95 : 커버
96 : 표시램프 97 : 부저
100A, 100B : 무정전측정장치
200 : 관리기기
Claims (37)
- 발전소, 사물인터넷, 폐수, 초 순수 설비라인이나 양식장, 양어장, 스마트 팜(Smart Farm) 등 각종 수질 분야에 적용되어 수질의 특성을 측정하는 측정부(11)가 센서몸체(12)의 하부에 형성된 수질측정용센서(10)에 전지를 이용해 전기를 공급받거나 태양광, 소음, 진동, 풍력, 전파 중 1종 또는 2종 이상을 이용하여 전기로 변환하여 전기를 공급하며, 상기 측정부(11)의 측정신호를 무선 방식으로 송출하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 수질측정용센서(10)에 결합되어 전기를 생산 공급하며 측정신호를 무선 송출하는 무정전송출기(20)로 형성하거나,
상기 수질측정용센서(10)에 전기를 생산 공급하며 측정신호를 무선 송출하도록 형성하는 무정전센서(30)로 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 2항에 있어서, 상기 무정전송출기(20)는 수질측정용센서(10)의 센서몸체(12) 상부면이나 유리재질로 형성된 센서몸체(12)의 상부에 결합되는 센서캡(17)의 상부면에 다수 개로 형성되는 전극단자(13)에 결합되는 대응전극(21)이 하부면에 형성된 케이스(22)를 형성하며,
상기 케이스(22)의 외부 일 측에는 태양광, 소음, 진동, 풍력, 전파 중 1종 또는 2종 이상을 이용하여 전기로 변환하는 전기발생부(40)를 형성하고,
상기 케이스(22)의 내부에는 전기발생부(40)에서 생성되는 저전기를 증폭하여 공급하는 전원부스터(50)를 형성하고,
상기 전원부스터(50)에 연결되어 여분의 전기를 충전하고 충전된 전기를 공급하는 축전부(60)를 형성하며,
상기 전원부스터(50)를 통해 전원을 공급받으며 측정부(11)의 아날로그 신호를 증폭하는 신호증폭프로세서부(70)를 형성하고,
상기 신호증폭프로세서부(70)에서 증폭된 신호를 무선통신을 위한 무선통신모듈(80)로 전달하면 안테나(82)를 통해 관리자의 관리기기(200)로 전송하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 3항에 있어서, 상기 수질측정용센서(10)의 센서몸체(12) 상부 외주면에는 니은자 형상의 체결홈(14)을 형성하고,
상기 체결홈(14)에 결합하기 위하여 무정전송출기(20)의 케이스(22) 하부 끝단 내주면에는 체결돌기(23)를 형성하여,
상기 체결홈(14)에 체결돌기(23)를 끼움 한 후 센서몸체(12)와 케이스(22)를 서로 반대로 회전시키면서 체결되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 3항에 있어서, 상기 케이스(22)는 상부면에 설치면(24)을 형성하는 원통 형상이나 상부에 경사진 설치면(24)을 형성하는 원통형상이나 길이방향 중앙 부분이 일부분 제거된 디귿자 형태로 상부면에 설치면(24)을 형성하는 원통 형상 중 하나로 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 5항에 있어서, 상기 케이스(22)의 설치면(24)이나 설치면(24)의 외면 일 측에는 안테나홀(83)을 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 2항에 있어서, 상기 무정전센서(30)는 수질측정용센서(10)의 센서몸체(12)의 외부 일 측에는 태양광, 소음, 진동, 풍력, 전파 중 1종 또는 2종 이상을 이용하여 전기로 변환하는 전기발생부(40)를 형성하고,
상기 센서몸체(12)의 내부에는 전기발생부(40)에서 생성되는 저전기를 증폭하여 공급하는 전원부스터(50)를 형성하고,
상기 전원부스터(50)에 연결되어 여분의 전기를 충전하고 충전된 전기를 공급하는 축전부(60)를 형성하며,
상기 전원부스터(50)를 통해 전원을 공급받으며 측정부(11)의 아날로그 신호를 증폭하는 신호증폭프로세서부(70)를 형성하고,
상기 신호증폭프로세서부(70)에서 증폭된 신호를 무선통신을 위한 무선통신모듈(80)로 전달하면 안테나(82)를 통해 관리자의 관리기기(200)로 전송하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 전기발생부(40)는 태양광을 이용하여 전기를 발생시키는 솔라셀(41)이나 광전수신기(41a)로 형성하거나,
상기 전기발생부(40)는 주변에서 발생하는 소음을 이용하여 전기를 발생시키는 피에조소자(42)를 형성하거나,
상기 전기발생부(40)는 주변에서 발생하는 진동을 이용하여 전기를 발생시키는 진동소자(43)를 형성하거나,
상기 전기발생부(40)는 주변에서 발생하는 풍력을 이용하여 전기를 발생시키는 풍력소자(44)로 형성하거나,
상기 전기발생부(40)는 주변에서 존재하는 주파수를 수신받아 전기를 발생시키는 정전압소자(45) 중 1종 또는 2종 이상을 혼용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 8항에 있어서, 상기 솔라셀(41), 피에조소자(42), 진동소자(43), 풍력소자(44)는 케이스(22)의 설치면(24)이나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 외면에 형성하고,
상기 정전압소자(45)는 케이스(22)나 센서몸체(12)의 외면 또는 내부에 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 전원부스터(50)는 전기발생부(40)에서 생성되는 전기를 3~5V의 범위로 증폭시키도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 축전부(60)는 니켈카드뮴(Ni-Cd), 니켈수소(Ni-MH), 리튬이온(Lithium-ion), 리튬 폴리머 배터리(lithium polymer battery) 중 하나로 형성하는 충전배터리(61)로 구성하거나,
상기 축전부(60)는 슈퍼 캐패시터로 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 무선통신모듈(80)은 하나로 형성하는 단일모듈로 구성하거나,
상기 무선통신모듈(80)은 서로 다른 통신방식을 이용하는 다중모듈로 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 12항에 있어서, 상기 무선통신모듈(80)의 무선통신 방식은 MM웨이브(밀리미터파), UMB(울트라 와이브밴드), WiFi(와이파이), 지그비(Zigbee), ANT, 피코캐스트, KNX, 블루투스, CDMA, GSM, 리비전A, WCDMA, 와이브로, LTE, 와이브로 에볼루션 중 1종 또는 2종으로 혼용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 일 측에는 무선통신모듈(80)을 다중모듈로 형성할 경우 무선통신모듈(80)을 선택하기 위한 모듈선택부(81)를 무선통신모듈(80)에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 안테나(82)는 무정전송출기(20) 케이스(22)의 상부면이나 센서몸체(12)의 외면 일 측에 형성되는 안테나홀(83)을 통해 설치하는 외장형 또는 케이스(22)나 센서몸체(12)의 내부에 설치되는 무선통신모듈(80)과 일체 형태로 설치된 내장형 안테나로 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 15항에 있어서, 상기 안테나(82)가 외장 형태일 경우에는 무선통신모듈(80)과 연결되며 일체 형태나 각도가 조절되는 링크 형태로 형성하며,
상기 안테나(82)는 옴니안테나(Omni Antenna), 섹터안네타(Sector Antenna), 팻치안테나(Patch Antenna) 파라보닉안테나(Paraboric Antenna) 중 하나로 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 일 측에는 외부전원수단(46)을 연결하기 위한 연결잭(47)을 형성하며,
상기 외부전원수단(46)은 외부배터리(46a)나 전원공급선(46b)으로 연결잭(47)에 연결하여 축전부(60)에 충전할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 17항에 있어서, 상기 외부배터리(46a)는 3~5V의 전압을 인가하는 것으로 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 내부에는 전지(48)를 설치하여 생성되는 전기를 전원부스터(50)로 전달하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 19항에 있어서, 상기 전지(48)는 망간전지, 산화은전지, 수은전지, 연료전지, 알카리망간전지, 리튬일차전지, 공기전지, 고체전해질전지 중 하나로 이루어지는 일차전지나 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 공기아연전지, 연축전지, 리튬이차전지, 알카리망간이차전지 중 하나로 이루어지는 이차전지 중 하나로 형성하며,
상기 전지(48)는 비 충전·충전 가능한 하나 이상으로 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 내부에 일체로 설치하거나 모듈 형태의 전지모듈(84a)을 교체할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 일 측에는 무선통신모듈(80)을 이용하여 관리기기(200)와 무선 통신시 무선통신모듈(80)의 통신주파수를 선택할 수 있는 채널선택부(84)를 무선통신모듈(80)에 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)는 무선통신모듈(80)을 이용하여 관리기기(200)와 무선 통신시 중계기(85)를 통신 불가능 지점에 설치하여 원활한 통신이 가능하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 22항에 있어서, 상기 중계기(85)가 설치된 부분에는 중계기안테나(82)를 제외한 사방면을 니켈망이나 구리망으로 형성하는 전자파차단망(86)을 설치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12) 일 측에는 전원발생상태, 전원잔여량상태, 통신상태, 측정상태를 나타내는 표시창(90)을 신호증폭프로세서부(70)에 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 24항에 있어서, 상기 표시창(90)은 LCD방식, LED방식, OLED방식, 터치패널방식, SND(7-세그먼트 디스플레이)방식 중 하나로 형성하며,
상기 LCD방식은 백라이트 기능이 내장되며 LCM, TN, HTN, STN, FSTN, TFT 중 하나로 형성하고,
상기 표시창(90)은 측정관련, 전원관련, 통신관련에 대해 이상이 없는 정상상태의 표시상태와; 이상이 발생한 비정상상태에서는 신호증폭프로세서부(70)의 반전/비반전부(71) 제어로 표시창(90)의 색상이 다르게 표시되거나, 깜빡거림의 알림 동작으로 표시되도록 형성하거나;
상기 표시창(90)은 LCD방식, LED방식, OLED방식, 터치패널 방식일 경우에는 글씨의 형태가 변형되어 표시되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 관리기기(200)는 컴퓨터, 스마트폰, 테블릿PC, 개인휴대용단말기(PDA), 웨어러블 컴퓨터, 표시값을 표시하는 콘트롤러 중 하나로 형성하며,
상기 관리기기(200)는 와이파이나 인터넷망, 이동통신망의 무선송수신방식을 이용하여 무선통신하거나,
상기 관리기기(200)에는 어플리케이션을 설치하여 정보취득 및 관리제어, 업데이트 및 다운로드 하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12)에는 측정부(11)의 측정신호나 변환된 출력신호를 별도의 이동저장수단 또는 외부기기로 아웃 풋(Out Put)하기 위해 SD카드나 USB방식으로 다운로드 받을 수 있도록 입출력부(91)를 신호증폭프로세서(70)에 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 27항에 있어서, 상기 입출력부(91)는 입력카드(92)가 삽입되는 제1슬롯(93)과 이동저장수단 또는 외부기기를 연결하기 위한 제2슬롯(94)으로 형성하며, 상기 입출력부(91)를 개폐하기 위해 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12)에 나사를 이용하여 개폐작동되는 커버(95)를 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 28항에 있어서, 상기 제1슬롯(93)은 SD카드슬롯, Micro SD카드슬롯 중 하나로 형성되며, 상기 제2슬롯(94)은 Micro USB슬롯, USB슬롯, SMA형 커넥터슬롯, M형 커넥터슬롯, N형 커넥터슬롯, F형 커넥터슬롯, TNC형 커넥터슬롯, SATA 슬롯, SD카드슬롯, Micro SD카드슬롯 중 1개 또는 2개 이상 혼용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)를 각각 다수 개로 형성할 경우 무정전송출기(20)나 무정전센서(30) 중 하나를 메인으로 설정하고 나머지는 서브로 설정하여, 상기 무정전송출기(20)나 무정전센서(30) 중 서브의 측정값을 메인으로 전송하여 메인으로 설정된 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)에 의해 측정값을 대비판단하여 관리기기(200)로 신호송출할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 2항에 있어서, 상기 수질측정용센서(10)나 무정전센서(30)의 측정부(11)는 수질에 대한 수소이온농도(pH), 용존산소량(DO), 잔류염소(Residual Chlorine)농도량, 전기 전도도(EC), 산화환원전위차(ORP), 탁도계(Turbidity), 온도, 부유물질량(SS), MLSS(혼합현탁액부유물질), 이온선택성전극(ISE), 염도/염분농도량 중 1 종이나 다종으로 측정하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 2항에 있어서, 상기 수질측정용센서(10)나 무정전센서(30)의 측정부(11)는 수질에 대한 총유기탄소량(TOC), 총인총질소(TP/TN), COD(화학적산소요구량), BOD(생물학적산소요구량), 클로라이드, 실리카 중 1 종이나 다종으로 측정하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 2항에 있어서, 상기 센서몸체(12)에는 물에 뜨는 부표(15)에 결합되어 측정부(11)는 하부로 노출되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12)에는 측정상태와 통신상태를 나타내는 표시램프(96)와 부저(97)를 신호증폭프로세서부(70)나 무선통신모듈(80)에 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 센서몸체(12)에는 온도센서(16)가 노출되거나 비노출되도록 구성하며, 상기 온도센서(16)는 써모커플, 측온저항체, 써미스터 중 하나로 신호증폭프로세서부(70)에 의해 제어되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
- 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 수질측정용센서(10)나 무정전센서(30)의 측정부(11)는 광학식센서나 전기화학식센서 중 하나로 형성하며,
상기 측정부(11)가 전기화학식센서일 경우 폴라로그래픽법이나 갈바닉법, 정전압(항전압)법 중 하나를 이용하여 측정하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서. - 제 3항 또는 제 7항에 있어서, 상기 무정전송출기(20)의 케이스(22)나 무정전센서(30)의 센서몸체(12)에는 전력수신기(49)를 전기발생부(40)에 연결 형성하여, 상기 무정전송출기(20)나 무정전센서(30)가 설치되는 설치면(300)의 일 측에 설치되는 충전패드(49a)에서 발생되는 전자기장이 공전방식이나 자기유도 방식으로 전력수신기(49)에 수신되어 전기를 인가받을 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수질측정용센서.
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|---|---|---|---|
| KR1020160041377A KR20170114137A (ko) | 2016-04-05 | 2016-04-05 | 수질측정용센서 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2016
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