KR20200009048A - Multi-pump system with system check - Google Patents
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Abstract
종래의 펌프 시스템 설계에서 다음 4개의 치명적인 결함을 완화시키기 위한 설계 해결책들이 제공된다; 즉, 4개의 치명적인 결함들은 (1) 값비싼 수해를 초래할 수 있는 단일 펌프 설계에서의 놀라운 펌프-실패; (2) 범람 상황에서 치명적인 고전압 감전 사건의 위험; (3) 수해를 초래하는 그리드 정전 및 필요한 펌핑 전력을 지원하기 위해 어떠한 에너지 공급도 없음; (4) 활성화된 펌핑으로 또는 그 펌핑 없이 낮은 시핑 레이트의 기간 이후 웰에서 자리한 포일(foil) 물로부터의 악취이다. 원리들은 본 개시내용에서 설명되고, 제안된 설계들은 위의 4개의 치명적인 설계 문제를 완전히 완화시킬 수 있다.Design solutions are provided to mitigate the following four fatal flaws in conventional pump system designs; That is, four fatal defects include (1) surprising pump-failure in a single pump design that can result in costly flooding; (2) the risk of fatal high-voltage electric shock events in flood situations; (3) no energy supply to support grid outages resulting in flooding and the required pumping power; (4) Odor from foil water settled in the well after a period of low shiping rate with or without activated pumping. The principles are described in this disclosure, and the proposed designs can fully mitigate the four deadly design problems above.
Description
미국에 있는 수백만 개의 집들은 지하실이 지어졌다. 이들 집들 중 많은 집은 지하실 층 아래의 성크 웰(sunk well)에서 동작하는 펌프 시스템을 사용한다. 그런 펌프 시스템은 "성크" 펌프 시스템으로 지칭된다. 성크 펌프 시스템은 (예컨대, 높은 지하수면, 범람 또는 다른 형태의 누설로 인해) 외측으로부터 누설되고 따라서 지하실의 성크 웰에 모아지는 물을 펌핑하도록 동작한다. 펌핑된 물은 집으로부터 다시 밖으로 보내지고, 이에 의해 지하실은 건조하게 유지되게 된다.Millions of homes in the United States have built basements. Many of these houses use pumping systems that operate in the sunk wells below the basement floor. Such pump systems are referred to as "sunk" pump systems. The sunk pump system operates to pump water that leaks from the outside (eg, due to high groundwater, flooding, or other forms of leakage) and thus collects in the sunk wells of the basement. The pumped water is sent out of the house again, thereby keeping the basement dry.
통상적인 기존 성크 펌프 시스템은, 집들이 연결된 고전압 전기 그리드에 의해 전력을 공급받는다. 그런 기존 펌프들은 종종 고정된 펌핑 레이트로 동작하고, 예상되는 최악의 범람 조건들을 충족시키는 용량을 갖는 단일 펌프를 포함한다. 펌프는 통상적으로 성크 웰의 물을 외측으로 펌핑하기 위해 "높은" 수위(water level) 센서에 의해 활성화된다. 활성화 이후, 펌프는 "낮은" 수위 센서가 트리거될 때 정지된다. 통상적인 기존 펌프 시스템은 이후 "종래의 펌프 시스템"으로 지칭된다.Conventional existing sunk pump systems are powered by a high voltage electrical grid to which houses are connected. Such existing pumps often operate at a fixed pumping rate and include a single pump with the capacity to meet the worst flood conditions expected. The pump is typically activated by a "high" water level sensor to pump out the water in the sunk well. After activation, the pump stops when the "low" water level sensor is triggered. Typical conventional pump systems are hereinafter referred to as "conventional pump systems".
종래의 펌프 시스템이 집으로의 대량의 물 범람을 수용하기에 불충분한 펌핑을 가지면, 부적당한 펌핑은 수해를 초래할 수 있다. 마찬가지로, 예측치 못한 펌프 고장, 또는 그리드 정전 기간이 존재하면, 펌프는 전혀 동작하지 않을 것이고, 다시 수해를 초래한다. 그런 수해는 통상적으로 수리하는 데 수천 달러가 들 수 있다. 또한, 시핑 레이트(seeping rate)가 낮고, 펌프가 오랜 시간 기간 동안 활성화되지 않을 때, 상대적으로 고여 있는 물은 곰팡내 및 악취를 방출하기 시작할 수 있고, 이에 의해 거주자들의 생활 품질을 떨어뜨린다.If a conventional pump system has insufficient pumping to accommodate a large amount of water flooding into the home, inadequate pumping can cause flooding. Likewise, if there is an unexpected pump failure, or grid outage period, the pump will not operate at all, again causing flooding. Such floods can typically cost thousands of dollars to repair. In addition, when the seeping rate is low and the pump is not activated for a long period of time, relatively standing water can begin to release mold and odor, thereby degrading the quality of life of the inhabitants.
본원에 청구된 청구 대상은 임의의 단점들을 해결하거나 위에서 설명된 것들 같은 환경들에서만 동작하는 실시예들로 제한되지 않는다. 오히려, 이 배경은, 본원에 설명된 일부 실시예들이 실시될 수 있는 하나의 예시적인 기술 영역을 예시하기 위해서만 제공된다.The claimed subject matter is not limited to embodiments that solve any shortcomings or operate only in circumstances such as those described above. Rather, this background is provided only to illustrate one exemplary technical area in which some embodiments described herein may be practiced.
통계적으로, 종래의 펌프 시스템을 사용할 때, 심각한 수해의 가장 빈번한 원인은 지하실 범람을 유도하는 예상치 못한 펌프 고장들로 인한 것이다. 예상치 못한 펌프 고장은 단일 펌프를 사용하여 동작하는 종래의 펌프 시스템의 애클리 힐(Akeley's heel)이다. 종래의 펌프 시스템을 사용할 때 가장 큰 수해의 제2 가장 빈번한 원인은 그리드 정전으로 인한 것이다. 그러나, 종래의 펌프 시스템의 사용은 또한 수해 외에, 다른 잠재적인 우려들을 갖는다. 예컨대, 범람이 있을 때, 고전압 감전 위험이 존재한다.Statistically, when using conventional pump systems, the most frequent cause of severe flooding is due to unexpected pump failures leading to basement flooding. Unexpected pump failures are Akley's heel of conventional pump systems that operate using a single pump. The second most frequent cause of the greatest flooding when using conventional pump systems is due to grid outages. However, the use of conventional pump systems also has other potential concerns besides flooding. For example, when there is a flood, there is a risk of high voltage electric shock.
본원에 설명된 원리들은 다수의 더 작은 펌프의 펌프 시스템, 및 물 시핑 레이트에 더 잘 매칭시키기 위해 단일 펌프까지의 입도로 펌프들을 단지 턴 온 또는 오프하는 것을 포함한다. 이 시스템은, 임의의 주어진 펌프의 고장의 경우 이제 예비 펌프들이 존재하기 때문에, 펌프 고장의 심각한 결과들을 감소시킨다. 감전 위험 및 그리드 정전에 대한 노출을 완화시키기 위해, 펌프 시스템의 실시예들은 고전압(예컨대, 100 볼트 초과) AC 그리드 전력을 저전압(예컨대, 72 볼트 미만) DC 전력으로 변환하고, 이어서 일시적으로 전력을 에너지 저장소에 저장한다. 이런 DC 에너지 저장소는 충전 DC 전력으로 변환되는 그리드 전력과 함께 펌프 시스템에 저전압 DC 전력을 공급한다. 그리드 정전 동안, 저장소만으로 설계 지속 시간(예컨대, 6 시간) 동안 (예컨대, 인버터 없이 UPS로서) 필요한 비상 전력을 펌프 시스템에 제공할 수 있다. 따라서, 제안된 설계 개념은 그리드 정전 동안 펌핑 전력 지원을 제공할 뿐 아니라; 지하실 범람 상황들에서 고전압 감전 위험을 완화시킨다.The principles described herein include pump systems of many smaller pumps, and just turning pumps on or off at a granularity up to a single pump to better match the water shiping rate. This system reduces the serious consequences of a pump failure since there are now spare pumps in case of failure of any given pump. To mitigate the risk of electric shock and exposure to grid outages, embodiments of the pump system convert high voltage (e.g., greater than 100 volts) AC grid power into low voltage (e.g., less than 72 volts) DC power, and then temporarily convert power. Store in an energy store. This DC energy store provides low voltage DC power to the pump system along with grid power that is converted to charging DC power. During grid outages, the reservoir alone can provide the pump system with the necessary emergency power (eg, as a UPS without an inverter) for a design duration (eg, 6 hours). Thus, the proposed design concept not only provides pumping power support during grid outages; Mitigates the risk of high voltage shock in basement flooding situations.
본원에 설명된 실시예들은 또한 저장소의 충전 및 방전을 관리하기 위해 조절기를 사용할 수 있다. 이후에 설명되는 바와 같이, 시스템 점검 디바이스는 설계된 절차에 따라 시스템의 기능들에 대한 스케줄된 주기적 점검을 수행할 수 있고, 예상치 못한 펌프 고장으로 인한 범람을 방지하도록 조사 결과물을 전송하기 위해 통신 디바이스를 사용할 수 있다. 제안된 시스템 점검 및 통신 디바이스들은 또한 중요한 사건들이 발생할 때 실시간으로 모니터링/검출하고 적절한 메시지들을 전송할 수 있다. 이들 이벤트들은 정상 동작 동안 펌프 고장, 그리드 정전 및 복구, 펌프 시스템의 용량을 초과하는 물 유입 레이트 등을 포함할 수 있다. 이들 이벤트들이 발생할 때, 메시지들은 채널들(또한 소유자에 의해 지정됨)을 통해 사람 또는 사람들(소유자에 의해 지정됨)에게 전송되어, 누군가는, 다가오는 결과를 최소화하기 위해 어떤 동작을 취해야 하는지를 판단할 수 있다. 예컨대, 개인은 초기 단계에서 수해를 방지하기 위해 집으로 달려가는 것을 선택할 수 있다.Embodiments described herein may also use a regulator to manage charge and discharge of the reservoir. As will be described later, the system inspection device may perform a scheduled periodic inspection of the functions of the system according to a designed procedure, and the communication device may be used to transmit survey results to prevent flooding due to unexpected pump failures. Can be used The proposed system check and communication devices can also monitor / detect and send appropriate messages in real time when important events occur. These events may include pump failure, grid outage and recovery during normal operation, water inflow rate beyond the capacity of the pump system, and the like. When these events occur, messages are sent to the person or people (assigned by the owner) via channels (also designated by the owner), so that someone can determine what action to take to minimize upcoming results. . For example, an individual may choose to run home at an early stage to prevent flooding.
본원에 설명된 원리들은 또한 종래의 펌프 시스템 설계의 적어도 2개의 다른 단점을 정정할 수 있다. 첫째, 단일 대형 펌프는 예상되는 최대 누수 흐름을 처리하기 위해 고정 펌핑 레이트로 설계된다. 결과적으로, 정상 시핑 레이트 동안, 모터의 수명을 단축하고 또한 많은 전기 에너지를 낭비할 수 있는 주기적인 짧은 펄스 시작-이어서-정지 펌핑 동작이 존재한다. 본원에 설명된 시스템은 훨씬 더 적은 낭비적인 모터 동작들을 초래하는 시핑 레이트에 더 잘 매칭하도록 단일 펌프의 입도에서 소형 펌프들을 하나씩 턴 온 또는 오프한다. 둘째, 단일 대형 펌프는 설계된 최대 시핑 레이트보다 더 큰 시핑 레이트를 처리하기 위해 예비 펌핑 용량 없이 설계된다. 비록 시핑 레이트가 짧은 시간 동안 단지 10% 만큼 펌핑 레이트를 초과하더라도; 여전히 수해가 있을 수 있다. 본원에 설명된 시스템은 종래의 펌프 시스템의 단일 펌프 용량 이상인 총 최대 펌핑 레이트를 가질 수 있고, 이어서 시스템의 "보장 예비품"으로서 적어도 하나의 펌프를 추가하고; 이는 더 높은 용량을 초래한다.The principles described herein can also correct at least two other disadvantages of conventional pump system designs. First, a single large pump is designed with a fixed pumping rate to handle the expected maximum leak flow. As a result, during a normal shiping rate, there is a periodic short pulse start-and-stop pumping operation that can shorten the life of the motor and also waste a lot of electrical energy. The system described herein turns on or off small pumps one by one at the granularity of a single pump to better match the shiping rate resulting in even less wasted motor operations. Second, a single large pump is designed without a reserve pumping capacity to handle a shiping rate greater than the maximum shiping rate designed. Although the shiping rate exceeds the pumping rate by only 10% for a short time; There may still be floods. The system described herein can have a total maximum pumping rate that is greater than or equal to the single pump capacity of a conventional pump system, then adding at least one pump as a "guaranteed spare part" of the system; This results in higher doses.
이 요약은 상세한 설명에서 아래에서 추가로 설명된 개념들의 선택을 단순화된 형태로 도입하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구된 청구 대상의 핵심 특징들 또는 필수 특징들을 식별하도록 의도되지도 않고, 청구된 청구 대상의 범위를 결정하는 데 도움을 주기 위해 사용되도록 의도 되지도 않는다.This summary is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form that are further described below in the Detailed Description. This Summary is not intended to identify key features or essential features of the claimed subject matter, nor is it intended to be used to help determine the scope of the claimed subject matter.
위에-나열된 그리고 다른 장점들 및 특징들이 획득될 수 있는 방식을 설명하기 위해, 다양한 실시예들의 더 구체적인 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 제공될 것이다. 이들 단점들이 단지 샘플 실시예들을 묘사하고 그러므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않는 것을 이해하고, 실시예들은 첨부 도면들의 사용을 통해 부가적인 특이성 및 세부사항으로 설명되고 해명될 것이다.
도 1a는 종래의 펌프 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 1b는 본원에 설명된 원리들에 따른 펌프 시스템의 실시예를 개략적으로 예시하고, 새로운 차이들을 도시하기 위해 도 1a와 비교될 수 있다.
도 2는 수위 센서들 및 대응하는 스위치를 포함하고, 도 1b의 펌프 시스템 내에서 동작할 수 있는 어셈블리를 개략적으로 예시한다.
도 3은 본원에 설명된 원리들에 따라 펌프 기능을 점검하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 4는 본원에 설명된 원리들에 따라 에너지 저장소를 점검하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.To describe how the above-listed and other advantages and features can be obtained, a more specific description of various embodiments will be provided with reference to the accompanying drawings. It is understood that these shortcomings merely illustrate sample embodiments and therefore are not to be considered limiting the scope of the invention, which embodiments will be described and elucidated with additional specificity and detail through the use of the accompanying drawings.
1A schematically illustrates a conventional pump system.
FIG. 1B schematically illustrates an embodiment of a pump system according to the principles described herein, and may be compared with FIG. 1A to illustrate new differences.
FIG. 2 schematically illustrates an assembly that includes water level sensors and a corresponding switch and may operate within the pump system of FIG. 1B.
3 illustrates a flowchart of a method for checking pump functionality in accordance with the principles described herein.
4 illustrates a flowchart of a method for checking an energy store in accordance with the principles described herein.
섹션 1: 종래의 펌프 시스템들.Section 1: Conventional Pump Systems.
통계적으로, 종래의 펌프 시스템을 사용할 때, 심각한 수해의 가장 빈번한 원인은 지하실 범람을 유도하는 예상치 못한 펌프 고장들로 인한 것이다. 예상치 못한 펌프 고장은 단일 펌프를 사용하여 동작하는 종래의 펌프 시스템의 애클리 힐이다. 종래의 펌프 시스템을 사용할 때 가장 큰 수해의 제2 가장 빈번한 원인은 그리드 정전으로 인한 것이다. 그러나, 종래의 펌프 시스템의 사용은 또한 수해 외에, 다른 잠재적인 우려들을 갖는다. 예컨대, 범람이 있을 때, 고전압 감전 위험이 존재한다.Statistically, when using conventional pump systems, the most frequent cause of severe flooding is due to unexpected pump failures leading to basement flooding. Unexpected pump failures are Achill Hill in conventional pump systems that operate using a single pump. The second most frequent cause of the greatest flooding when using conventional pump systems is due to grid outages. However, the use of conventional pump systems also has other potential concerns besides flooding. For example, when there is a flood, there is a risk of high voltage electric shock.
도 1a는 종래의 펌프 시스템(1000A)을 개략적으로 예시한다. 대조적으로, 도 1b는 본원에 설명된 원리들에 따른 펌프 시스템(1000B)의 실시예를 개략적으로 예시한다. 도 1a에 묘사된 바와 같이, 종래의 펌프 시스템(1000A)은 (1) 고전압 전력 소스로부터 AC 전력을 공급하기 위한 전원 서브시스템(또는 "에너지 서브시스템")(1100A); (2) 성크 웰의 물을 펌핑하기 위해 단일 AC-전원식 물 펌프(AC-powered water pump)(1201A)로 이루어진 물 펌프 서브시스템(1200A); (3) 한 쌍의 고/저 수위 센서(1311H 및 1311L)가 내장된 단일 수위 센서 어셈블리(1311W)로 이루어진 시스템 조절기(1300A); 및 (4) 단일 펌프 스위치(1411A)로 이루어진 전력 스위치 서브시스템(1400A)을 포함한다.1A schematically illustrates a conventional pump system 1000A. In contrast, FIG. 1B schematically illustrates an embodiment of a
AC 전기 전원 서브시스템(1100A)은 AC-전원식 펌프(1201A)에 전력을 공급하기 위해 펌프 스위치(1411A)를 통해 연결된다. 스위치(1411A)는 펌프(1201A)를 구동하도록 전기 전원을 턴 온하기 위해 고 수위 센서(1311H)에 의해 활성화되고; 그리고 펌프(1201A)를 정지시키도록 전기 전원을 턴 오프하기 위해 저 수위 센서(1311L)에 의해 비활성화된다.AC
통상적으로, 물 펌프(1201A)는 전기 그리드의 고전압 AC 전력에 의해 전력을 공급받는다. 수위 센서 어셈블리(1311W)는 종종 수위들을 검출하기 위해 물 부력을 사용하는 부표-스프링 디바이스이다. 물이 부표의 위치 위에 도달할 때, 부표-무게는 물 부력에 의해 감소되고; 수위가 부표 위치 아래로 떨어질 때, 부표는 자신의 정상 무게를 복구한다. 이런 무게 차이는 스프링을 활성화시키고 스위치(1411A)를 턴 온 및 오프하는 별개의 고/저 신호들을 생성한다.Typically, the
통상적으로, 단일 어셈블리는 결합된 유닛으로서 스위치(1411A) 및 수위 센서들(1311W)을 포함하고 관련 기술분야에서 "펌프-제어-스위치" 어셈블리로 명명되고; 그리고 본원에서 "어셈블리" 또는 "어셈블리 모듈"로서 지칭된다. 본원에 사용된 바와 같이, 어셈블리 모듈은 도 1a 및 도 1b 각각의 수위 센서와 동일한 라벨들을 갖는다. 따라서, 수위 센서(또는 동일한 번호의 어셈블리 모듈)는 또한 달리 특정되지 않으면, 본원에서 제어 신호들을 전송할 수 있다. 예로서, 스위치(1411A)와 수위 센서(1311W)를 결합한 "어셈블리"는 또한 어셈블리(1311W)로 번호가 매겨지고; 그리고 또한 도 1a의 기능들을 제어하기 위한 신호들을 전송할 수 있다. 마찬가지로, 도 1b의 스위치들(1311W, 1312W 및 1313W)을 각각 결합한 어셈블리들은 각각 도 1b의 개별 펌프들(1201B, 1202 및 1203)의 기능들을 제어하기 위한 신호들을 전송할 수 있다.Typically, a single assembly includes
다시 말하면, 종래의 펌프 설계들은 단일 펌프-제어-스위치 어셈블리에 의해 제어되는 단일 대형 펌프를 구동하기 위해 AC 그리드 전력을 사용한다. 수위가 고 수위 초과에 도달할 때, 어셈블리는 스위치를 턴 온하고 AC 전력을 전송하여 물을 펌핑하도록 펌프를 구동한다. 수위가 저 수위 미만으로 떨어질 때, 어셈블리는 펌프로의 전력을 턴 오프하여 물의 펌핑을 정지한다. 따라서, 임의의 예상치 못한 그리드 정전, 또는 어셈블리 고장, 또는 펌프 고장은 지하실 범람이 발생하게 할 수 있고, 이는 상당한 손상을 야기하고, 그리고 고전압 감전 기회를 도입한다.In other words, conventional pump designs use AC grid power to drive a single large pump controlled by a single pump-control-switch assembly. When the water level reaches the high level, the assembly turns the switch on and transmits AC power to drive the pump to pump water. When the water level drops below the low level, the assembly turns off the power to the pump to stop the pumping of the water. Thus, any unexpected grid outage, or assembly failure, or pump failure can cause basement flooding, which causes significant damage and introduces high voltage electric shock opportunities.
섹션 2: 본원에 설명된 원리들에 따른 펌프 시스템.Section 2: Pump system in accordance with the principles described herein.
도 1b에 묘사된 실시예로서, 본원에 설명된 원리들을 포함하는 물 펌프 시스템들(1000B)은 종래의 펌프 시스템(1000A)과 달리, 저전압(예컨대, 36 볼트 DC) 전기 전력을 공급하는 전원 서브시스템(1100B)을 포함한다. 또한, 종래의 펌프 시스템과 달리, 전원 서브시스템(1100B)은 또한 에너지 저장소(1102)를 포함한다. 또한, 종래의 펌프 시스템과 달리, 물 펌프 시스템(1000B)은 웰로부터 물을 펌핑하기 위해 다수의 물 펌프(예시된 예에서 3개의 펌프(1201B, 1202 및 1203))를 포함하는 물 펌프 서브시스템(1201A)을 포함한다. 물 펌프 시스템(1000B)은 펌프 시스템의 관리 기능들을 조절하기 위해 조절기들(1300B)의 서브시스템을 더 포함한다. 물 펌프 시스템(1000B)은 스위치들의 그룹들로 이루어진 스위치 그룹들(1400B)을 더 포함한다. 각각의 스위치는 지시될 때 특정 모듈에 공급되는 전기 전력을 턴 온 또는 턴 오프하도록 활성화될 수 있다.In the embodiment depicted in FIG. 1B, the
물 펌프 시스템(1000B)은 또한 특정 개별 서브시스템들 또는 모듈들에 대한 설계된 기능 점검 및 모니터링을 수행하기 위한 점검/모니터링 디바이스(1500)의 서브시스템; 시스템 점검 및 세척(flushing)의 절차에서 밸브들의 그룹을 통해 담수 입구를 턴 온/오프하기 위한 밸브(또는 "물 유입 조절기") 서브시스템(1600); 적당한 통신들을 관심 있는 사람들에게 전달하기 위한 통신 모듈(1700); 저장소(1102)를 충전하기 위해 AC 전력을 변환하기 위한 AC-DC 변환기(1800); 및 1100의 에너지 저장소의 충전 및 방전을 조절하기 위한 충전/방전 조절기(1900)를 포함한다. 위의 서브시스템들, 디바이스들, 컴포넌트들 및 모듈들의 기능들이 아래에 설명될 것이다.The
종래의 펌프 시스템에서와 같이 단지 하나의 대형 펌프(1201A)로만 설계되고 장비되는 대신, 본원에 설명된 원리들은 다수의 더 작은 펌프(즉, 도 1b에 묘사된 바와 같이 1201B, 1202, 및 1203)를 사용한다. 물 펌프 시스템(1000B)의 펌프(1201B)가 종래의 펌프 시스템(1000A)의 단일 펌프(1201A)와 상이하고(예컨대, 더 작고 그리고/또는 DC 전원식임) 따라서 상이한 라벨을 갖는 것을 주목하라. 이들 펌프들로의 전력 전달 루트들은 각각 펌프-제어-스위치 어셈블리들(또는 "어셈블리들")(1311W, 1312W 및 1313W)의 그룹에 의해 제어된다. 다수의 작은 펌프의 총 최대 용량은 예상된 최악의 유입 레이트와 동일하거나 초과하도록 제안되고, 이에 따라 동작 중간 또는 예상치 못한 상황들에서 발생할 수 있는 펌프 고장의 결과를 완화시키기 위해 "보장 예비" 펌프(들)로서 적어도 하나의 부가적인 펌프를 부가한다. 도 1b에 묘사된 실시예에서, 펌프들(1201B 및 1202)의 총 펌핑 용량은 예상된 최악의 물 유입 레이트의 용량과 동일하거나 초과하며; 펌프(1203)는 "보장 예비" 펌프이다.Instead of being designed and equipped with only one
도 1b는 도 1a에 묘사된 종래의 펌프 시스템에 없는, 3개의 더 작은 펌프 및 부가적인 디바이스들(1500 및 1700)을 갖는 제안된 다중 펌프 시스템(1000B)을 묘사한다. 위에서 설명된 바와 같이, 예상치 못한 펌프 고장은 단일 펌프(1201A)를 사용하여 동작하는 종래의 펌프 시스템(1100A)의 애클리 힐이다. 본원에 설명된 다중 펌프 시스템에 따라, 예상된 단일 펌프 고장의 결과는 종래의 펌프 시스템 설계들의 결과보다 결정적으로 훨씬 더 작고; 특히 부가적인 보장 예비 펌프가 있을 때 훨씬 더 작다. 그렇기는 하지만, 시스템 점검/모니터링 서브시스템(1500) 및 통신 서브시스템(1700)의 디바이스들의 부가는 예상치 못한 단일 펌프 고장의 결과를 훨씬 더 감소시킬 수 있다. 따라서, 본원에 설명된 다중 펌프 시스템은 관련 기술분야의 기술 상태를 명확하게 개선시킨다.FIG. 1B depicts the proposed
조절기 서브시스템(1300B)은 그리드 정전 및 복구를 검출하기 위한 센서(1310G)를 포함하는 센서들을 포함한다. 조절기(1300B)는 또한 수위 감지 어셈블리들(예컨대, 센서들(1311W, 1312W, 1313W) 등)의 그룹(1310W)을 포함한다. 이들 수위 감지 어셈블리들(1310W)은 수위들을 검출하도록 포지셔닝되고 따라서 또한 본원에서 "수위 센서들"로서 지칭된다. 스위치 및 한 쌍의 고/저 수위 센서들은 이들 수위 감지 어셈블리들 각각에 내장될 수 있다. 예들로서, 어셈블리(1311W)는 펌프(1201B)의 전력 전달을 제어하는 내장형 스위치(1411B) 및 고/저 수위 센서들(1311H 및 1311L)을 가질 수 있다. 어셈블리(1312W)는 펌프(1202)의 전력 전달을 제어하는 내장형 스위치(1412) 및 고/저 센서들(1312H 및 1312L)을 가질 수 있다. 마찬가지로, 어셈블리(1313W)는 펌프(1203)의 전력 전달을 제어하는 내장형 스위치(1413) 및 고/저 센서들(1313H 및 1313L)을 가질 수 있다. 이는, 다중 펌프 시스템(1000B)에 존재할 수 있는 만큼 많은 펌프들에 대해 계속된다. 조절기 서브시스템(1300B)은 또한 2개의 유량 센서(1361F 및 1362F), 및 고 수위 센서(13SCH)를 포함하는 시스템 점검 어셈블리(13SC1)를 포함한다.The
이들 어셈블리의 작동 원리는 이전 섹션(섹션 1)에서 설명된 부표-스프링 더하기 스위치 어셈블리와 동일할 수 있다. 따라서, 이들 어셈블리(1311W, 1312W, 1313W 등)는 또한 수위 신호들을 전송하여 설계된 제어 기능들을 수행하도록 디바이스들을 제어할 수 있다. 도 2는 또한 제어 신호들을 전송할 수 있는 고/저 수위 센서들(1311H, 1311L) 및 어셈블리(1411B)로 이루어진 어셈블리(1311W)를 묘사한다. 어셈블리들(1312W 및 1313W)은 유사하게 구성될 수 있고, 각각 개별 고/저 수위 센서들 및 스위치를 갖는다.The principle of operation of these assemblies may be the same as the buoy-spring plus switch assembly described in the previous section (section 1). Thus, these
예컨대, 수위가 고 수위(1311H)에 도달하도록 시핑 레이트가 증가할 때; 센서는 펌프(1201B)를 구동하도록 전기 전력을 턴 온하기 위해 스위치(1411B)를 활성화한다. 수위가 다른 고 수위(1312H)(제1 고 수위(1311H) 위에 위치됨)를 초과하여 도달하도록 추가로 증가할 때, 센서들(1312H)은 (스위치(1411)에 의해 구동되는 펌프(1201B) 외에) 펌프(1202)를 구동시키도록 전기 전력을 턴 온하기 위해 스위치(1412)를 추가로 활성화한다. 결합된 펌핑 및 시핑 레이트가 수위를 감소시킬 때; 그리고 수위가 센서(1312L) 미만으로 감소되지만 센서(1311H) 위이면, 센서(1312L)는 펌프(1202)를 턴 오프하기 위해 스위치(1412)를 활성화하지만; 센서(1311H)는 여전히 펌프(1201B)를 계속 작동시킬 수 있다.For example, when the sipping rate increases such that the water level reaches the
설명된 바와 같이, 도 1b의 실시예의 설계는 예상된 최대 시핑 레이트(펌프(1201B) 및 펌프(1202))를 적절히 처리하기 위해 시핑 레이트와 더 잘 매칭하도록 턴 온/오프될 수 있는 3개의 펌프(1201B, 1202 및 1203)를 제어하기 위한 3개의 어셈블리(1311W, 1312W, 및 1313W)를 갖추고; 또한 위에서 설명된 목적들을 위해 적어도 하나 이상의 보장 예비 펌프(펌프(1203))를 갖는다.As described, the design of the embodiment of FIG. 1B allows three pumps to be turned on / off to better match the shiping rate to properly handle the expected maximum shiping rate (pump 1201B and pump 1202). Three
섹션 3: 시스템 점검:Section 3: System Checks:
특정 스케줄에서, 시스템 조절기(1300B)는 시스템 점검을 수행한다. 특정 스케줄된 점검 시간에서, 조절기(1300B)는 시스템 점검 조정자로서 시스템 점검 모듈(1530)을 활성화한다. 이어서, 시스템 점검 모듈(1530)은 이런 활성화를 기록 유지 모듈(1701)에 등록하기 위해 통신 디바이스(1700)를 활성화하기 위한 신호를 전송하고, 스케줄된 시스템 점검을 수행하기 위해 시스템 점검/모니터링 디바이스(1533)를 활성화한다. 시스템 점검을 완료한 후, 조정자 디바이스(1530)는 완료된 점검 보고서를 전송하기 위해 메시지 전달 컴포넌트(1702)를 활성화한다.At a particular schedule, the
예로서, 시스템 점검이 정상 동작을 도시할 때, 완료된 점검 보고서는 "[이름 또는 주소]의 물 펌프 시스템이 [yy/mm/dd/hh](연도, 월, 일 및 시간)에서 스케줄된 시스템 점검을 수행하였음. 결과들은 다음과 같음: 모든 서브시스템들은 정상 조건임." 일 수 있다. 다른 예로서, 펌프(1202) 및/또는 이의 관련된 제어 어셈블리가 정상적으로 동작하지 않는 것을 시스템 점검이 도시할 때, 완료된 점검 보고서는 "경고!! [이름 또는 주소]의 물 펌프 시스템의 시스템 점검은 다음 오기능(들) - 펌프(1202)가 기능하지 않음 - 을 보고함" 일 수 있다. 또 다른 예로서, 시스템 점검이 스케줄된 시간에 완료하지 못하였을 때, 완료된 점검 보고서는 "경고!! [이름 또는 주소]의 물 펌프 시스템의 시스템 점검은 자신의 스케줄된 시스템 점검을 수행하지 못했음”일 수 있다.For example, when the system check shows normal operation, the completed check report shows that the water pump system of [name or address] is scheduled at [yy / mm / dd / hh] (year, month, day and time). The check was performed. Results are as follows: All subsystems are in normal condition. " Can be. As another example, when the system check shows that the
섹션 4: 펌프 점검 절차:Section 4: Pump Check Procedure:
각각의 서브시스템의 신뢰성이 매우 상이할 수 있기 때문에, 서브시스템 점검들은 상이한 빈도들로 수행될 수 있다. 예컨대, 펌프 서브시스템의 점검은 반년마다 수행될 수 있지만, 에너지 저장소의 점검은 매 계절마다 수행될 수 있다. 또한, 담수 유입 유량(fresh water inlet flow rate)은, 유량이 설계된 최악의 범람률 미만(예컨대, 펌프들(1201B 및 1202)의 총 펌핑 용량 미만)이도록 조정될 수 있다.Because the reliability of each subsystem can be very different, subsystem checks can be performed at different frequencies. For example, a check of the pump subsystem may be performed every half year, while a check of the energy storage may be performed every season. In addition, the fresh water inlet flow rate may be adjusted such that the flow rate is below the worst designed flooding rate (eg, below the total pumping capacity of the
펌프 점검 동안, 점검 및 모니터링 서브시스템(1500)은 펌프 점검을 조정하기 위해 점검 조정 디바이스(1530)(도 2에 묘사됨)를 활성화시킨다. 시작점으로서, 서브시스템(1500)은 시스템의 작동 상태를 기록 유지 모듈(1701)에 기록한다. 예컨대, 펌프 점검의 초기 상태에서, 펌프(1201B)는 작동중이지만; 펌프들(1202 및 1203)은 작동되지 않는다. 디바이스(1530)는 시스템을 그대로 작동 상태로 유지하고; 펌프 점검 절차를 수행하기 시작한다. 펌프 점검의 종료 시, 서브시스템(1500)은 다시 초기 작동 상태로 재설정된다. 다음 점검 시퀀스는, 초기 상태가 위에서 언급된 바와 같다(즉, 펌프(1201B)는 작동중이지만; 펌프들(1202 및 1203)은 작동되지 않음)는 것을 가정한다.During the pump check, the check and monitoring subsystem 1500 activates the check adjusting device 1530 (illustrated in FIG. 2) to adjust the pump check. As a starting point, the subsystem 1500 records the operating state of the system in the record keeping module 1701. For example, in the initial state of the pump check, the
도 3은 본원에 설명된 원리들에 따라 펌프 기능을 점검하기 위한 방법(300)의 흐름도를 예시한다. 시작 단계(301)(즉, 담수 유입 단계)에 묘사된 바와 같이, 시스템 점검 조정자(1530)는 스위치들(1461 및 1462)을 포함하는 유입 스위치들(1460)에 의해 각각 제어되는 직렬-연결된 밸브들(1601 및 1602)의 세트를 통해 담수를 유입시키기 위해 담수 유입 조절기(1600)를 활성화한다. 초기 상태에서, 밸브(1601)는, 밸브(1602)가 개방된 동안 차단된다. 물 유입 조절기(1600)는, 담수가 밸브(1601)(유량 센서(1361F)에 의해 검출됨) 및 밸브(1602)(유량 센서(1362F)에 의해 검출됨)를 통해 웰로 흐를 수 있도록 밸브(1601)를 활성화하여 자신의 밸브를 개방한다. 밸브(1601 및 1602)를 통한 물 흐름의 신호들은 어셈블리(13SC1)의 유량 센서들(1361F 및 1362F)에 의해 조정자(1530)에 전송되고 물 유입 밸브들이 적절히 개방된 것을 표시하는 기록 유지 모듈(1701)에 의해 기록된다. 상업적 물 유량 센서들이 이용가능하다. 예컨대, 상업적 물 유량 센서들은 흐름 활성화 가스 점화기 또는 흐름 활성화 전기 샤워 히터들에 사용된다.3 illustrates a flowchart of a
이어서, 그 후, 수위는 설계된 수위(어셈블리(13SC1)에서의 수위(SC1H))에 도달하도록 증가될 수 있다. 레벨(SC1H)은 최고 펌프 제어 어셈블리(도 1b의 실시예에서와 같은 수위(1313H))보다 더 높다. 어셈블리(13SC1)는, 스위치가 수위(SC1H)에 도달할 때 조정자(1530)에게 신호를 전송하여, 이벤트가 기록 유지 모듈(1701)에 의해 기록되게 하고, 이는 유입 단계(301)가 수행되어 완료되었음을 표시한다. 이어서, 조정자(1530)는 단계(302)(물 유입구를 차단하는 단계)를 수행한다.Then, the water level can then be increased to reach the designed water level (water level SC1H in assembly 13SC1). Level SC1H is higher than the highest pump control assembly (
단계(302)에 묘사된 바와 같이, 물 유입 조절기(1600)는, 담수가 밸브(1602)를 통해 흐를 수 없도록 밸브(1602)를 활성화하여 차단시킨다. 결과적인 흐름 부족은 유량 센서(1362F)에 의해 검출되고, 이어서 물 흐름이 차단되었다는 결과적인 신호는 물 유입 조절기(1600)로 설정된다. 이어서, 물 유입 조절기(1600)는 밸브(1601)를 활성화하여 차단한다. 밸브(1601)가 완전히 차단되고, 신호가 물 유입 조절기(1600)에 전송될 때, 물 유입 조절기(1600)는 밸브(1602)를 활성화하여 재개방한다. 밸브(1601)가 차단되고 밸브(1602)가 실제로 재개방되면, 잠시 동안, 유량 센서(1361F)가 아닌 유량 센서(1362F)에 의해 약간의 물 흐름이 검출될 것이다. 그러나, 적절한 시간 지연 이후, 물 유량 센서들(1361F 및 1362F)은 밸브들(1601 및 1602)을 통한 담수 흐름을 감지하지 못한다.As depicted at
이 단계(302)는, 밸브들이 적절하게 기능하는지 여부를 검출할 수 있다. 밸브들(1601 및 1602)이 자신의 초기 상태(밸브(1601)가 폐쇄되고 밸브(1602)가 개방됨)로 리턴하고 또한 밸브들을 통해 어떠한 물도 흐르지 않는 것을 유입 조절기(1600)가 결정할 때, "ok" 신호는 조정자(1530)로 전송되고, 이는 밸브들(1601 및 1602)이 각각 적절히 폐쇄 및 개방된 것을 표시한다.This
단계들(301 및 302)은 펌프들을 점검하는 목적들을 위해 물 유입 및 물 차단을 수행할 뿐 아니라, 또한 지하실 범람을 유도할 수 있는 담수 유입 밸브들의 오기능을 방지하기 위해 밸브들을 점검하는 목적들을 위해 물 유입 및 물 차단을 수행한다. 임의의 밸브 고장은, 밸브들 중 임의의 2개가 고장날 가능성이 있기 전에 검출되고 보고된다. 입구 소스의 수동 밸브는, 밸브 수리가 필요할 때 물 흐름을 차단할 수 있다. 조정자(1530)는 단계(302)의 완료를 기록 유지 모듈(1701)에 기록하고; 단계(303)를 활성화한다.
단계(303)에 묘사된 바와 같이, 모든 펌프들에 대해 펌프 기능이 점검된다. 조정자(1530)는 자신의 제어 어셈블리들 - 구체적으로 1313W의 1313H, 1312W의 1312H 및 1311W의 1311H - 을 통해 모든 펌프들(1203, 1202 및 1201B)을 턴 온한다. 수위는 시간에 따라 감소하여 펌프(1203)를 턴 오프하기 위한 레벨(1313L)에 도달한다. 이어서, 펌프(1202)가 초기 상태에서 작동되지 않으면, 수위는 시간에 따라 감소하여 펌프(1202)를 턴 오프하기 위한 1312L에 도달한다. 이어서, 펌프(1201B)가 초기 상태에서 작동되지 않으면, 수위는 시간에 따라 감소하여 펌프(1201B)를 턴 오프하기 위한 1311L에 도달한다. 펌프들이 제어 어셈블리들에 의해 하나씩 활성화되어 물을 펌핑하고 제어 어셈블리들에 의해 하나씩 턴 오프되어 위에서 설명된 초기 상태로 리턴할 때, 조정자(1530)는, 펌프들 및 이의 제어 어셈블리들이 적절히 기능한다는 것을 결론 내릴 수 있다. 조정자(1530)는 단계(303)의 완료를 기록 유지기(1701)에 기록하고; 단계(304)로 진행된다. 대안적인 실시예로서, 각각의 펌프 및 이의 제어 어셈블리가 적절히 기능하는지 여부를 결정하기 위해 하나의 유량 센서를 각각의 펌프에 직접 장비할 수 있다.As depicted in
단계(304)에 묘사된 바와 같이, 펌프 서브시스템은 분석되고 보고된다. 시스템 점검 조정자(1530)는 단계(301) 내지 단계(303)에서 생성된 기록들에 기반하여 펌프들을 분석하기 위해 시스템 점검 분석기(1510)를 활성화한다. 이런 분석에 기반하여, 분석기(1510)는, 펌프들이 적절히 기능하는지 및 설계된 바와 같이 형식화된 보고서를 작성하는지에 대해 결론을 내린다. 완료될 때, 분석기는 미리 결정된 수단, 이를테면 e-메일, 트위터 또는 전화 메시지들을 통해 관련된 모든 사람들에게 보고서를 전달하기 위해 조정자(1530)가 메시지 전달 모듈(1702)을 활성화하도록 신호를 전송한다.As depicted at
섹션 5: 에너지 저장소 점검:Section 5: Checking the Energy Storage:
스케줄된 에너지 저장소 점검 시간에 도달할 때, 시스템 제어부(1300)는 도 4에 묘사된 점검 순차적 블록도를 수행하기 위해 시스템 점검 조정자(1530)를 활성화한다.When the scheduled energy storage check time is reached, the system controller 1300 activates the
단계(401)에 묘사된 바와 같이, AC/DC 컨버터의 DC 충전 입구 전력은 턴 오프된다. 단계(402)에 묘사된 바와 같이, 담수는 위에서 설명된 펌프 점검의 단계(301)에 따라 취입된다. 다른 말로, 담수는, 수위가 펌프들(1201B, 1202 및 1203) 중 적어도 2개의 펌프를 활성화하도록 밸브들(1601 및 1602)(다시 개별 스위치들(1461 및 1462)의 제어하에 있음)을 통해 취입된다. 이어서, 물 유입구는 펌프 점검의 단계(302)에 대해 위에서 설명된 절차에 따라 턴 오프된다. 에너지 저장소가 약 1 시간 동안 3개의 펌프의 펌핑 전력을 공급한 이후 또는 수위가 13SC1H에 도달한 이후, 펌프(들)는, 다음 단계(403)로 진행하기 전에 다른 시간 동안 계속 작동된다.As depicted in
단계(403)에 묘사된 바와 같이, 조정자(1530)는 단자 전압을 측정하기 위해 조절기(1910)를 활성화하고, 에너지 저장 레벨이 60% 초과인지 여부를 결정한다. 60% 초과이면, 저장소는 적절히 기능하는 것이다. 60% 미만이면, 저장소는 약 1 내지 3 달 내에 새로운 저장소에 의해 교체될 필요가 있다.As depicted at
충전/방전 조절기(1900)는 견고한 방식으로 설계되고 모니터링 모듈(1520)에 의해 연속으로 모니터링된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 충전/방전 조절기는 점검되지 않는다. AC/DC 컨버터를 포함하여 다른 서브시스템들은 상업적으로 이용가능한 유닛들이다. 다른 서브시스템들은 사용자의 메뉴얼에 특정된 지침들에 따라 유지 및 점검될 것이다. 따라서, 다른 서브시스템들은 본 개시내용의 특정 시스템 점검에 포함되지 않는다.The charge / discharge regulator 1900 is designed in a robust manner and continuously monitored by the monitoring module 1520. Thus, in some embodiments, the charge / discharge regulator is not checked. Other subsystems, including AC / DC converters, are commercially available units. Other subsystems will be maintained and checked according to the instructions specific to the user's manual. Thus, other subsystems are not included in the specific system checks of this disclosure.
섹션 6: 시스템 모니터링:Section 6: System Monitoring:
언급된 시스템-점검 및 통신 디바이스들(1500, 1700)은 스케줄된 시스템 점검들 뿐 아니라 결과 보고를 수행할 뿐 아니라, 실시간 점검들을 수행하고 중요한 사건들이 검출될 때(예컨대, 정상 동작 중간에 펌프-고장, 그리드 정전, 물 유입 레이트가 최대 펌프 시스템 용량을 초과) 적절한 메시지들을 소유자의 지정 전화 번호들의 목록에 전송한다. 따라서, 누군가는, 다가오는 결과를 완화하기 위해 어떤 동작이 취해져야 하는지를 판단할 수 있다(이를테면 초기 단계에서 수해를 막기 위해 집으로 달려가거나; 또는 어떤 즉각적인 동작도 필요하지 않지만 1 달 안에 수리 또는 교체 지원을 요청하거나; 또는 다른 동작).The mentioned system-checking and
예컨대, 모듈(1310G)은 실시간으로 그리드 정전 및 복구를 모니터링 및 보고할 수 있다. 그러므로, 소유자 지정 사람들은 소유자 지정 채널들을 통해 이 정보를 수신한다. 펌프들은 또한 실시간으로 모니터링된다. 임의의 펌프 고장이 발생할 때, 소유자 지정 통신 채널들을 통해 소유자 지정 사람들에게 보고할 것이다. 수위 어셈블리(13OF1)는 어셈블리(13SC1) 레벨 근처 및 위에 배치되고; 따라서 비정상적인 범람률이 웰에 진입할 때, 그것은 검출되어 소유자 지정 통신 채널들을 통해 소유자 지정 사람들에게 보고된다.For example,
배경 섹션에서 언급된 성크-웰의 고여 있는 물로부터 방출되는 불쾌한 냄새들의 문제를 완화하기 위해, 자동 물 세척 조절기(1350)는 시간기록계를 사용하여 주기적으로 성크 웰을 세척한다. 펌프들이 작동하지 않을 때, 시계는 미리 설정된 시간 기간으로 카운팅한다. 마지막 펌프가 작동된 이후 미리 설정된 시간 기간에 도달하면, 세척이 개시된다. 담수 낭비를 회피하기 위해, 세척 절차는 시스템-점검 스케줄들과 일치하도록 배열될 수 있다. 예컨대, 조절기가 성크 웰을 세척하기로 결정할 때마다, 시스템 점검은 펌프 점검을 수행한다. 모든 시스템 점검이 수행된 이후, 1350의 시계는 카운팅을 개시하도록 재설정될 것이다.To alleviate the problem of unpleasant odors released from the soaking water of the sunk-well mentioned in the background section, the automatic water wash controller 1350 periodically cleans the sunk well using a time clock. When the pumps are not running, the clock counts to a preset time period. When the preset time period has been reached since the last pump was activated, the washing is started. To avoid fresh water waste, the cleaning procedure can be arranged to match the system-check schedules. For example, whenever the regulator decides to clean the sunk well, the system check performs a pump check. After all system checks have been performed, the clock of the 1350 will be reset to begin counting.
섹션 7: 다른 이점들:Section 7: Other Benefits:
본원에 제안된 원리들은 또한 종래의 펌프 시스템 설계의 적어도 2개의 다른 단점을 정정할 수 있다. 첫째, 종래의 펌프 시스템에서, 단일 대형 펌프는 희귀하게 발생되는 예상되는 최대 누수 조건을 처리하기 위해 고정된 펌핑 레이트로 설계된다. 결과적으로, 정규적인 정상 시핑 동안, 모터의 수명을 단축하고 또한 많은 전기 에너지를 낭비하는 유도된 주기적인 짧은 펄스 시작-이어서-정지 모터-동작이 존재한다. 다른 한편, 제안된 설계는 시핑 레이트에 더 잘 매칭하도록 부가적인 작은 펌프들을 턴 온/오프한다. 둘째, 종래 설계의 단일 펌프는 종종 통상적인 최대 설계 누설 레이트(즉, 분당 36 갤런)보다 더 큰 레이트를 처리하기 위해 예비 펌핑 용량을 갖지 않는다. 대조적으로, 본원에 설명된 원리들은 단일 펌프 용량보다 실질적으로 더 큰 용량인 총 최대 펌핑 레이트(즉, 각각의 펌프에 대해 분당 18 갤런, 총 분당 54 갤런)를 갖도록 제안하고; 또한 하나의 보장 예비 펌프가 내장되어 있다.The principles proposed herein can also correct at least two other disadvantages of conventional pump system designs. First, in conventional pump systems, a single large pump is designed with a fixed pumping rate to handle the rarely expected maximum leakage conditions. As a result, there is an induced periodic short pulse start-and-stop motor-operation that shortens the life of the motor and also wastes a lot of electrical energy during regular normal shiping. On the other hand, the proposed design turns on and off additional small pumps to better match the shiping rate. Second, single pumps of conventional design often do not have a pre-pumping capacity to handle rates greater than the typical maximum design leak rate (ie 36 gallons per minute). In contrast, the principles described herein propose to have a total maximum pumping rate (ie, 18 gallons per minute for each pump, 54 gallons per minute for each pump) that is substantially greater than a single pump capacity; There is also a built-in guaranteed spare pump.
섹션 8: 다른 서브시스템들에 대한 상세한 설명Section 8: Detailed Description of Other Subsystems
전력 서브시스템(1100)을 상세히 설명하기 위해, 도 1b에 묘사된 바와 같이, 컨버터(1800)는 고전압 AC를 저전압 DC 전력으로 변환하고, DC 전력은 에너지 저장소(1100)에 일시적으로 저장된다. 그리드 전력이 정상일 때, 컨버터와 저장소로부터의 결합된 DC 전력은 DC 펌프들(1201, 1202 및 1203)을 포함하는 펌프 시스템을 동작시킨다. 그리드 전력이 없는 동안, 에너지 저장소 단독으로 설계된 시간-지속기간(인버터가 필요 없음) 내에 저전압 DC 형태로 직접 시스템에 전력을 공급한다.To describe the power subsystem 1100 in detail, as depicted in FIG. 1B, the converter 1800 converts high voltage AC to low voltage DC power, and the DC power is temporarily stored in the energy store 1100. When grid power is normal, the combined DC power from the converter and the reservoir operates a pump system that includes DC pumps 1201, 1202 and 1203. While there is no grid power, the system directly powers the system in low-voltage DC form within a time-duration (no inverter required) designed by the energy store alone.
이 전력 서브시스템은 실시간으로 자체 점검하기 위해 내장형 센서들과 함께 동작하고; 저장소의 활력은 또한 위에서 설명된 바와 같이 시스템-점검 조정자(1530)에 의해 정기적으로 점검된다. 그러므로, 그리드 정전 동안 UPS 에너지 저장소의 활력은 보장될 수 있다.This power subsystem works with embedded sensors to self check in real time; The vitality of the reservoir is also regularly checked by the system-
본원에서 설명된 원리들은, 컨버터(1800)가 상업 시장에서 구매되고; 이는 (UL 및 CE를 사용하여) 안전 인증을 받고, 방수로 설계되거나; 또는 물이 없는 장소에 위치되어야 함을 제안한다. 모든 다른 서브시스템들, 디바이스들, 모듈들 및 모터들은 저전압 DC 전력으로 동작하도록 제안된다. 따라서, 이 펌프 시스템뿐 아니라 이의 UPS 에너지 저장소의 치명적인 감전사로부터의 안전이 보장될 수 있다.The principles described herein include that converter 1800 is purchased in the commercial market; It is safety certified (using UL and CE) and is designed to be waterproof; Or suggest that it should be located where there is no water. All other subsystems, devices, modules and motors are proposed to operate with low voltage DC power. Thus, the safety from fatal electrocution of this pump system as well as its UPS energy storage can be ensured.
물 펌프 서브시스템(1200)을 상세히 설명하기 위해, 도 1b에 묘사된 바와 같이, 다수의 더 작은 펌프(120B, 1202 및 1203)는 감전 위험들이 없는 저전압 DC 전원식(즉, 36, 24 또는 12 볼트)일 수 있다. 펌프 모터들은 DC 모터들, 이를테면 간단한 무브러쉬 DC 모터 또는 가변 주파수 무브러쉬 DC 모터이다.To describe the water pump subsystem 1200 in detail, as depicted in FIG. 1B, a number of
물 펌프들은 동일한 높이로 웰의 하단에 장착되거나; 상이한 높이로 웰 내에 장착되거나; 또는 웰 위에 장착될 수 있다. 이들 물 펌프들은 물 펌핑을 시작/정지하기 위해 수위 센서들(1310W)에 의해 활성화될 것이다. 예컨대, 물 펌프(1201B)는 물 펌핑을 시작하기 위해 수위 센서(1311H)에 의해 활성화되고 펌핑을 정지하기 위해 1311L에 의해 활성화되고; 물 펌프(1202)는 물 펌핑을 시작하기 위해 수위 센서(1312H)에 의해 활성화되고 펌핑을 정지하기 위해 1312L에 의해 활성화되고; 등등이 있다. 다른 실시예에서, 펌프들이 웰과 동일한 높이 또는 위에 장착될 때, 수위 센서들은 자신의 신호들을 디바이스(1310W)에 전송할 수 있고; 디바이스(1310W)는, 어느 펌프가 턴 온되거나 턴 오프되는지를 결정하도록 설계될 수 있다.Water pumps are mounted at the bottom of the well at the same height; Mounted in wells at different heights; Or mounted on the well. These water pumps will be activated by the
설계된 기능들 중, 시스템-점검 디바이스(1500)는 설계된 절차에 따라 모든 대기 기능에 대해 주기적인 시스템 점검을 수행할 수 있다. 결합된 디바이스들(1300B 및 1500)은 또한 실시간으로 시스템의 동작 기능들 - 그리드 전력이 정상이거나 정전임, 컨버터가 DC 전력을 전달하거나 전달하지 않음, 펌프가 동작 중간에 고장나거나 고장나지 않음 등을 포함함 - 을 모니터링할 수 있다. 통신 디바이스(1700)는 적절한 시간에 적절한 메시지들을 통해 이러한 결과들을 적절한 사람들에게 전달할 수 있다.Among the designed functions, the system-checking device 1500 may perform periodic system checks for all standby functions in accordance with the designed procedure.
디바이스(1900)는 그리드 전력 변환 및 펌프 시스템으로의 방전에 의해 UPS의 충전을 적절하게 조절하도록 설계된다. 예로서, 에너지 저장소의 에너지 저장이 95%에 도달하거나 이를 초과할 때, 조절기(1360)는, 에너지 저장소가 75% 저장으로 또는 그 미만으로 감소할 때까지 충전을 정지하고, 이때 조절기(1900)는 다시 충전을 허용한다. 다른 한편, 에너지 저장소 저장 레벨이 5% 이하로 감소할 때, 조절기(1900)는 방전을 정지하고; 충전이 에너지 저장소의 15% 이상으로 복구될 때까지, 이때 조절기(1900)는 다시 방전을 허용한다. 그렇게 하여, 조절기는 배터리 과충전 및 과방전을 방지하고; 따라서 저장소의 배터리들은 설계된 긴 수명을 갖도록 잘 보호된다.The device 1900 is designed to appropriately regulate the charge of the UPS by grid power conversion and discharge to the pump system. For example, when the energy storage of the energy store reaches or exceeds 95%, the regulator 1360 stops charging until the energy store decreases to or below 75% storage, where the regulator 1900 Allows recharging. On the other hand, when the energy storage storage level decreases below 5%, the regulator 1900 stops discharging; The regulator 1900 then allows discharging again until charging is restored to at least 15% of the energy store. In so doing, the regulator prevents battery overcharge and overdischarge; Thus the batteries in the reservoir are well protected to have a long designed life.
센서들, 조절기들 및 스위치들 사이의 모든 전자 신호들은 표준 산업 전자 통신 케이블들을 통해, 또는 무선 장비, 이를테면 블루-투스를 통해 전송될 수 있거나; 광학 신호들로 변환되고 이들 디바이스들 간의 상호 통신을 위해 광 케이블을 사용한다.All electronic signals between sensors, regulators and switches can be transmitted via standard industrial telecommunication cables, or via wireless equipment, such as blue-tooth; It is converted into optical signals and uses an optical cable for intercommunication between these devices.
섹션 9: 요약Section 9: Summary
요약하면, 본원에 설명된 원리들은 종래의 펌프 시스템에서와 같이 단일 대형 펌프 설계 대신, 펌핑 서브시스템(1200B)에 다수의 더 작은 펌프를 사용하는 것을 제안한다. 본원에 설명된 원리들은 실시간으로 동작을 모니터링하고 전체 시스템의 모든 기능들을 주기적으로 점검하기 위해 시스템-점검 디바이스(1500)를 부가한다. 본원에 설명된 원리들은 또한 주기적 점검 시, 또는 중요한 사건 발생 시 결과들에 대해 소유자 지정 통신 채널들을 통해 소유자 지정 사람들에게 메시지들을 전송하기 위해 통신 디바이스(1700)를 부가한다.In summary, the principles described herein suggest using multiple smaller pumps in the
본원에 설명된 원리는 더 작은 펌프들의 총 용량이 예상되는 최악의 경우의 시나리오에서의 용량보다 더 크도록 추가로 설계되고; 바람직하게 하나 이상의 펌프를 보장 예비품으로서 부가한다. 그러므로, 그리드 전력이 정상일 때 지하실 수해가 발생할 가능성이 거의 없을 것이다.The principle described herein is further designed such that the total capacity of smaller pumps is larger than the capacity in the worst case scenario expected; Preferably at least one pump is added as a guarantee spare. Therefore, there will be little chance of basement flooding when grid power is normal.
위에서 설명된 바와 같이, 시스템 기능 점검 및 성크 웰 세척을 수행하기 위해, 본원에 설명된 원리들은 담수 유입 밸브 세트 및 조절기(1601, 1602 및 1600)를 추가로 갖춘다. 담수 유입 조절기(1600)는 설계된 수위 센서 위치(SC1H)까지 성크 웰을 채우기 위해 유입 밸브 세트(1601 및 1602)를 통해 설계된 담수량을 유입하고, 이어서 밸브를 차단하고; 따라서 수위 센서들은 스케줄된 대로 모든 펌프들을 활성화할 수 있다. 센서 신호들의 동작들을 모니터링하고 각각의 물 펌프의 스위칭 온/오프를 모니터링함으로써, 시스템-점검 디바이스(1500)는 서브시스템의 기능을 결정하기 위해 모든 필수적인 데이터를 수집하거나 수집하지 않을 수 있다. 위에서 설명된 시스템 점검의 결과들은 통신 디바이스(1700)를 통해 적절한 사람들에게 전송될 수 있다. 유입 밸브(1600)가 직렬로 연결된 적어도 2개의 유입 밸브(1601 및 1602)를 갖도록 설계되어, 유입 물은 하나의 밸브가 고장나더라도 차단될 수 있고; 밸브 고장으로 인한 지하실 범람을 방지할 수 있음에 유의한다. 밸브 오기능의 메시지는 또한 전송될 것이다.As described above, the principles described herein further comprise freshwater inlet valve sets and
본원에 설명된 원리들은 고전압 AC 전력을 저전압 DC 전력으로 변환하고, 또한 DC 에너지를 에너지 저장소에 일시적으로 저장하는 것을 추가로 제안하고; 따라서 펌프 시스템은 저전압 DC 형태로 동작된다. 저장소의 설계된 에너지 저장 용량은 원하는 지속 시간 동안 시스템의 동작을 지원할 것이다. 그러므로, 본원에 설명된 원리들은 임의의 인버터 없이 실시예들을 실현하기 위해 펌핑 서브시스템에 저전압 DC 펌프들을 사용하는 것을 제안한다.The principles described herein further suggest converting high voltage AC power to low voltage DC power and also temporarily storing DC energy in an energy store; The pump system is therefore operated in the form of low voltage DC. The designed energy storage capacity of the reservoir will support the operation of the system for the desired duration. Therefore, the principles described herein propose the use of low voltage DC pumps in a pumping subsystem to realize embodiments without any inverter.
원리들은 추가로, 고전압 AC를 저전압 DC 전력으로 변환하는 컨버터가 물 범람이 없는 위치에 위치되거나, 방수 설계로 제작되어야 하는 것을 제안한다. 그렇게 하여, 시스템이 안전하고 고전압 감전 사건들이 없을 뿐 아니라, 그리드 정전 기간 동안 펌핑 기능을 유지하기 위한 신뢰성 있는 UPS 에너지를 제공함을 보장할 수 있다.Principles further suggest that a converter that converts high voltage AC to low voltage DC power should be located in a location free of water flooding or manufactured with a waterproof design. By doing so, it is possible to ensure that the system not only is safe and free of high voltage shock events, but also provides reliable UPS energy to maintain the pumping function during grid outages.
충전/방전 조절기는 또한 적절히 충전 및 방전되도록 저장소를 조절할 뿐 아니라, 저장소의 에너지 저장 레벨이 설계된 레벨을 초과하여 유지되는 것을 보장하도록 통합된다. 이것은 그리드 정전을 견디기 위한 에너지 지원 능력을 보장할 뿐 아니라, 배터리들의 긴 수명을 보장한다.The charge / discharge regulator is also integrated to ensure that the energy storage level of the reservoir is maintained above the designed level, as well as regulating the reservoir to properly charge and discharge. This not only ensures the ability to support energy to withstand grid outages, but also the long life of the batteries.
위에서 언급된 바와 같이, 본원에 설명된 원리들을 포함할 때, 정상 그리드 전력 또는 그리드 정전 동안 수해가 발생할 가능성이 거의 없을 것이다. 본원에 설명된 원리들을 포함하는 것의 부가적인 이점들은 치명적인 고전압 감전으로부터의 임의의 위험을 완화하고 고인 물로 인한 악취 방출들의 감소를 포함한다. 이후 사용되는 "웰"이라는 용어가 위에서 사용된 지하실 성크 웰을 포함하는 모든 웰들; 또는 펌핑될 액체(물)를 수용하는 위치에 비해 더 낮은 지면의 임의의 용기를 커버한다는 것을 주목하라.As mentioned above, when including the principles described herein, there will be little chance of flooding during normal grid power or grid outages. Additional advantages of including the principles described herein include mitigating any risk from catastrophic high voltage electric shock and reducing the odor emissions due to stagnant water. All wells, including basement sunk wells, where the term " well " Alternatively, note that it covers any lower ground container than the location containing the liquid (water) to be pumped.
위에서 설명된 시스템이 "물" 펌프 시스템으로 지칭되지만, 많은 수정들 및 변화들이 통상의 기술자들에게 발생할 수 있고; 이를테면 더 낮은 위치로부터 더 높은 위치로 액체를 펌핑하고 위에서 설명된 유사한 장애들을 극복하는 펌프 시스템을 설계할 수 있다. 또는 소정의 원하는 이점들을 획득하기 위해 본원에 설명된 원리를 사용하여 소정의 워터 헤드(water head)를 사용하여 워터 웰로부터 탱크(저장소)로 물을 펌핑하기 위한 펌프 시스템이 있다. 그러므로, 첨부된 청구항들이 본 발명의 사상 내에서 충분히 모든 그런 수정들 및 변화들을 커버하도록 의도되는 것이 이해되어야 하고; 따라서 "액체"라는 용어는 청구항들에서 "물"을 대체하기 위해 사용된다.Although the system described above is referred to as a "water" pump system, many modifications and changes can occur to those skilled in the art; For example, a pump system can be designed that pumps liquid from a lower position to a higher position and overcomes similar obstacles described above. Or a pump system for pumping water from a water well to a tank (reservoir) using a given water head using the principles described herein to obtain some desired advantages. It is, therefore, to be understood that the appended claims are intended to cover all such modifications and variations as fully within the spirit of the invention; Thus the term "liquid" is used in the claims to replace "water".
본 발명은 본 발명의 사상 또는 필수 특징을 벗어나지 않고 다른 특정 형태들로 구현될 수 있다. 설명된 실시예들은 모든 면들에서 제한이 아닌 단지 예시로서만 간주되어야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 전술한 설명에 의해서보다 첨부된 청구항들에 의해 지시된다. 청구항들의 의미 및 등가 범위 내에 있는 모든 변화들은 그 범위 내에 포함되어야 한다.The invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential features of the invention. The described embodiments are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. Therefore, the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description. All changes that come within the meaning and range of equivalency of the claims are to be embraced within their scope.
Claims (21)
펌프 웰(pump well)로부터 액체를 펌핑하기 위해 전기 전력 소스에 의해 전력을 공급받는 복수의 액체 펌프; 및
액체 레벨이 상기 펌프 웰 내에서 상승함에 따라 한 번에 하나씩 상기 복수의 액체 펌프 각각을 턴 온하도록 구성되고, 상기 액체 레벨이 상기 펌프 웰 내에서 하강함에 따라 상기 복수의 액체 펌프 각각을 턴 오프하도록 구성되는 액체 레벨 센서 서브시스템
을 포함하는 액체 펌프 시스템.Liquid pump system,
A plurality of liquid pumps powered by an electrical power source for pumping liquid from a pump well; And
And turn on each of the plurality of liquid pumps one at a time as a liquid level rises in the pump well, and turn off each of the plurality of liquid pumps as the liquid level falls in the pump well. Liquid Level Sensor Subsystem Configured
Liquid pump system comprising a.
시스템 점검 디바이스; 및
통신 디바이스
를 더 포함하고;
상기 시스템 점검 디바이스는:
시스템 모니터링 디바이스,
분석기, 및
시스템 점검 조정자
를 포함하고, 상기 시스템 점검 조정자는 하나 이상의 스케줄된 기능 점검을 나타내는 설계된 절차에 기반하여 활성화되어, 상기 시스템 모니터링 디바이스가 적어도 복수의 펌프의 스케줄된 점검들을 수행하게 하고, 상기 분석기가 상기 복수의 펌프의 적절한 동작을 검증하게 하고, 적어도 스케줄된 점검이 상기 복수의 액체 펌프의 서브세트의 펌프 고장을 검출하는 경우 통신들이 하나 이상의 수신자에게 송신되게 하고; 상기 통신 디바이스는:
기록 유지 모듈; 및
메시지 전달 컴포넌트
를 포함하고, 스케줄된 기능 점검에 대한 응답으로, 상기 시스템 점검 조정자는 상기 스케줄된 점검을 상기 기록 유지 모듈에 등록하고, 상기 스케줄된 기능 점검을 완료할 때, 상기 시스템 점검 조정자는 상기 메시지 전달 컴포넌트가 상기 하나 이상의 수신자에게 메시지들을 송신하게 하는 액체 펌프 시스템.The method of claim 1,
System inspection device; And
Communication device
Further comprising;
The system check device is:
System monitoring device,
An analyzer, and
System check coordinator
Wherein the system check coordinator is activated based on a designed procedure indicative of one or more scheduled functional checks, causing the system monitoring device to perform scheduled checks of at least a plurality of pumps and the analyzer to perform the plurality of pumps. Verify communications of at least one, and cause communications to be sent to one or more recipients if at least a scheduled check detects a pump failure of the subset of the plurality of liquid pumps; The communication device is:
A record keeping module; And
Messaging component
And in response to the scheduled functional check, the system check coordinator registers the scheduled check with the record keeping module, and upon completing the scheduled functional check, the system check coordinator includes the message delivery component. A liquid pump system to cause a message to be sent to the one or more recipients.
상기 복수의 펌프의 스케줄된 점검 동안 취입되는 유입 액체의 양을 제어하기 위해 신선한 액체 유입 밸브들의 세트 및 액체 유입 조절기를 더 포함하고, 상기 신선한 액체 유입 밸브들의 세트는, 하나의 밸브가 오기능할 때에도 상기 유입 조절기가 유입 액체 흐름을 차단할 수 있도록 직렬로 연결된 적어도 2개의 유입 밸브를 포함하는 액체 펌프 시스템.The method of claim 1,
Further comprising a set of fresh liquid inlet valves and a liquid inlet regulator to control the amount of inlet liquid blown in during the scheduled check of the plurality of pumps, wherein the set of fresh liquid inlet valves may cause one valve to malfunction. And at least two inlet valves connected in series such that the inlet regulator can block inlet liquid flow even when the inlet regulator is closed.
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