KR20190019466A

KR20190019466A - 누수 감지 장치 및 누수 감지 장치를 포함하는 누수 감지 관리 시스템

Info

Publication number: KR20190019466A
Application number: KR1020170104412A
Authority: KR
Inventors: 조선남
Original assignee: 조선남
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2019-02-27
Also published as: KR101955808B1

Abstract

본 발명은 누수 감지 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 누수 감지 장치는, 온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 적어도 하나 이상의 정보를 감지하는 센서부, 상기 센서부가 획득한 신호를 수집하여 안테나부로 전송하는 제어부, 상기 제어부로부터 전송 받은 신호를 외부로 전송하는 안테나부 및 상기 센서부, 제어부 및 안테나부 주변을 둘러싸고 있는 하우징부를 포함하고, 상기 하우징부는 외부에서 유입된 액체가 하우징 내부에 설치된 센서까지 전달될 수 있도록 하는 적어도 하나 이상의 투수공이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

누수 감지 장치 및 누수 감지 장치를 포함하는 누수 감지 관리 시스템 {LEAKAGE DETECTION DEVICE AND LEAKAGE DETECTION MANAGEMENT SYSTEM INCLUDING THE SAME}

본 발명은 매설 관로의 누수 감지 장치 및 매설 관로의 누수를 감지하여 전송하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관로 주변에 설치되어 누수 여부를 검출하고, 누수 발생시 해당 지점을 파악하여 즉각적인 유지보수 등의 대응이 가능하도록 구성되는 누수 감지 장치 및 시스템에 관한 것이다.

산업화와 도시화로 인해 단위 면적당 수용되어야 하는 시설물의 양 및 집적도가 크게 증가함에 따라 공간의 밀집도가 가파르게 상승하고 있다. 이러한 집중 현상으로 시설물에 용수 등을 제공하기 위한 시설인 관로 등이 지상이 아닌 지하에 매설되고 있다.

지하에 매설된 관로는 노후화로 인하여 관로 내부를 통해 전달되는 용수 등의 질을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 조그만 충격에도 쉽게 파열되는 문제가 발생하고 있다. 관로가 파열되기 시작하면 크랙을 통해 용수가 새어 나오는 누수현상이 발생하게 되는데, 관로를 통해 이송되는 대상이 바닷물이나 휘발유 또는 폐수와 같이 일부라도 누출되었을 때 주변 환경에 심각한 영향을 미치는 경우가 많다.

또한, 관로에 발생한 크랙이 점점 커지게 되면 관로의 내구성이 심각하게 낮아지게 되고, 이로 인해 관로 전체가 파손되면서 싱크홀이라 불리우는 지반침하 등 2차 사고로 발전하는 문제점들이 계속해서 발생하게 된다.

이에 따라 대한민국 특허 제10-1393038호는 상수도관의 일측에 구비되어 상수도관에서의 누설진동을 감지하는 센서를 통하여 누수를 감지하는 방법이 제시된 바 있다. 그러나 단지 센서만을 상수도관에 배치할 경우, 관로의 누수 시, 이를 복토하는 과정에서 다수가 단선될 수 있으며, 매설 관로의 매설 깊이가 깊어질수록 인식되는 깊이에 한계가 발생되는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 특허 제10-1341442호의 경우 관로 자체에 누수 감지 센서를 일체로 제작한 구성이 제시되어 있으나, 이는 비용 면에서 경제적이지 못하며, 센서의 손상 시, 관로 전체를 인발하여 수리해야 하는 문제점이 있다.

한국 등록 특허 제10-1393038호 한국 등록 특허 제10-1341442호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 누수 여부를 감지하는 누수 감지 장치를 상기 관로 부근의 토지 중에 용이하게 설치 또는 회수할 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 누수 감지 장치를 회수하기 위해 토지에서 인발하는 과정에서 상기 누수 감지 장치를 구성하는 부품의 전부 또는 일부가 훼손되거나 단선되는 것을 방지할 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 누수 감지 장치를 구성하는 부품이 전체적으로 일체화되어 설치 또는 회수할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 누수 감지 장치를 구성하는 부품의 전부 또는 일부를 용이하게 교체할 수 있어 수리 또는 보수 작업을 용이하게 수행할 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 누수 감지 장치의 외부에 존재하는 관로에서 발생한 누수가 상기 감지장치 내부에 설치된 센서부까지 빠르게 이동할 수 있도록 함으로써, 상기 센서가 상기 관로에서 새어 나오는 누수를 빠르게 감지할 수 있도록 하는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 누수 감지 장치는, 온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 적어도 하나 이상의 정보를 감지하는 센서부, 상기 센서부가 획득한 신호를 수집하여 안테나부로 전송하는 제어부, 상기 제어부로부터 전송 받은 신호를 외부로 전송하는 안테나부 및 상기 센서부, 제어부 및 안테나부 주변을 둘러싸고 있는 하우징부를 포함하고, 상기 하우징부는 외부에서 유입된 액체가 하우징 내부에 설치된 센서까지 전달될 수 있도록 하는 적어도 하나 이상의 투수공이 형성된다.

상기 센서부는 온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 선택되는 어느 하나의 정보를 감지하는 센서 및, 온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 정보를 감지하는 복합센서 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 누수 발생 여부를 판단하고, 누수가 발생한 것으로 판단되면 누수 발생 신호를 안테나부로 전송한다.

상기 제어부는 미리 정해진 시간 간격으로 센서부가 획득한 신호를 수집하여 안테나로 전송한다.

상기 하우징부는 땅속 깊이 설치되는 하단부의 단면적이 상단부의 단면적보다 좁다.

상기 하우징부 내부에 설치되고, 하우징부 내부로 전달된 누수가 상기 센서부까지 전달되는 통로를 제공할 수 있는 공극률을 가지고 있는 복수개의 공극 부재를 더 포함한다.

상기 제어부에 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함한다.

상기 전원공급부는 상기 누수감지부 내부에 탈부착 가능한 1차 전지, 2차 전지 또는 태양전지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 누수 감지 시스템은, 온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 적어도 하나 이상의 정보를 수집하여 외부로 전송하는 누수 감지 장치, 상기 누수 감지 장치의 원격지에 설치되어, 상기 누수 감지 장치로부터 전송된 정보를 수집하는 중간 처리부 및 상기 중간 처리부로부터 수신된 상기 정보를 별도로 저장하고, 누수 발생 여부를 관리하는 서버를 포함한다.

상기 누수 감지 장치와 중간 처리부 사이의 통신은 Wi-Fi, LoRa, Zigbee, 블루투스, RF, 3G 및 4G 중에서 선택되는 어느 하나 이상이다.

상기 서버는 누수가 발생한 것으로 확인되는 경우에 관련 알람 신호를 관리자의 단말기로 전송한다.

상기와 같은 본 발명의 누수 감지 장치에 따르면, 누수감지부를 보호하는 하우징부를 제공함으로써 누수 여부를 감지하는 누수 감지 장치를 상기 관로 부근의 토지 중에 용이하게 설치 또는 회수할 수 있도록 하는 효과가 있다.

하우징부를 포함한 일체로 구성된 누수 감지 장치 또는 누수 감지부를 보호하는 하우징부를 제공함으로써 누수 감지 장치를 회수하기 위해 토지에서 인발하는 과정에서 상기 누수 감지 장치를 구성하는 부품의 전부 또는 일부가 훼손되거나 단선되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

하우징부를 포함한 일체로 구성된 누수 감지 장치 또는 누수 감지부를 보호하는 하우징부를 제공함으로써 상기 누수 감지 장치를 구성하는 부품이 전체적으로 일체화되어 설치 또는 회수할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 누수 감지 장치를 구성하는 부품의 전부 또는 일부를 용이하게 교체할 수 있어 수리 또는 보수 작업을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

상기 하우징부에 외부에서 유입된 액체가 하우징 내부에 설치된 센서까지 전달될 수 있도록 하는 적어도 하나 이상의 투수공을 형성함으로써 누수 감지 장치의 외부에 존재하는 관로에서 발생한 누수가 상기 감지장치 내부에 설치된 센서부까지 빠르게 이동할 수 있도록 하고, 상기 센서가 상기 관로에서 새어 나오는 누수를 빠르게 감지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 누수 감지 장치의 구성 중 누수감지부를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 누수 감지 장치의 구성 중 하우징부를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 누수 감지 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 누수가 감지되는 과정을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 누수 감지 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 통상의 기술자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체될 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 누수 감지 장치의 구성 중 누수감지부를 상세하게 설명하기 위한 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 누수감지부는 제어부(111) 및 전원공급부(112)를 포함하는 일체형 모듈(110), 안테나부(113a, 113b), 컨넥터(120, 130), 케이블(140) 및 센서부(150)로 구성된다.

상기 누수감지부는 센서부(150)와 일체형 모듈(110)을 포함한다. 상기 일체형 모듈(110)은 제어부(111) 및 전원공급부(112)를 포함한다. 센서부(150)는 관로(1) 에서 발생하는 신호를 감지하고, 제어부(111)는 센서부(150)로부터 획득한 신호를 수집하여 안테나부(113a, 113b)로 전송한다. 또한, 안테나부(113a, 113b)는 제어부(111)로부터 전송받은 신호를 외부로 전송한다.

안테나부(113a)의 형상으로는 도 1과 같이, 지상으로 노출되는 형태이거나, 또는, 도 2와 같이, 안테나부(113b) 및 일체형 모듈(110)이 지면에 일치되도록 하는 형태로 구성될 수 있다.

또한, 도 2에서 일체형 모듈(110)의 하단부와 안테나부(113b)는 결합부(116)를 통하여 결합된다. 안테나부(113b)는 보호캡(도 3의 100a, 도 4의 100b)과 일체형으로 구성될 수 있으며, 보호캡(도 3의 100a, 도 4의 100b)과 별도로 구성될 수도 있다.

상기 제어부(111) 및 상기 안테나부(113a, 113b)는 분리 가능하다.

제어부(111)는 센서부(150)로부터 획득한 신호를 수집하여 안테나부로 전송한다. 상기 제어부(111)는 센서부(150)로부터 신호를 수신하여 안테나부(113a, 113b)로 전송하는 것뿐만 아니라, 다양한 통신규약에 따라 안테나부(113a, 113b)를 통해 외부로 전송될 수 있는 데이터의 형태로 변환하는 것을 포함할 수 있다. 또한 상기 데이터의 형태로 변환하는 것은 당업자가 용이하게 변환할 수 있는 방법을 모두 포함할 수 있다.

제어부(111)는 상기 센서부(150)로부터 상기 신호를 수신하여, 상기 신호에 기초하여 상기 관로(1)의 누수 여부를 판단하고, 누수된 것으로 판단되면 누수 발생 신호를 안테나부(113a, 113b)로 전송할 수 있으며, 상기 안테나부(113a, 113b)는 상기 제어부(111)로부터 상기 누수 발생 신호를 전송 받을 수 있다.

상기 안테나부(113a, 113b)는 홀극, 쌍극자, 포물선, 고리, 야기(yagi), 혼(horn) 안테나 등을 포함할 수 있다. 또한, 당업자가 용이하게 사용할 수 있는 안테나를 모두 포함할 수 있다.

상기 안테나부(113a, 113b)는 보호캡(100a)의 내부에 설치할 수 있으며, 외부에도 설치할 수 있다.

도 3은 누수 감지 장치의 구성 중 하우징부를 상세하게 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 하우징부(200)는 보호캡(100a)과 하단 덮개(500) 사이에 배치되고, 상부 케이스(300), 하부 케이스(400)를 포함할 수 있다.

하부 케이스(400)에는 적어도 하나의 투수공(410)이 형성될 수 있다. 매설 관로(1)에 누수가 발생한 경우 상기 누수가 누수감지부에 형성된 투수공(410)으로 흘러 들어가도록 함으로써, 누수감지부 내부에 포함된 센서부(150)가 상기 누수의 발생을 감지할 수 있다.

하우징부(200) 내부에는 센서부(150)를 둘러싼 복수의 부재(420)들로 채워질 수 있다. 상기 복수의 부재(420)들은 모래, 자갈들 또는 큰 공극을 형성할 수 있는 인공적으로 제조된 부재(420)들일 수 있다. 상기 부재(420)는 센서부(150)를 고정시키는 역할을 할 수도 있다.

상기 부재(420)들이 공극을 형성하는 이유는 상기 공극을 통해 누수감지부에 형성된 투수공으로부터 흘러 들어온 누수가 센서부(150)로 흘러가도록 함으로써, 하우징부(200) 내부에 포함된 센서부(150)가 상기 누수의 발생을 감지하도록 하기 위함이다.

따라서, 상기 부재(420)들은 미리 정해진 공극률을 확보하기 위하여 구성되며, 일정한 투수율을 유지하기 위하여 구성된다.

상기 투수공(410)의 크기는 상기 부재(420)의 크기보다 작게 형성될 수 있다. 상기 부재(420)가 상기 투수공(410)을 통해 빠져나가지 못하도록 하기 위함이다.

따라서, 하우징부(200) 내부에 센서부(150)를 둘러싼 복수의 부재(420) 및 상기 부재(420)보다 크기가 작은 투수공이 하우징부(200)에 형성되는 경우, 센서부(150)의 파손을 방지하면서도 누수의 경우 하우징부(200) 내부에 물이 흘러 들어가서 센서부(150)가 누수를 감지할 수 있는 효과가 있다.

하우징부(200)는 제어부(도 1의 111)를 고정시키는 제어부 거치대(310)를 포함할 수 있으며, 상부 케이스(300)와 하부 케이스(400)의 연결을 고정하고, 이물질의 출입을 막는 고정 나사(320)를 포함할 수 있다. 고정 나사(320)는, 패킹으로도 불리며 원환체 모양으로 생긴 합성고무 혹은 내열성 플라스틱으로 만들어진 부품이며, 기계 부품 사이에서 기체가 새지 않도록 막아주는 역할을 하는 O링을 포함할 수 있다.

하우징부(200)의 하단 덮개(500)는 하우징부(200)과 분리시킬 수 있다. 이는 향후 센서부(150) 파손이 일어난 경우, 센서부(150)가 설치된 누수감지부를 지중에서 더 쉽게 인발할 수 있도록 하기 위함이다.

하우징부(200)의 단면적은 하단부에서 상단부로 갈수록 넓어지도록 형성될 수 있다. 이는 센서부(150)가 설치된 누수감지부를 지중에서 더 쉽게 인발할 수 있도록 하기 위함이다. 상기 하우징부의 형태는 원추형뿐만 아니라, 단면적이 삼각형, 사각형 등 하단부에서 상단부로 갈수록 단면적이 넓어지는 모든 형태를 포함할 수 있다.

도 3의 하우징부(200)는, 제어부(111) 및 전원공급부(112)를 포함하는 일체형 모듈(110), 안테나부(113a, 113b), 컨넥터(120, 130), 케이블(140) 및 센서부(150)를 포함한 누수감지부를 케이싱 하기 위한 구성으로, 상기 누수 감지부와는 별도로 구성된 장치일 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누수 감지 장치(10a, 10b, 10c, 10d)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 누수 감지 장치(10a, 10b, 10c, 10d)는 온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 적어도 하나 이상의 정보를 감지하는 센서부(150), 상기 센서부(150)로부터 상기 신호를 수집하고, 신호를 안테나부(113a, 113b)로 전송하는 제어부(111), 상기 제어부(111)로부터 상기 신호를 전송 받은 신호를 외부로 전송하는 안테나부(113a, 113b)로 구성된 누수감지부 및 상기 누수감지부를 보호하며 내부에 누수를 감지 장치 내부로 흘러 들어가게 하는 적어도 하나 이상의 투수공이 형성된 하우징부(200)을 포함한다.

도 4의 누수 감지 장치(10a, 10b, 10c, 10d)는 누수감지부와 하우징(200)이 일체로 구성될 수 있다.

누수 감지 장치(10a, 10b, 10c, 10d)가 매설 관로(1)에 전선 타입으로 롤링하거나 부착되지 않고, 상기 관로(1)에 이격되어 설치되며 상기 누수감지부를 하우징부(200) 안에 배치함으로써, 상기 관로(1)를 매설할 때 복토되는 과정에서 누수 감지 장치가 단선되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 센서부(150)의 파손으로 인하여 센서부(150)를 포함한 누수 감지 장치 전체를 인발 해야할 경우, 쉽게 인발할 수 있도록 하우징부(200)의 단면적은 하단부에서 상단부로 갈수록 넓어지도록 구성될 수 있다.

센서부(150)를 포함한 누수감지부만을 지중에서 인발할 때, 센서부(150)가 손상되지 않도록 하기 위하여 누수 감지 장치(10a, 10b)의 케이블(140)을 길게 구성할 수 있으며, 지하 깊이를 고려하거나 경우에 따라서는 누수 감지 장치(10c, 10d)의 케이블(140)을 짧게 구성할 수도 있다.

상기 누수감지부는 센서부(150)와 일체형 모듈(110)을 포함한다. 상기 일체형 모듈(110)은 제어부(111) 및 전원공급부(112)를 포함한다. 센서부(150)는 관로(1) 에서 발생하는 신호를 감지하고, 제어부(111)는 센서부(150)로부터 획득한 신호를 수집하여 안테나부로 전송한다. 또한, 안테나부(113a, 113b)는 제어부로부터 전송받은 신호데이터를 무선 신호 형태로 외부로 전송한다.

제어부(111)는 센서부(150)로부터 신호를 수신하여 안테나부(113a, 113b)로 전송하는 것뿐만 아니라, 다양한 통신규약에 따라 안테나부(113a, 113b)를 통해 외부로 전송될 수 있는 데이터의 형태로 변환하는 것을 포함할 수 있다. 또한 상기 데이터의 형태로 변환하는 것은 당업자가 용이하게 변환할 수 있는 방법을 모두 포함할 수 있다.

센서부(150)는 온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 선택되는 어느 하나의 정보를 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라 센서부(150)는 온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 정보를 감지하는 복합센서를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라 상기 어느 하나 이상의 정보를 감지하는 센서와 상기 어느 하나 이상의 정보를 감지하는 복합센서 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.

상기 센서부(150) 중 온도 센싱은 관로(1)의 누수로 인한 온도를 센서 주변에서 감지하여 온도 값을 출력하고, 습도 센싱은 관로(1)의 누수로 인한 습도를 센서 주변에서 감지하여 습도 값을 출력하고, 진동 센싱은 상기 관로(1)의 누수로 인한 진동을 감지하여 센서 주변에서 진동값을 출력하고, 압력 센싱은 설치 방법에 따라 상기 관로(1) 내의 압력과 상기 관로(1) 주변의 압력을 감지하여 압력값을 출력하고, 소음 센싱은 상기 관로(1)에서 발생된 소음을 감지하여 센서 주변의 소음값을 출력할 수 있다.

상기 센서부(150)에서 센싱한 각 출력 값들은 각각 독립된 값으로, 서버(30)로 보내진다.

온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 적어도 하나 이상의 정보를 수집하여 외부로 전송하는 누수 감지 장치와 상기 누수 감지 장치의 원격지에 설치되어, 상기 누수 감지 장치로부터 전송된 정보를 수집하는 중간 처리부(20-1, 20-3) 및 상기 중간 처리부로부터 수신된 상기 정보를 별도로 저장하고, 누수 발생 여부를 관리하는 서버(30)로 보내진다.

또한, 상기 압력센서의 설치 방법에 따른 압력 값 출력으로는, 매설 관로(1) 내부의 송출 압력 측정, 또는, 매설 관로(1)의 매설 시 초기 토양 압력은 증가하지만 시간이 지나 매설 관로(1) 주변의 토양 매설 압력이 점점 변화되는 값을 통하여, 서버는 누수 여부를 판단할 수 있다.

센서부(150)는 상기 온도값, 상기 습도값, 상기 진동값, 상기 압력값, 및 상기 소음값을 이용하여 상기 관로(1)의 누수 여부를 감지하므로, 센서부가 상기 관로(1)의 누수 여부를 적은 에러율로 감지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 센서부(150) 및 일체형 모듈(110)이 하우징부(200) 내부에 포함되어 매설 관로(1)의 인근 또는 이격되어 설치되므로, 센서부(150)의 센서들 중에서 어느 하나가 고장나거나 파손된 경우, 누수감지부 및 하우징부(200) 전체를 교체하면 되므로 유지보수가 용이하고, 누수로 인하여 센서부(150)가 파손될 위험이 감소하는 효과가 있다.

상기 제어부(111) 및 전원공급부(112)를 포함하는 상기 일체형 모듈(110)과 센서부(150)는, 제1컨넥터(120)와 제2컨넥터(130)를 통하여 측정 값이 전달될 수 있으며, 제2컨넥터(130)와 센서부(150)는 케이블(140)로 연결된다.

하우징부(200)는 도 4의 (a) 및 (c)와 같이 원통형 모양으로 구성될 수 있다. 또한 보호 하우징부(200)는 센서부(150)에 문제가 발생할 경우, 누수감지부 및 하우징부(200)의 교체를 용이하게 하기 위하여, 도 4의 (b) 및 (d)와 같이 하우징부(200)의 하단부에서 상단부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 구성될 수 있으며, 상기 하우징부의 형태는 원추형 뿐만 아니라, 단면적이 삼각형, 사각형 등 하단부에서 상단부로 갈수록 단면적이 넓어지는 모든 형태를 포함할 수 있다. 하우징부(200) 내부에는 하우징부(200)를 지상으로 인발할 때, 보다 더 손쉽게 인발할 수 있도록 하는 홀더(330)를 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 제어부(111)는 미리 정해진 일정 시간 간격으로 웨이크-업하고, 센서부(150)부로부터 수신된 누수 발생 신호를 안테나부(113a, 113b)로 출력할 수 있다.

미리 정해진 일성 시간 간격으로 웨이크-업 하지 않는 경우, 제어부(111)는 상기 센서부(150)로부터 상기 신호를 수신하여, 상기 신호에 기초하여 상기 관로(1)의 누수 여부를 판단하고, 누수된 것으로 판단되면 누수 발생 신호를 안테나부(113a, 113b)로 전송할 수 있으며, 상기 안테나부(113a, 113b)는 상기 제어부(111)로부터 상기 누수 발생 신호를 전송 받을 수 있다.

누수감지 장치(10a, 10b, 10c, 10d)는 안테나부(113a, 113b)를 덮는 보호캡(cap)(100b)을 더 포함할 수 있다. 안테나부(113a, 113b)를 덮는 보호캡(100b)은 내부 구성이 손상되지 않도록 하는 강화 플라스틱 등으로 구성될 수 있다.

상기 보호캡(100b)은 지면에 노출되도록 구성되며, 사용 중 전원공급부(112)에 문제가 발생할 경우, 전원공급부(112)를 쉽게 교체할 수 있도록 개방될 수 있다. 또한, 상기 보호캡(100a, 100b)은 태양전지판(114)을 제외한 부분까지 덮을 수 있다.

누수감지부에는 전원공급부(112)를 더 포함할 수 있다. 전원공급부(112)는 누수감지부 내부에 탈부착할 수 있다. 예컨대, 누수감지부가 매설 관로(1)에 설치된 상태에서 지면에 있는 사람이 전원공급부(112)를 누수감지부에 탈부착 가능하도록 누수감지부 상부에 위치할 수 있다. 또한, 전원공급부(112)는 1차 전지, 충전이 가능한 2차 전지 또는 태양전지를 포함하는 다양한 에너지 하베스터(Energy Harvester) 또는 에너지 하베스터와 2차 전지의 결합일 수 있다.

또한, 누수감지부에는 태양전지판(114)을 더 포함할 수 있다. 태양전지판(114)은 전원공급부(112)와 연결되어 있으므로, 전원공급부(112)를 충전시키는 역할을 할 수 있으며, 투명하고 강한 재질로 구성된다.

도 5는 누수가 감지되는 과정을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

도 5에는 부재(420)가 일부 도시되어 있지만, 이게 기술적인 부분을 한정하지 않고, 필요에 따라 내부를 모두 채울 수 있다

따라서, 하우징부(200) 내부에 센서부(150)를 둘러싼 복수의 부재(420) 및 상기 부재(420)보다 크기가 작은 투수공이 하우징부(200)에 형성되는 경우, 센서부(150)의 파손을 방지하면서도 누수의 경우 하우징부(200) 내부에 물이 흘러 들어가서 센서부(150)가 누수와 관련된 신호를 감지할 수 있는 효과가 있다.

관로(1)에서 누수가 일어난 경우, 누수는 흘러서 누수 감지 장치 주변에 도달할 수 있다. 누수 감지 장치의 외부 표면 또는 보호하우징(200)에 마련된 투수공(410)을 통하여 누수가 들어간 후, 큰 공극을 형성하는 부재(420)로 채워진 누수 감지 장치의 내부 공극 사이로 누수가 흐를 수 있다. 상기 공극 사이로 흘러들어간 누수는 누수 감지 장치 내부에 있는 센서부(150)에 도달할 수 있다. 누수가 센서부(150)에 도달하면 센서부(150)는 누수 발생 신호를 감지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 누수 감지 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 누수 감지 시스템은 관로(1) 주변에 설치되는 복수의 누수 감지 장치들(10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6), 중간 처리부(Gateway)(20-1, 20-2) 및 서버(30)를 포함할 수 있다.

복수의 누수 감지 장치들(10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6) 각각은 도 4에 도시된 누수 감지 장치와 실질적으로 동일 유사하다. 복수의 누수 감지 장치들(10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6)은 각각은 매설된 관로(1)를 따라 일정 간격으로 배치할 수 있다.

중간 처리부(20-1, 20-2)는 복수의 누수 감지 장치들(10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6) 각각으로부터 매설 관로(1)에 누수가 발생했음을 나타내는 누수 발생 신호를 수신할 수 있다.

상기 누수 감지 장치와 중간 처리부 사이의 통신은 IRDA(Infrared Data Association), RFID(Radio Frequency Identification), 블루투스(Bluetooth), 비콘, 지그비, 와이파이(Wi-Fi), 와이브로, 와이맥스, 3G, 4G, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), UWB, SWAP, NFC, 로라(LORA), LTE 등의 통신 방식을 이용하여 통신할 수 있다.

특히, 로라(LORA) 또는 LTE 등의 원거리 통신 방식을 이용하여 통신할 수 있다.

블루투스는 휴대폰, 노트북, 이어폰·헤드폰 등의 휴대기기를 서로 연결해 정보를 교환하는 근거리 무선 기술 표준이다. 블루투스의 무선 시스템은 ISM(Industrial Scientific and Medical) 주파수 대역인 2400~2483.5MHz를 사용한다. 이 중 위아래 주파수를 쓰는 다른 시스템들의 간섭을 막기 위해 2400MHz 이후 2MHz, 2483.5MHz 이전 3.5MHz까지의 범위를 제외한 2402~2480MHz, 총 79개 채널을 쓴다. ISM이란 산업, 과학, 의료용으로 할당된 주파수 대역으로, 전파 사용에 대해 허가를 받을 필요가 없어 저전력의 전파를 발산하는 개인 무선기기에 많이 쓰인다.

비콘은 블루투스 기반으로 근거리 내에 감지되는 스마트 기기에 각종 정보와 서비스를 제공할 수 있는 무선 통신 장치이다. 비콘은 저전력 블루투스를 지원하는 블루투스 4.0 기술을 기반으로 작동되며, 비콘 단말이 발생하는 특정 ID 값을 통해 확인된 위치에서 설정된 서비스를 전송해주는 방식이다.

지그비(ZigBee)는 소형, 저전력 디지털 라디오를 이용해 개인 통신망을 구성하여 통신하기 위한 표준 기술이다. IEEE 802.15 표준을 기반으로 만들어졌으며, 지그비 장치는 메시 네트워크 방식을 이용, 여러 중간 노드를 거쳐 목적지까지 데이터를 전송함으로써 저전력임에도 불구하고 넓은 범위의 통신이 가능하다.

RFID(Radio Frequency Identification)은 주파수를 이용하여 ID를 식별하는 시스템으로, 전자태그로 불린다. RFID 기술이란 전파를 이용하여 먼 거리에서 정보를 인식하는 기술로, RFID 태그와 RFID 판독기가 필요하다. 태그는 안테나와 집적 회로로 이루어지는데, 집적 회로 안에 정보를 기록하여 안테나를 통해 판독기에게 정보를 송신한다. 이 정보는 태그가 부착된 대상을 식별하는 데 이용한다.

이하, 로라(LORA) 통신 원리에 대하여 간단하게 설명한다.

하나의 서버와 하나 이상의 게이트웨이(Gateway, GW), 여러 개의 단말들이 스타 토폴로지로 구성되는 저전력 장거리 광역 네트워크(예를 들어, LoRaWAN(Long Range Wide Area Network))에서, 단말은 특성에 따라 3가지 클래스로 정의될 수 있다.

클래스 A인 단말은 짧은 다운 링크 후에 업 링크 전송을 함으로써 양방향 통신이 가능할 수 있다. 클래스 A인 단말은 서버로의 업 링크 전송 시 전원이 인가되어 송신하고, 송신 후 수신모드로 변경 후 일정 시간 후에 다시 전원이 차단되는 방식으로 전력 소모를 최소화한 모드로 정의될 수 있다.

클래스 B인 단말은 더 많은 슬롯을 통해 데이터를 수신할 수 있다. 클래스 B인 단말은 서버에서 알려준 주기마다 수신모드로 동작할 수 있으며, 수신모드에서 단말은 서버로부터 데이터를 수신할 수 있다.

구체적으로, 클래스 B인 단말은 게이트웨이로부터 스케쥴링 정보(예를 들어, 수신 윈도우 정보)를 포함하는 비콘 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 비콘 프레임에 의해 지시되는 수신 윈도우에서 수신모드로 동작함으로써 서버로부터 데이터를 수신할 수 있다.

클래스 C인 단말에 상시 전원이 공급될 수 있으며, 이에 따라 클래스 C인 단말은 항상 수신모드로 동작할 수 있다. 송신 시점에서 클래스 C인 단말은 알로하(additive links on-line Hawaii area, Aloha)와 같은 방식을 사용하여 데이터를 송신할 수 있다.

클래스 C인 단말은 클래스 A 또는 클래스 B인 단말보다 작동을 위해 더 많은 전력을 필요로 할 수 있다. 다만, 서버에서 단말로의 통신에서 클래스 C인 단말의 대기 시간은 클래스 A 또는 클래스 B인 단말의 대기 시간보다 짧을 수 있다.

IEEE 802.11e에서 규정된 EDCA에 의하면, 상대적으로 높은 우선순위를 가지는 단말을 위해 랜덤 백오프 절차에 따른 경쟁 윈도우(또는, 백오프 카운터)는 상대적으로 짧게 설정될 수 있다. 따라서, 상대적으로 높은 우선순위를 가지는 단말은 우선적으로 채널에 접속할 수 있다.

또한, LTE 통신은 3GPP 컨소시엄에서 개발한 4세대(4G) 무선 통신 기술이다. LTE는 WCDMA의 후속 기술로서, 기존 3G 통신망과 연동이 쉽다. LTE의 전송속도는 이론적으로 다운로드 최대 75Mbps, 업로드 최대 37.5Mbps이다. 기존 WCDMA HSPA의 전송속도는 다운로드 최대 14.4Mbps, 업로드 최대 5.8Mbps였다. 따라서, LTE는 WCDMA HSPA 대비 다운로드는 최대 5배, 업로드는 최대 7배 정도가 빠른 통신이다.

서버(30)는 중간 처리부(20-1, 20-2)로부터 상기 누수 발생 신호를 수신하고, 상기 누수 발생 신호를 관리자의 단말기로 전송할 수 있다. 실시 예들에 따라 상기 누수 발생 신호는 상기 누수 발생 신호를 출력한 센서부(150)의 위치 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 누수 감지 시스템의 관리자는 매설 관로(1)의 누수 발생 시 상기 위치 정보를 이용하여 누수 발생 위치를 파악할 수 있다. 따라서, 누수가 발생한 부분을 즉각적으로 유지 보수할 수 있다.

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다.

따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 관로
10a, 10b, 10c, 10d: 누수 감지 장치
20-1, 20-2: 중간처리부
30: 서버
100a, 100b: 보호캡
200: 하우징부
110: 일체형 모듈
111: 제어부
112: 전원공급부
113a, 113b: 안테나부
114: 태양전지판
115: 일체형 모듈 하부
116: 결합부
120, 130: 컨넥터
140: 케이블
150: 센서부
300: 상부 케이스
310: 일체형 모듈 거치대
320: 고정 나사
400: 하부 케이스
410: 투수공
420: 부재
500: 하단 덮개

Claims

온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 적어도 하나 이상의 정보를 감지하는 센서부;
상기 센서부가 획득한 신호를 수집하여 안테나부로 전송하는 제어부;
상기 제어부로부터 전송 받은 신호를 외부로 전송하는 안테나부; 및
상기 센서부, 제어부 및 안테나부 주변을 둘러싸고 있는 하우징부를 포함하고,
상기 하우징부는 외부에서 유입된 액체가 하우징 내부에 설치된 센서까지 전달될 수 있도록 하는 적어도 하나 이상의 투수공이 형성된 것을 특징으로 하는 누수 감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센서부는 온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 선택되는 어느 하나의 정보를 감지하는 센서; 및,
온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 정보를 감지하는 복합센서; 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 누수 감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 누수 발생 여부를 판단하고, 누수가 발생한 것으로 판단되면 누수 발생 신호를 안테나부로 전송하는 것을 특징으로 하는 누수 감지 장치.
제 1 항에 있어서
상기 제어부는 미리 정해진 시간 간격으로 센서부가 획득한 신호를 수집하여 안테나로 전송하는 것을 특징으로 하는 누수 감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징부는 땅속 깊이 설치되는 하단부의 단면적이 상단부의 단면적보다 좁은 것을 특징으로 하는 하는 누수 감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징부 내부에 설치되고,
하우징부 내부로 전달된 누수가 상기 센서부까지 전달되는 통로를 제공할 수 있는 공극률을 가지고 있는 복수개의 공극 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누수 감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부에 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함하는 누수 감지 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 전원공급부는 상기 누수감지부 내부에 탈부착 가능한 1차 전지, 2차 전지 또는 태양전지 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 누수 감지 장치.
온도, 습도, 진동, 압력 및 소리 중에서 적어도 하나 이상의 정보를 수집하여 외부로 전송하는 누수 감지 장치;
상기 누수 감지 장치의 원격지에 설치되어, 상기 누수 감지 장치로부터 전송된 정보를 수집하는 중간 처리부; 및
상기 중간 처리부로부터 수신된 상기 정보를 별도로 저장하고, 누수 발생 여부를 관리하는 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누수 감지 시스템.
제 9항에 있어서,
상기 누수 감지 장치와 중간 처리부 사이의 통신은 Wi-Fi, LoRa, Zigbee, 블루투스, RF, 3G 및 4G 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 누수 감지 시스템.
제 9항에 있어서,
상기 서버는 누수가 발생한 것으로 확인되는 경우에 관련 알람 신호를 관리자의 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 누수 감지 시스템.