KR20200002380A - Real-time monitoring system and method for heavy metal concentrations in the water - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중금속 실시간 감시 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수중에 위치한 상태로 물속에 존재하는 중금속의 농도를 측정하기 위해, 방사선과 금속과의 상호반응시 방사선의 산란정도를 정량화시켜 실시간으로 측정하고, 측정 결과를 원거리의 관리센터로 전송하여 현장의 중금속 농도를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a heavy metal real-time monitoring system and method, and more particularly, to measure the concentration of heavy metal present in the water in a state of being located in water, in real time by quantifying the degree of scattering of radiation during the interaction between radiation and metal It is a technology that can monitor the concentration of heavy metals in real time by measuring and transmitting the measurement results to a remote control center.
산업발전에 따른 인구의 도시 집중화와 함께 유해한 독성물질(hazardous chemical)의 방출은 심각한 대기, 수질 및 토양오염 문제를 불러 일으킨다.The release of harmful hazardous chemicals, together with the urban concentration of the population due to industrial development, causes serious air, water and soil pollution problems.
비소(As), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 니켈(Ni), 아연(Zn), 크롬(Cr), 불소(F), 셀레늄(Se), 수은(Hg) 등 유해 중금속들은 물에 분해되거나 안정한 화합물로 되지 않고 혼합상태로 남아 수질과 토양을 오염시키며, 먹이사슬에 따라 물고기 등 각종 음식물을 통하여 인간의 몸속으로 이동, 축적되어 질병을 가져올 수 있다.Hazardous heavy metals such as arsenic (As), lead (Pb), cadmium (Cd), nickel (Ni), zinc (Zn), chromium (Cr), fluorine (F), selenium (Se) and mercury (Hg) It does not decompose or become a stable compound, but remains mixed and contaminates water quality and soil. It can move and accumulate in human body through various foods such as fish depending on the food chain, which can cause disease.
중금속의 오염을 방지하기 위해서는 환경에 유입되는 유해 중금속들의 양을 정확히 측정할 수 있는 기술이 확보되어야 하며, 이를 통하여 환경오염의 철저한 규제가 실시되어야 한다. In order to prevent pollution of heavy metals, a technology that can accurately measure the amount of harmful heavy metals entering the environment should be secured, and through this, strict regulation of environmental pollution should be implemented.
특히, 강이나 호수 등의 수중에 함유된 중금속은 유동성이 강하여 짧은 시간에 넓은 면적으로 전달됨으로써 환경오염을 발생시키기 쉽다.In particular, heavy metals contained in water, such as rivers and lakes, have a high fluidity and are easily transferred to a large area in a short time, thereby easily causing environmental pollution.
따라서, 수중에 잔류하는 중금속의 양을 정확히 측정하여야 하며, 이를 근거로 환경 예측, 감시, 평가가 진행됨으로써 효율적으로 수중의 중금속 현황을 관리할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to accurately measure the amount of heavy metals remaining in the water, and based on this, it is necessary to efficiently manage the current status of heavy metals in the water as the environmental prediction, monitoring, and evaluation proceeds.
그러나, 종래의 기술로는 수중의 중금속 양을 실시간으로 감시하거나 측정하는 것은 불가능하고, 또한 수중에서 유동상태인 중금속 농도를 정확하게 측정하는 것은 어렵다.However, with the prior art, it is impossible to monitor or measure the amount of heavy metals in water in real time, and it is difficult to accurately measure the concentration of heavy metals flowing in water.
또한, 중금속 측정장치는 부피가 커서 이동성이 떨어지므로 현장 활용성이 낮아서 수중으로 이동하여 직접 측정하기 어려운 문제점이 있다. In addition, the heavy metal measuring device has a problem that it is difficult to measure by moving directly into the water due to the low volume of mobility because the mobility is large.
그리고, 실시간 측정이 불가능하여 수중의 중금속 오염에 대하여 신속하게 대처할 수 없는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that cannot measure in real time and can not quickly cope with heavy metal contamination in the water.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 수중에 위치한 상태로 물속에 존재하는 중금속의 농도를 측정하기 위해, 방사선과 금속과의 상호반응 시 방사선의 산란정도를 정량화시켜 실시간으로 측정하고, 측정 결과를 원거리의 관리센터로 전송하여 현장의 중금속 농도를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 중금속 실시간 감시 시스템에 관한 것이다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to measure the concentration of heavy metals present in the water in the state of being located in water, and to determine the degree of scattering of the radiation during the interaction between the radiation and the metal. It is a heavy metal real-time monitoring system that can quantify and measure in real time, and transmit the measurement results to a remote control center to monitor the concentration of heavy metal in the field in real time.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예는,In order to achieve the above object, a preferred embodiment of the present invention,
수원(水源;W)에서 승하강이 가능하도록 물 속에 잠겨서 수중 중금속 량을 측정하는 계측부(1)와; A
이 계측부(1)로부터 계측된 데이터가 저장되고 오염 여부가 분석되며, 계측부(1)를 수중에서 승하강시키는 중간 스테이션(3)과;An intermediate station (3) for storing the data measured from the measuring unit (1), analyzing whether or not there is contamination, and raising and lowering the measuring unit (1) in water;
중간 스테이션(3)으로부터 유무선 방식에 의하여 전송된 중금속 농도 데이터를 처리하는 원격 관리센터(5)를 포함하며,A
계측부(1)는 수중에 배치되어 방사능에 의하여 수중의 중금속 양을 측정하는 측정유닛(17)을 포함하며,The
측정유닛(17)은, 본체(12)와; 본체(12)에서 하부로 일정 거리 떨어져 배치되는 방사선원(16)과; 본체(12)와 방사선원(16)을 연결하며 물이 흐르는 통로(P)를 형성하는 연결부재(24)와; 본체(12)의 내부에 장착되어 방사선원에서 조사된 방사선의 산란정도를 측정함으로써 통로(P)를 흐르는 물에 존재하는 중금속의 양을 측정할 수 있는 방사선 측정부(25)를 포함하는 수중 중금속 감시 시스템을 제공한다.The
본 발명의 다른 실시예는,Another embodiment of the present invention,
수중에서 부유하는 본체(12)와;A
본체(12)에서 하부로 일정 거리 떨어져 배치되는 방사선원(16)과; A
본체(12)와 방사선원(16)을 연결하며 물이 흐르는 통로(P)를 형성하는 연결부재(24)와; 그리고A
본체(12)의 내부에 장착되어 방사선원에서 조사된 방사선의 산란정도를 측정함으로써 통로(P)를 흐르는 물에 존재하는 중금속의 양을 측정할 수 있는 방사선 측정부(25)를 포함하는 수중 중금속 감시 시스템을 제공한다.Underwater heavy metal monitoring, including a
상기한 본 발명의 실시예에 따른 현장형 수중 중금속 감시 시스템은 다음과 같은 장점이 있다.Field-type underwater heavy metal monitoring system according to an embodiment of the present invention has the following advantages.
첫째, 수중에 위치한 상태로 수중에 함유된 중금속의 농도를 측정하되, 방사선과 중금속과의 상호반응으로 인해 하부 방사선원으로부터 방출된 방사선이 산란되고 감쇄되어 계측부에 도달하는 일부 방사선량을 정량화시켜 실시간으로 측정하고, 측정 결과를 원거리의 관리센터로 전송하여 현장의 중금속 농도를 실시간으로 모니터링할 수 있다.First, while measuring the concentration of heavy metals contained in the water while being in the water, the radiation emitted from the lower radiation source due to the interaction between the radiation and the heavy metal is scattered and attenuated to quantify the amount of radiation reaching the measurement part in real time In addition, the measurement results can be sent to a remote control center to monitor the site's heavy metal concentration in real time.
둘째, 중금속 측정유닛을 부구(floating deck)에 연결하고, 일정한 깊이만큼 수중에 늘어뜨리고, 필요에 따라서 상하로 이동시켜서 해당 수심의 중금속을 용이하게 측정할 수 있는 장점이 있다.Second, there is an advantage that the heavy metal measuring unit is connected to a floating deck, drooped in water by a certain depth, and moved up and down as necessary to easily measure the heavy metal of the corresponding depth.
셋째, 중금속을 정량적으로 측정할 수 있고, 측정된 데이터를 유선 혹은 무선방식으로 송신함으로써 원거리에서도 현장 상황을 실시간으로 감시할 수 있는 장점이 있다.Third, the heavy metal can be quantitatively measured, and the measured data can be transmitted in a wired or wireless manner, thereby real-time monitoring of field conditions even at a distance.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중 중금속 감시 시스템을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 계측부의 구조를 개략적으로 보여주는 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 계측부의 측정유닛을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 측정유닛의 작동상태를 보여주는 측면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 중간 스테이션의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a perspective view showing an underwater heavy metal monitoring system according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view schematically showing the structure of the measurement unit shown in FIG. 1.
3 is a perspective view showing a measuring unit of the measuring unit shown in FIG.
4 is a side view showing an operating state of the measuring unit shown in FIG.
5 is a view schematically showing the structure of the intermediate station shown in FIG.
이하, 본 발명에 따른 수중 중금속 감시 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the underwater heavy metal monitoring system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 수중 중금속 감시 시스템(1)는 수원(水源;W)의 중금속을 측정하는 계측부(1)와; 이 계측부(1)로부터 계측된 데이터가 저장되고 오염 여부가 분석되는 중간 스테이션(3)과; 중간 스테이션(3)으로부터 유무선 방식에 의하여 전송된 방사능 데이터를 처리하는 원격 관리센터(5)를 포함한다.As shown in Figures 1 to 5, the underwater heavy metal monitoring system (1) proposed by the present invention includes a measuring unit (1) for measuring the heavy metal in the water source (W); An
이러한 구조를 갖는 수중 중금속 감시 시스템에 있어서, 상기 계측부(1)는 수원내 존재하는 방사성 물질뿐만 아니라 수중 중금속 감시 시스템에 포함된 선원으로부터의 방사선을 감지하는 기능을 한다. 즉, 계측부로부터 직 하부에 고정된 방사선원으로부터 방출되는 알파입자, 베타입자, 감마선, 엑스선 등의 방사선을 감지한다.In the underwater heavy metal monitoring system having such a structure, the measuring
보다 상세하게 설명하면, 계측부(1)는 수면을 부유하는 부구(floating deck, 浮具;11)와; 부구(11)에 의하여 수중에 승하강이 가능하게 배치되어 방사선원에 의하여 수중의 중금속 양을 측정하는 측정유닛(17)과; 부구(11)에 장착되어 측정유닛(17)에 연결된 와이어(W)를 감거나 풀어서 승하강시키는 구동부(7)를 포함한다.In more detail, the
이러한 구조를 갖는 계측부에 있어서, 부구(11)는 적절한 부력에 의하여 수면에 부유할 수 있는 구조체로서 통상적인 구조의 부구를 의미한다.In the measurement part having such a structure, the
그리고, 측정유닛(17)은 알파입자, 베타입자, 감마선, 엑스선 등과 같은 방사선을 방출하는 방사선원으로부터 방출된 방사선의 감쇄정도를 감지함으로써 방사선 계측부로부터 방출되는 펄스신호 통해 중금속의 양을 측정할 수 있다.In addition, the
이러한 측정유닛(17)을 보다 상세하게 설명하면, 본체(12)와; 본체(12)에서 하부로 일정 거리 떨어져 배치되는 방사선원(16)과; 본체(12)와 방사선원(16)을 연결하며 물이 흐르는 통로(P)를 형성하는 연결부재(24)와; 본체(12)의 내부에 장착되어 방사선원에서 방출된 방사선이 산란되어 감쇄되는 정도를 측정함으로써 통로(P)를 흐르는 물에 존재하는 중금속의 양을 측정할 수 있는 방사선 측정부(25)를 포함한다.The
이러한 측정유닛(17)에 포함된 방사선원(16)은 알파선(α) 또는 베타선(β) 또는 감마선(γ)을 방출하는 장치를 포함한다. The
방사선원은 방사성물질의 반감기가 길수록 그리고 방출되는 방사선 양이 많을수록 측정 효율이 높아질 수 있기 때문에 더 적합하다. The radiation source is more suitable because the longer the half-life of the radioactive material and the greater the amount of radiation emitted, the higher the measurement efficiency can be.
그리고, α선원으로서는 오래 전부터 천연 방사성 원소인 라돈(Rn-222)이 사용되고 있는데, 최근에는 폴로늄(Po-210)도 사용된다. β선은 수소의 인공 방사성 동위 원소인 트리튬이 비교적 많이 사용된다. γ선원으로서는 주로 코발트(Co-60)이나 세슘(Cs-137) 등이 사용되고 있다.As a source of α, radon (Rn-222), which is a natural radioactive element, has been used for a long time. Recently, polonium (Po-210) is also used. β-rays are relatively high in tritium, an artificial radioactive isotope of hydrogen. Cobalt (Co-60), cesium (Cs-137), etc. are mainly used as a gamma source.
이와 같이 방사선원(16)에서 방출된 방사선은 통로(P)를 지나서 방사선 측정부(25)에 도달하게 된다.As such, the radiation emitted from the
이때, 방사선이 통로(P)를 지나는 과정에서 물에 함유된 중금속과 충돌함으로써 산란이 되고, 이 과정에서 일부 방사선만이 방사선 측정부(25)에 도달하게 된다.At this time, the radiation is scattered by collision with the heavy metal contained in the water in the process of passing through the passage (P), in this process only a part of the radiation reaches the
그리고, 방사선 측정부(25)는 이러한 방사선량의 변화로 인한 계수율 변화를 정량화함으로써 수중의 중금속 농도를 파악할 수 있다.In addition, the
이러한 방사선 측정부(25)는 다양한 방식의 검출기가 포함될 수 있는 바, 기체 전리함형, 고체 섬광체형, 반도체형, NaI(TI) 검출기 등 다양하게 적용할 수 있다.The
그리고, 이러한 측정기는 통상적으로 섬광체(14)와, 섬광측정부(18)와, 증폭기(22)로 구성된다.In addition, such a measuring device is usually composed of a
즉, 검출기는 섬광체나 반도체 내의 결정과 입사 방사선과의 상호작용에 의해 발생하는 빛(섬광)을 이용하여 방사선을 측정하는 방식이다. 즉, 방사선이 섬광체 또는 반도체 결정(14)에 입사하면 양자의 상호작용, 예를 들면 광전효과, 콤프턴 산란, 전자쌍 생성에 의해 2차 전자가 발생한다.In other words, the detector is a method of measuring the radiation by using light (flash) generated by the interaction between the crystal in the scintillator or the semiconductor and the incident radiation. In other words, when radiation enters the scintillator or
이 2차 전자가 여기에서 정상상태로 돌아올 때에 섬광이라는 빛을 발생하는데, 이 빛의 강도는 결정에서 2차 전자가 잃은 에너지에 비례하기 때문에 입사 방사선의 에너지에 관한 정보를 제공함으로써 섬광 측정기(18)에 의하여 방사선 에너지 스펙트럼 측정 및 방사선량 측정이 가능하다.When these secondary electrons return to their normal state here, they generate a light called flash, which provides information about the energy of incident radiation because the intensity of the light is proportional to the energy lost by the secondary electrons in the crystal. ), Radiation energy spectrum measurement and radiation dose measurement are possible.
이때 섬광은 미약하므로 광전자 증배관(amplifier;22)을 이용하여 광전면에서 빛을 전자로 변환하고, 이 전자를 다이오드에서 빛의 강도에 비례하는 펄스를 얻는다. 그리고, 발생된 이 펄스신호를 분석함으로써 중금속 오염 정도를 판단할 수 있다.At this time, since the flash is weak, a photomultiplier (amplifier) 22 is used to convert the light into electrons on the photoelectric surface, and the electrons are obtained in the diode in proportion to the light intensity. The degree of heavy metal contamination can be determined by analyzing the generated pulse signal.
한편, 이러한 측정유닛(17)은 수면위에 부유한 부구(11)에 승하강 가능하게 장착되어 필요시 하강하여 소정 수심대의 중금속 오염정도를 측정할 수도 있다.On the other hand, the
즉, 측정유닛(17)을 승하강시키는 구동부(7)를 장착함으로써 가능하다.That is, it is possible by attaching the
이러한 구동부(7)는 부구(11)의 하부에 장착되는 모터(Motor:13)와; 모터(13)의 회전축에 연결되어 와이어(W)를 감거나 푸는 권취축(15)을 포함한다.The
이때, 모터(13)는 바람직하게는 회전각, 회전수를 조절할 수 있는 스테핑 모터(Stepping motor)이다. 그리고, 이 모터(13)는 중간 스테이션(3)의 제어부에 의하여 조절됨으로써 권취축(15)에 감겨진 와이어(W)가 소정 횟수만큼 감겨지거나 풀어진다. At this time, the
따라서, 와이어(W)를 풀거나 감는 경우, 방사능 측정유닛(17)이 수중에서 상승하거나 하강함으로써 목표로 하는 깊이에서 중금속의 오염도를 측정할 수 있다.Therefore, when unwinding or winding the wire W, the
그리고, 다른 실시예로서 부구(11)에 수위감지센서(S)를 장착하고, 이 수위감지센서(S)를 중간 스테이션(3)의 제어부에 연결할 수 있다. 따라서, 수원의 수위가 변동되는 경우, 수위감지센서(S)가 이를 감지하고, 신호를 중간 스테이션(3)의 제어부에 전송하게 된다. 그리고, 제어부는 입력된 수위값을 연산하여 모터(13)에 신호를 전송함으로써 와이어(W)를 감거나 풀어서 측정유닛(17)이 자동으로 수위의 증감에 따라 승하강할 수 있다.In another embodiment, the water level sensor S may be mounted on the
따라서, 측정유닛(17)은 수위가 변동되는 경우에도, 설정된 수심에서 중금속의 오염정도를 안정적으로 측정할 수 있다.Therefore, the measuring
또한, 가뭄의 경우, 수원의 수위가 거의 없는 경우, 측정 유닛(17)이 수원의 바닥에 닿음으로써 오작동이나 파손될 수 있음으로 수위감지센서(S)가 이를 감지하여 중간 스테이션(3)의 제어부에 신호를 전송하게 된다. 그리고, 중간 스테이션(S)의 경보유닛을 통하여 경보음을 발생시킴으로써 관리자에게 안내할 수 있다. 물론, SNS를 통해 전달할 수도 있다. In addition, in case of drought, when there is almost no water level in the water source, the water level sensor S detects this because the measuring
그리고, 이러한 방사능 측정유닛(17)은 물의 흐름 등에 의하여 떠내려갈 수도 있음으로 이를 방지하기 위하여 가이드바(19) 및 연결바(20)가 배치된다.And, the
즉, 수원에 배치되는 가이드바(Guide bar;19)와; 일단은 부구(11)에 연결되고 타단은 가이드바(19)에 이동가능하게 연결되는 연결바(20)와; 방사능 측정유닛(17)에 전원을 공급하는 전원부(9)와; 중간 스테이션(3)과 연결되어 데이터를 송수신할 수 있는 케이블(Cable;C)을 포함한다.That is, a
이러한 가이드바(19)는 하단은 강이나 호수와 같은 수원의 바닥면에 고정되고 상단은 수면에 돌출될 수 있다. 따라서, 가이드바(19)는 일정한 위치에 고정될 수 있다.The
그리고, 연결바(20)는 이러한 가이드바(19)와 부구(11)를 서로 연결함으로써 부구(11)가 승하강 하는 경우 가이드바(19)를 따라서 승하강될 수 있도록 한다.In addition, the
즉, 연결바(20)의 일단은 부구(11)에 연결되고 타단은 고리(21)가 장착되며, 이 고리(21)는 가이드바(19)에 삽입된다. 이때, 고리(21)는 가이드바(19)에 삽입된 상태에서 상하로 이동할 수 있는 정도의 내경을 갖는다.That is, one end of the connecting
따라서, 물이 흐르거나 수위가 변동되는 경우에도 부구(11)는 연결바(20)에 의하여 가이드바(19)에 연결된 상태이므로 표류하지 않고 제 위치를 유지할 수 있어서 일정한 지점의 중금속 오염정도를 안정적으로 감시할 수 있다.Therefore, even when water flows or the water level is fluctuated, the
그리고, 이러한 계측부(1)는 수원의 면적에 따라 적절한 갯수가 배치될 수 있다. 즉, 1개의 계측부(1)가 배치될 수도 있고, 2개 이상의 계측부(1)가 배치될 수도 있다.And, the measuring
한편, 케이블(C)은 측정유닛(17)과 수원지에 인접한 중간 스테이션(3)을 연결함으로써 방사능 오염 정보를 송수신할 수 있다.Meanwhile, the cable C may transmit and receive radioactive contamination information by connecting the
이러한 중간 스테이션(3)은 계측부(1)로부터 전송된 데이터를 디지털 신호로 변환하여 처리하게 된다.The
상기 중간 스테이션(3)는 계측부(1)로부터 수신된 아날로그 데이터를 디지털로 변환하는 신호변환기(32)와; 방사선 데이터를 분석하여 중금속 오염여부를 판단하는 제어부(30)와; 상기 제어부(30)의 분석결과를 원격 관리센터(5)에 송수신하는 출력부(46)를 포함한다.The intermediate station (3) includes a signal converter (32) for converting analog data received from the measuring unit (1) into digital; A
이러한 구조의 중간 스테이션(3)에 있어서, 신호변환기(32)는 계측부(1)에서 전송된 아날로그 신호를 컴퓨터, 노트북, 스마트폰, 일반 휴대폰, PDA, 별도의 통신기능을 가지는 계측기 또는 제어 기기 등과 같은 정보처리기능을 가진 장치가 인식할 수 있는 디지털신호로 변환해주는 수단 또는 장치를 포함하는 포괄적인 개념을 의미한다.In the
상기와 같은 신호변환기(32)는 통상의 디지털신호처리(DSP, digital signal processing)기능을 가진 DSP칩과 같은 장치 또는 수단을 채용하면 바람직하다.The
이와 같이 계측부(1)에 의하여 검출된 방사선 데이터가 신호 변환기(32)에 의하여 디지털정보로 변환되면, 이 디지털정보는 중간 스테이션(3)의 제어부(30)로 전송된다.When the radiation data detected by the measuring
상기 제어부(30)는 계측부(1)가 감지한 펄스 신호를 전달받아 수중의 중금속 오염 정도를 판단하고, 데이터를 저장유닛(40)에 저장하며, 수위감지센서(S)와 연동하여 방사선 측정유닛(17)을 승하강시킬 수 있다.The
보다 상세하게 설명하면, 상기 제어부(30)는 방사선 데이터가 입력되는 입력부(34)와; 입력된 방사선 데이터를 정량적으로 분석하고 중금속 함유량으로 전환하는 로거유닛(Logger unit;38)과; 상기 로거유닛(38)에 의하여 처리된 데이터를 저장하는 저장유닛(40)과; 중금속 농도가 기준치를 초과하였을 경우 경보를 발생하는 경보유닛(42)과; 저장된 데이터의 시간에 따른 이력관리를 하는 시간 이력관리 유닛과; 상기 유닛들과 신호를 송수신함으로써 제어하고, 데이터의 기준치 초과 여부를 판단하고, 데이터의 저장을 지시하는 컨트롤러(programmable Logic controller; PLC,36)를 포함한다.In more detail, the
이러한 구조를 갖는 제어부에 있어서, 상기 로거유닛(38)은 초기 상태에서는 자체 테스트 모드를 수행하여 정상작동 유무를 확인하고, 이상이 없는 경우 데이터를 처리할 수 있는 계측모드로 전환된다.In the control unit having such a structure, the
이 계측모드에서, 로거유닛(38)은 계측부(1)로부터 계측된 방사선 데이터를 정량적으로 분석한다.In this measurement mode, the
그리고, 로거유닛(38)은 분석된 방사선 데이터에 의하여 중금속량을 연산한다.The
즉, 초기 방사선량과 최종 방사선량을 비교하고, 그 차이만큼 중금속량이 함유되었다고 판단한다.That is, the initial radiation dose and the final radiation dose are compared, and it is determined that the heavy metal amount is contained by the difference.
또한, 로거유닛(38)은 수원 주위의 환경 데이터를 측정하여 방사능 기저값(Background limit)을 설정한다. In addition, the
그리고, 데이터 분석결과는 상기 컨트롤러(36)로 전송되고, 컨트롤러(36)는 데이터를 저장유닛(40)에 제공하여 저장하고, 컨트롤러 자체의 판단 프로그램에 의하여 기준치 초과 여부를 판단한다. Then, the data analysis result is transmitted to the
보다 상세하게 설명하면, 저장유닛(40)은 로거유닛(38)에 의하여 제공된 데이터를 시간 혹은 일별로 저장한다. 이때, 데이터 저장 형식은 다양한 포멧(Format)이 가능하나, 바람직하게는 텍스트 파일(Text) 형식으로 저장된다.In more detail, the
그리고, 이러한 데이터의 저장은 로거유닛(38)의 데이터 측정주기와 동일한 주기로 저장되는 것이 바람직하다.In addition, the storage of the data is preferably stored at the same period as the data measuring period of the
또한, 수위에 따라서 측정유닛(17)이 승하강하는 바, 이때 모터(13)의 권취축(15)의 회전수 및 방사능 측정유닛(17)의 승하강 높이간의 관계 데이터가 저장될 수 있다.In addition, the
상기 컨트롤러(36)는 로거유닛(38)으로부터 제공된 데이터를 연산하여 중금속 농도가 허용 기준치를 초과했는지 여부를 결정한다.The
보다 상세하게 설명하면, 컨트롤러(36)는 로거유닛(38)으로부터 제공된 데이터를 미리 설치된 오염도 판단 프로그램에 의하여 연산함으로써 기준치 초과 여부를 판단한다. 이때, 기준치는 미리 입력된다.In more detail, the
따라서, 컨트롤러(36)는 기 설정된 기준치와, 로거유닛(38)으로부터 수신된 실제 중금속 농도 데이터를 서로 비교한다.Accordingly, the
비교 결과, 실제 중금속 농도 데이터가 기준치를 초과하였다고 판단되면, 컨트롤러는 상기 경보유닛(42)에 신호를 전송한다.As a result of the comparison, when it is determined that the actual heavy metal concentration data has exceeded the reference value, the controller transmits a signal to the
또한, 컨트롤러(36)는 수위감지센서(S)로 부터 전송된 신호에 의하여 수심을 파악하고, 수위값을 연산하여 모터(13)에 신호를 전송함으로써 와이어(W)를 감거나 풀어서 측정유닛(17)이 자동으로 수위의 증감에 따라 승하강할 수 있도록 한다. 따라서, 측정유닛(17)은 수위가 변동되는 경우에도, 설정된 수심에서 중금속을 안정적으로 측정할 수 있다.In addition, the
또한, 가뭄의 경우, 수원의 수위가 거의 없는 경우, 측정 유닛(17)이 수원의 바닥에 닿음으로써 오작동이나 파손될 수 있는 바, 수위감지센서(S)로 부터 전송된 신호에 의하여 컨트롤러(36)는 경보유닛을 통하여 경보음을 발생시킴으로써 관리자에게 안내할 수 있다. 물론, SNS를 통해 전달할 수도 있다. In addition, in the case of drought, when there is almost no water level in the water source, the
이러한 경보유닛(42)은 기준치가 초과되거나, 수심이 일정 깊이 이하인 경우 경보를 발생한다. 이때, 경보는 다양한 형태로 발생될 수 있는 바, 스피커를 통한 경보음, 경광등을 통한 발광, 모니터상에서의 경고메시지 출력 등 다양한 형태로 발생될 수 있다.The
관리자는 이러한 경보에 의하여 중금속 농도가 기준치를 초과하였음을 인식할 수 있다.This alert allows the manager to recognize that the heavy metal concentration has exceeded the threshold.
그리고, 상기 시간 이력관리유닛(44)은 저장유닛(40)과 연동함으로써 계측된 중금속량의 시간에 따른 변화를 관리한다. 즉, 계측부(1)에 의하여 계측된 초기 중금속 농도 데이터를 시간별로 관리함으로써 방사선의 변화정도를 파악할 있도록 한다.Then, the time
상기 출력부(46)는 제어부(30)에 의하여 분석된 데이터를 안테나에 의하여 원격 관리센터(5)로 전송할 수 있다. 이때, 전송방식은 유선 혹은 무선방식이 가능하며, 무선 송신수단으로는 Bluetooth, Zigbee 모듈 등과 같은 근거리 정보통신수단이나, 4G, LTE, UWB, WiFi, WCDMA, USN, IrDA 모듈 등도 포함할 수 있다.The
상기한 바와 같이, 중간 스테이션(3)은 측정유닛(17)으로부터 전송된 중금속 데이터를 분석하여 오염정도를 판단한 후 원격 관리센터(5) 등에 전송할 수 있다.As described above, the
이때, 중간 스테이션(3)은 1개소뿐만 아니라 호수나 강가를 따라 복수개가 배치될 수도 있다.At this time, not only one
이와 같이 중금속 오염정보는 원격 관리센터(5)에 유무선 방식으로 전송됨으로써 원격지에서도 현장의 수질 중금속 상황을 실시간으로 파악할 수 있다.As such, the heavy metal contamination information is transmitted to the
이때, 데이터가 전송되는 대상은 원격 관리센터(5)에만 한정되는 것은 아니고, 그외의 이동 통신 수단에도 도달될 수 있다. 예를 들면, 핸드폰, 스마트폰, PDA 등 유비쿼터스 환경을 제공하는 이동 통신기기를 모두 포함할 수 있다.At this time, the object to which data is transmitted is not limited to the
1: 계측부
3: 중간 스테이션
5: 원격 관리센터
7: 구동부
11: 부구
17: 측정유닛1: measuring part
3: intermediate station
5: remote management center
7: drive section
11: float
17: measuring unit
Claims (5)
이 계측부(1)로부터 계측된 데이터가 저장되고 오염 여부가 분석되며, 계측부(1)를 수중에서 승하강시키는 중간 스테이션(3)과;
중간 스테이션(3)으로부터 유무선 방식에 의하여 전송된 중금속 농도 데이터를 처리하는 원격 관리센터(5)를 포함하며,
계측부(1)는 수중에 배치되어 방사선에 의하여 수중의 중금속 양을 측정하는 측정유닛(17)을 포함하며,
측정유닛(17)은, 본체(12)와; 본체(12)에서 하부로 일정 거리 떨어져 배치되는 방사선원(16)과; 본체(12)와 방사선원(16)을 연결하며 물이 흐르는 통로(P)를 형성하는 연결부재(24)와; 본체(12)의 내부에 장착되어 방사선원에서 조사된 방사선의 산란정도를 측정함으로써 통로(P)를 흐르는 물에 존재하는 중금속의 양을 측정할 수 있는 방사선 측정부(25)를 포함하는 수중 중금속 감시 시스템.A measurement unit 1 which is immersed in water so as to move up and down in a water source W and measures the amount of heavy metal in the water;
An intermediate station (3) for storing the data measured from the measuring unit (1), analyzing whether or not there is contamination, and raising and lowering the measuring unit (1) in water;
A remote management center 5 for processing heavy metal concentration data transmitted from the intermediate station 3 by wire or wireless manner,
The measuring unit 1 includes a measuring unit 17 disposed in the water and measuring the amount of heavy metal in the water by radiation,
The measuring unit 17 includes a main body 12; A radiation source 16 disposed below the body 12 by a predetermined distance; A connection member 24 connecting the main body 12 and the radiation source 16 to form a passage P through which water flows; Underwater heavy metal monitoring, including a radiation measuring unit 25 mounted inside the main body 12 to measure the scattering degree of the radiation irradiated from the radiation source to measure the amount of heavy metal present in the water flowing through the passage (P) system.
본체(12)에서 하부로 일정 거리 떨어져 배치되는 방사선원(16)과;
본체(12)와 방사선원(16)을 연결하며 물이 흐르는 통로(P)를 형성하는 연결부재(24)와; 그리고
본체(12)의 내부에 장착되어 방사선원에서 조사된 방사선의 산란정도를 측정함으로써 통로(P)를 흐르는 물에 존재하는 중금속의 양을 측정할 수 있는 방사선 측정부(25)를 포함하는 수중 중금속 감시 시스템.A main body 12 floating in water;
A radiation source 16 disposed below the body 12 by a predetermined distance;
A connection member 24 connecting the main body 12 and the radiation source 16 to form a passage P through which water flows; And
Underwater heavy metal monitoring, including a radiation measuring unit 25 mounted inside the main body 12 to measure the scattering degree of the radiation irradiated from the radiation source to measure the amount of heavy metal present in the water flowing through the passage (P) system.
방사선 측정부(25)는 기체형이나 고체형 섬광체 또는 반도체 검출기를 포함하며, 이러한 검출기로부터 방출되는 섬광(빛)을 증폭하는 광학식 또는 전자식 증폭기를 사용하는 수중 중금속 감시 시스템.The method according to claim 1 or 2,
The radiation measuring unit 25 includes a gaseous or solid scintillator or a semiconductor detector, and uses an optical or electronic amplifier to amplify the flash (light) emitted from the detector.
계측부(1)의 측정유닛(17)은 수면을 부유하는 부구(floating deck, 浮具;11)에 승하강 가능하게 배치되며, 측정유닛(17)는 부구(11)에 구비된 구동부(7)와 와이어(W)에 의하여 연결됨으로써 와이어(W)를 감거나 푸는 경우 승하강되는 수중 중금속 감시 시스템.The method of claim 1,
The measuring unit 17 of the measuring unit 1 is arranged to be lowered to a floating deck 11 floating on the surface of the water, and the measuring unit 17 is a driving unit 7 provided in the floating unit 11. Underwater heavy metal monitoring system that is raised and lowered when the wire (W) is wound or unwound by being connected by a wire (W).
중간 스테이션(3)은 계측부(1)로부터 수신된 아날로그 데이터를 디지털로 변환하는 신호변환기(32)와; 방사선 데이터를 분석하여 중금속 오염여부를 판단하는 제어부(30)와; 상기 제어부(30)의 분석결과를 원격 관리센터(5)에 송수신하는 출력부(46)를 포함하며,
상기 제어부(30)는 방사선 데이터가 입력되는 입력부(34)와; 입력된 방사선 데이터를 정량적으로 분석하고 중금속 함유량으로 전환하는 로거유닛(Logger unit;38)과; 상기 로거유닛(38)에 의하여 처리된 데이터를 저장하는 저장유닛(40)과; 중금속 농도가 기준치를 초과하였을 경우 경보를 발생하는 경보유닛(42)과; 저장된 데이터의 시간에 따른 이력관리를 하는 시간 이력관리 유닛과; 상기 유닛들과 신호를 송수신함으로써 제어하고, 데이터의 기준치 초과 여부를 판단하고, 데이터의 저장을 지시하는 컨트롤러(programmable Logic controller; PLC,36)를 포함하는 수중 중금속 감시 시스템.The method of claim 1,
The intermediate station 3 includes a signal converter 32 for converting analog data received from the measuring unit 1 into digital; A control unit 30 for analyzing the radiation data to determine whether heavy metal is contaminated; An output unit 46 for transmitting and receiving the analysis result of the control unit 30 to the remote management center (5),
The control unit 30 includes an input unit 34 to which radiation data is input; A logger unit 38 for quantitatively analyzing the input radiation data and converting it into a heavy metal content; A storage unit 40 for storing data processed by the logger unit 38; An alarm unit 42 for generating an alarm when the heavy metal concentration exceeds a reference value; A time history management unit for history management according to time of stored data; Underwater heavy metal monitoring system including a programmable logic controller (PLC) for controlling by transmitting and receiving signals with the units, determining whether or not exceeding the reference value of the data, and directs the storage of the data.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
X091 | Application refused [patent] | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |