KR20200078034A - 소형 수환경 측정 장치 및 이를 적용한 수환경 자료 관리 시스템 - Google Patents

소형 수환경 측정 장치 및 이를 적용한 수환경 자료 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

수환경 측정 장치가 개시된다. 본 장치는 내부에 수용공간을 갖는 부유 몸체, 수용공간 내부에 배치되고, 부유 몸체의 외부로 음파를 송출하여 수심을 측정하는 음향 측심 모듈 및 부유 몸체의 하부에 결합되어 유수의 항력을 받는 복수의 날개들을 포함하는 하부 구조체를 포함한다. 이에 따라, 수환경 자료가 효과적으로 수집 및 이용될 수 있다.

Description

소형 수환경 측정 장치 및 이를 적용한 수환경 자료 관리 시스템{MINI APPARATUS FOR MEASURING WATER ENVIRONMENTAL AND SYSTEM FOR MANAGING WATER ENVIRONMENTAL DATA USING THE APPARATUS}
본 발명은 수환경의 다양한 인자(유속, 수심, 수온, 염분, 탁도, 클로로필 등)를 측정하는 장치 및 이를 적용한 수환경 자료를 관리하는 시스템에 관한 것이다.
호수, 지하수, 하천수 등과 같은 육수(陸水)에서 넓게는 해수(海水)까지를 포함하는 수자원은 더 쓸모 있는 용도로서 효율적으로 사용하기 위해 근래에 들어 체계적인 관리가 이루어지고 있다. 모든 수자원을 인위적으로 관리할 수는 없지만 적어도 수자원의 현황과 정보를 미리 알아 파악하고, 이를 종합하여 수자원 각각의 특성을 명확히 인식하는 것은 중요하다 할 것이다.
즉, 각 하천들을 통해 유입되는 유량정보를 현재 또는 미래 예상량 등을 기상정보 등과 통합하여 예측하고 이를 담수량의 제어 정보로 활용하는 등의 종합적인 수자원 관리가 이루어지는 경우, 가뭄이나 홍수와 같은 자연재해에 보다 적절하고 신속한 대비가 이루어질 수 있으며, 효율적인 수자원 관리를 위한 최선의 방법이 될 수 있는 것이다.
따라서, 근래에 다양한 수자원 정보를 정확하게 측정, 수집하기 위한 다양한 장치 및 방법들이 개발되어 운용되고 있는데, 특히 유속 측정 장치 및 방법은 크게 고정점의 유속을 측정하는 방식과 유속의 공간적 변화를 관측하는 방식으로 분류할 수 있으며, 고정점의 유속을 측정하는 방식은 유속측정장비와 통신시스템이 연계된 고정부표시스템을 이용하고 있었고, 유속의 공간적 변화를 관측하는 방식은 통신시스템이 장착된 부표를 하천 또는 인근 해역에 투하하여 부표의 이동 거리로부터 유속을 산정하는 이동부표시스템을 이용하고 있었다.
그러나 이러한 종래의 고정부표시스템의 경우, 고정된 한 지점의 유속만을 측정할 수 있어 해당 지역의 전체적인 유속의 변화 등을 종합적으로 파악할 수 없는 한계가 있고, 이동부표시스템은 해당 지역의 유속에 대한 정보만을 측정할 수 있을 뿐이었고, 수심과 같은 다양한 수자원 정보를 수집하려면, 각종 추가적인 장비의 부가로 부피가 커져 운용상에 어려움이 있었다.
한편, 종래의 수심 측정은 선박에 수심측정용 장비를 탑재하여 실시간으로 수심을 측정하여 왔는데, 이러한 선박이용 방식은 한강하구와 같은 군사분계선 등과 같이 접근이 어려운 수역의 수심 측정에 어려움이 있고, 수심측정장치의 부피가 크고 고가여서 사용상의 제약이 있었다.
또한, 수환경 측정용 부이의 경우 음향 측심 장치가 외부로 돌출되어 있어 센서의 파손 위험이 있으며, 음향 측심 장치가 해상에 설치된 장애물에 걸려 측정 활동에 어려움이 발생되기도 하였다.
이에, 수환경 인자를 보다 효과적으로 측정하고 이를 이용하는 장치가 요청된다 할 것이다.
한편, 상기와 같은 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 백그라운드(background) 정보로서만 제시될 뿐이다. 상기 내용 중 어느 것이라도 본 발명에 관한 종래 기술로서 적용 가능할지 여부에 관해, 어떤 결정도 이루어지지 않았고, 또한 어떤 주장도 이루어지지 않는다.
대한민국등록특허 제10-1087221호(공고일: 2011.11.29)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 일 실시 예는 수환경 정보를 효과적으로 측정하는 장치 및 이를 적용한 수환경 정보 관리 시스템을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 측정 장치는 내부에 수용공간을 갖는 부유 몸체; 상기 수용공간 내부에 배치되고, 상기 부유 몸체의 외부로 음파를 송출하여 수심을 측정하는 음향 측심 모듈; 및 상기 부유 몸체의 하부에 결합되어 유수의 항력을 받는 복수의 날개들을 포함하는 하부 구조체를 포함한다.
몇몇 실시 예에서, 상기 부유 몸체의 하부에는 관통 홀이 형성되며, 상기 음향 측심 모듈은, 상기 관통 홀을 통해 상기 부유 몸체의 외부로 음파를 송출하여 수심을 측정할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 상기 수용공간 하부의 소정 영역과 상기 음향 측심 모듈이 결합되며, 상기 음향 측심 모듈은, 상기 소정 영역을 관통하는 방향으로 상기 부유 몸체의 외부로 음파를 송출할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 상기 수용공간 내부에 배치되어 상기 음향 측심 모듈을 공중에서 고정하는 짐벌 구조체를 더 포함하며, 상기 음향 측심 모듈의 음파 송출부가 물에 잠기도록 배치되고, 상기 음향 측심 모듈은 상기 부유 몸체가 소정의 범위 내에서 회전하더라도 수심 측정을 위한 음파를 특정된 고정 방향으로 송출할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 상기 음향 측심 모듈은, 상기 음파를 송출하는 음파 송출부를 포함하고, 상기 음파 송출부는 상기 관통 홀 내에 위치될 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 상기 음파 송출부와 상기 관통 홀 사이의 틈을 수밀하는 수밀재를 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 상기 음향 측심 모듈의 소정 영역이 상기 관통 홀을 관통하도록 배치되며, 상기 음향 측심 모듈과 상기 관통 홀 사이의 틈을 수밀하는 수밀재를 구비할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 상기 수환경 정보 측정 장치는 피치(Pitch), 롤(roll) 및 로(raw)를 감지하는 방향 감지 센서 및 프로세서를 더 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 음향 측심 모듈을 통해 수심 데이터를 측정하는 경우, 상기 부유 몸체의 회전 정도를 상기 방향 감지 센서를 통해 수집하고, 수집된 센싱 정보에 기초하여 측정된 수심 자료를 보정할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 상기 부유 몸체는 상부 몸체 및 하부 몸체를 포함하며, 상기 부유 몸체를 수밀되게 하는 수밀결합부가 상기 상부 몸체 및 하부 몸체 사이에 배치되며, 상기 부유 몸체의 부력을 증가시키는 부력 보조제가 상기 상부 몸체 및 하부 몸체의 외부에 결합될 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 상기 수환경 측정 장치는 수환경 자료 서버와 통신하는 통신 모듈; 위치 정보 수신부 및 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 위치 정보 수신부를 통해 실시간으로 수집되는 위치 정보를 상기 통신 모듈을 통해 상기 수환경 자료 서버로 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 자료 관리 시스템은 하나 이상의 수환경 측정 장치; 상기 수환경 측정 장치로부터 수환경 자료를 수집하는 수환경 자료 서버; 및 상기 수환경 자료 서버로부터 수환경 자료를 제공받는 하나 이상의 사용자 단말을 포함하며, 상기 수환경 측정 장치는, 내부에 수용공간을 갖는 부유 몸체, 상기 수용공간 내부에 배치되고, 상기 부유 몸체의 외부로 음파를 송출하여 수심을 측정하는 음향 측심 모듈, 및 상기 부유 몸체의 하부에 결합되어 유수의 항력을 받는 복수의 날개들을 포함하는 하부 구조체를 포함하며, 상기 수환경 측정 장치는, 실시간으로 측정된 수심 정보 또는 유속 정보를 상기 수환경 자료 서버로 제공하며, 상기 사용자 단말은, 상기 수환경 자료 서버로부터 제공받는 수환경 자료를 디스플레이에 표시할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 상기 수환경 자료 서버는, 하나 이상의 수환경 측정 장치로부터 수신된 위치 정보에 기초하여, 유수의 유속 데이터를 수집하고, 하나 이상의 사용자 단말로 상기 유속 자료를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면 아래와 같은 효과가 있다.
첫째로, 음향 측심 모듈이 부유 몸체 내부에 배치되어 센서의 파손 위험이 감소되며 장비의 유지 관리가 수월하며, 해상의 장애물에 걸리는 위험이 감소할 수 있다.
둘째로, 수환경 측정 장치가 경량화, 소형화되어 많은 량이 항공기나 선박 등에 동시에 적재될 수 있다.
셋째로, 이동 통신을 통해 수환경 측정 장치를 통해 수집된 수환경 자료가 외부의 수환경 자료 관리 서버로 제공될 수 있으며, 제공된 수환경 자료는 필요에 따라 분석될 수 있다.
넷째로, 수환경 측정 장치에 가해지는 외부 충격이 효과적으로 소산될 수 있으며, 정확한 수심이 측정될 수 있고, 장치 전체의 무게 중심이 낮아져서 안정적인 작동 및 운용이 가능해질 수 있다.
다섯째로, 단순한 구조로 인해 제작이 용이하고, 장치의 소형화 및 경량화가 가능해짐에 따라 접근이 어려운 곳에서도 유수 관련 인자를 장시간 동안 측정, 전송할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 자료 관리 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 측정 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 음향 측심 모듈이 배치되는 수환경 측정 장치의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 측정 장치의 전자적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 측정 장치가 시간의 흐름에 따라 수심을 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 측정 시스템이 사용자 단말에 제공하는 정보를 나타낸다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 자료 관리 시스템(1000)을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 수환경 자료 관리 시스템(1000)은 호수, 천, 바다 등의 수환경 자료를 처리 및 관리하는 시스템으로, 수환경 측정 장치(100), 수환경 자료 서버(200), 하나 이상의 사용자 단말(300)을 포함할 수 있다.
먼저, 수환경 측정 장치(100)는 부유형태로 구성되어 수환경에서 이동이 수월하며 다양한 수환경 자료 예를 들면, 수심 정보, 위치 정보에 기초한 유속 정보, 염분 정보, 수온 정보, 탁도 정보, 염록소정보등을 측정 및 수집할 수 있다.
수환경 측정 장치(100)는 이동 통신 모듈을 구비하여 외부 AP(Access Point, 10A)로 수환경 정보를 전송하고, AP(10A, 10C)는 수환경 자료 서버(200)로 측정된 수환경 정보를 제공할 수 있다.
수환경 자료 서버(200)는 수환경 측정 장치(100)에서 수집된 다양한 자료를 처리, 관리 및 가공할 수 있다. 가령, 수환경 자료 서버(200)는 복수의 수환경 측정 장치(100)로부터 수집된 정보를 통계적으로 분석하여 하나 이상의 사용자 단말(300)로 제공할 수 있으며, 이때 인터넷(10D) 등을 통해 수환경 자료가 사용자 단말(300)로 제공될 수 있다.
아울러, 수환경 자료 수환경 측정 장치(100)로부터 수신되는 GPS(Global Position System) 수신 정보에 기반하여 유수의 유속 자료를 수집할 수 있다.
사용자 단말(300)은 수환경 자료 서버(200)에서 제공하는 수환경 자료를 수신하여 소정의 사용자 인터페이스(UI)를 통해 표시할 수 있다. 사용자 단말(300)에는 이를 위해 별도의 어플리케이션 프로그램(Application Program)이 구비될 수 있다. 가령, 사용자 단말(300)은 현재 수환경 측정 장치(100)의 위치 정보, 수심의 추이 정보, 유속의 추이 정보 등을 통계적으로 디스플레이를 통해 표시할 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 4를 참고하여 상기 수환경 측정 장치(100)의 구조를 자세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 측정 장치(100) 각각의 외관 구성을 나타내며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 측정 장치(100)가 결합된 외관을 나타낸다.
도 2를 참고하면, 수환경 측정 장치(100)는 다양한 수환경에서 수환경 인자를 측정하는 장치로 유속, 수심, 파고, 풍향, 풍속, 수온, 기압, 염분, 탁도, 염록소 중 적어도 하나를 측정할 수 있으며, 부유 몸체(110), 수밀 결합부(123), 음향 측심 모듈(137)을 포함하는 전자 모듈(130), 및 하부 구조체(140)를 포함한다.
부유 몸체(110)는 상부 몸체(110A)와 하부 몸체(110B)를 포함할 수 있으며, 내부에 수용공간을 구비할 수 있다. 상부 몸체(110A)는 부유 몸체(110)의 상부를 형성하고, 하부 몸체(110B)는 부유 몸체(110)의 하부를 형성할 수 있다.
실시 예에서, 상부 몸체(110A)는 하부가 개방된 상부 중심부 및 상부 중심부의 하단으로부터 외측으로 연장된 상부 체결 플랜지부(113A)를 포함할 수 있다. 상부 중심부는 반구 형상으로 제공될 수 있다.
하부 몸체(110B)는 상부가 개방된 하부 중심부 및 하부 중심부의 상단으로부터 외측으로 연장된 하부 체결 플랜지부(113B)를 포함할 수 있다. 하부 중심부는 반구 형상으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 하부 몸체((110B)와 상부 몸체(110A)가 결합될 경우, 부유 몸체(110)는 구 형상으로 제공될 수 있다. 구현 예에 따라서는 상기 부유 몸체(110)가 구 형상이 아닌 다각형, 뿔 형태을 가질 수 있다.
상부 체결 플랜지부(113A)와 하부 체결 플랜지부(113B)는 서로 체결될 수 있다. 예를 들면, 상부 체결 플랜지부(113A)와 하부 체결 플랜지부(113B)는 볼트 결합을 통해 체결될 수 있다. 이에 따라, 상부 몸체(110A)와 하부 몸체(110B)는 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
부유 몸체(110)의 상부몸체(110A)와 하부몸체(110B) 사이에는 링 모양의 수밀 결합부(123)가 배치되어 부유 몸체(110)가 수밀되게 할 수 있다. 실시 예에서는 수밀 결합부는 상부 체결 플랜지부와 하부 체결 플랜지부 사이에 위치될 수 있다. 상기 수밀 결합부(123)는 고무 등의 소재로 구현될 수 있으나, 모양이나 소재가 상술한 내용에 국한되는 것은 아니다.
부유 몸체(110)의 내부에는 전자모듈(130)이 배치되며, 전자모듈(130)은 방향 감지 센서, 온도/염분 센서 및 음향 측심 모듈(137) 등을 포함하는 센싱모듈(130A), 통신 모듈, 저장부, 위치 정보 수신부 및 상기 전자모듈(130)을 전반적으로 제어하는 프로세서 등을 포함할 수 있다.
이 중에서, 음향 측심 모듈(137, Echosounding Module)은 수용공간의 내부에 배치되어 음의 파동을 이용하여 수심을 측정할 수 있으며, 하부몸체(110B)의 외부로 음파를 송출할 수 있다.
실시 예에서, 음향 측심 모듈(137)은 하부 몸체(110B)의 중심 부위를 관통하는 외부 수직 방향으로 음향 측심을 수행할 수 있으며, 음파가 해저 바닥에 도달한 후 반사되어 돌아오는 시간을 이용하여 수심을 측정될 수 있다.
부유 몸체(110)의 하부에는 하부 구조체(140)가 배치되며, 하부 구조체(140)는 부유 몸체(110)의 하부에 결합되어 유수의 유속에 의한 항력을 잘 받을 수 있는 복수의 날개(143A 내지 143C)를 포함할 수 있다. 복수의 날개(143A 내지 143C) 가 유수의 흐름에 대한 항력을 잘 받아서 부유 몸체(110)의 위치가 실시간 파악되면 유속이 보다 정확하게 측정될 수 있다. 즉, 부유 몸체(110)의 위치 정보가 곧 유속 정보로 측정될 수 있다. 다만, 구현시에는 유속 감지 센서가 수환경 정보 측정 장치(100)에 구비될 수 있다.
실시 예에서, 하부 구조체(140)는 하부 몸체(110B)에 결합되어 설치될 수 있다. 하부 구조체(140)는 지지부(141, 143), 및 중심대(147)를 포함할 수 있다.
지지부(141, 143)는 복수의 지지대들(141A 내지 141C)과 복수의 날개들 (143A 내지 143C) 을 포함할 수 있다. 복수의 지지대들(141A 내지 141C)은 서로 이격될 수 있다. 지지대들(141A 내지 141C) 각각의 상단은 하부 몸체(110B)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 지지대들(141A 내지 141C) 각각의 상단은 하부 체결 플랜지부(113B)에 연결될 수 있다. 지지대들(141A 내지 141C) 각각의 하단은 중심대(147)에 연결될 수 있다.
중심대(147)는 하부 몸체(110B)의 아래에 이격될 수 있다. 중심대(147)는 링 형상으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 중심대(147)에는 홀이 형성될 수 있다. 중심대의 홀은 하부 몸체(110B)의 관통홀과 중첩될 수 있다. 이에 따라, 부유 몸체(110) 내부에 위치된 음향 측심 모듈(137)에서 송출하는 음파는 관통홀과 중심대(147)의 홀을 통과하여, 해저면에 도달할 수 있다.
날개들(143A 내지 143C)의 각각은 지지대들(141A 내지 141C)의 각각에 설치될 수 있다. 예를 들면, 지지대들(141A 내지 141C)의 각각은 외측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 날개들(143A 내지 143C)의 각각은 지지대(141A 내지 141C)의 일단의 인접한 영역과 지지대의 타단의 인접한 영역을 연결하는 플레이트로 제공될 수 있다. 이에 따라, 하부 구조체는 조류의 흐름에 영향을 받는 면적이 커질 수 있어, 조류의 흐름에 따라 수환경 측정 장치(100)가 이동할 수 있다.
수환경 측정 장치(100)는 상부몸체(110A)와 하부몸체(110B)가 결합되는 부분에 부력 보조제(도 4의 도면부호 160)가 더 포함될 수 있으며, 상기 부력 보조제(160)는 튜브 형태로 구현될 수 있으나, 튜브보다 작고 가벼운 소재로 구현될 수 있다.
도 4를 참고하면, 하부몸체(110B)에서 수환경 측정 장치(100)를 바라본 것을 나타낸다. 하부 구조체(140)의 복수의 지지대들(141A 내지 141C)은 중심대(147)를 중심으로 서로 등각도로 배치될 수 있다. 이에 따라, 수환경 측정 장치(100)가 안정감있게 유수에 부유될 수 있으며, 안정적으로 항력을 받아 유속 측정이 더욱 정확하게 수행될 수 있다. 이에 따라, 유속 데이터도 보다 정확하게 측정될 수 있다.
그 외, 상부몸체(110A)와 하부몸체(110B)는 복수의 결합 부위(151A, 151B 등)를 포함하여, 복수의 결합 부위(151A, 151B 등)는 상부몸체(110A)와 하부몸체(110B)가 결합되게 할 수 있다. 구체적으로, 복수의 결합 부위(151A, 151B 등)를 통해 상부 체결 플랜지부(113A)와 하부 체결 플랜지부(113B)가 체결될 수 있으며, 부력 보조제 (160)가 상부몸체(110A)와 하부몸체(110B)에 결합되게 할 수 있다.
수환경 측정 장치(100)의 폭은 260 mm로 될 수 있으며, 높이는 215 mm로 세팅될 수 있어, 종래의 수환경 측정 장치들보다 2배 가령 소형화가 이뤄져서 운반될 때 및 사용될 때 더욱 효과적일 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 음향 측심 모듈(137)이 배치되는 수환경 측정 장치(100)의 구조를 나타낸다.
도 5를 참고하면, 음향 측심 모듈(137)의 음파를 송출하는 영역이 부유 몸체(110)의 하부몸체(110B)의 중심 부위에 밀착되게 배치될 수 있다. 즉, 음파가 진행하는데 공기가 매질인 경우 음파의 진행에 왜곡이 발생하므로, 음향 측심 모듈(137)은 하부몸체(110B)의 중심 부위에 밀착되게 배치될 수 있으며, 상기 중심 부위는 음파가 외부 수직 방향으로 송출될 수 있도록 평평하게 구현될 수 있으며, 소재는 PVC가 적용될 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다.
이에, 하부몸체(110B)의 중심 부위를 관통하여 음파가 해저면까지 송출될 수 있으며, 음향 측심 모듈(137)이 수용공간의 내부에 배치되어 충돌 등에 의해 장비 손상이 방지될 수 있다.
또한, 하부몸체(110B) 내부의 소정 영역(가령, 중심 영역)과 음향 측심 모듈(137)은 결합될 수 있으며, 결합된 사이는 수밀되어 음파의 진행에 아무런 제약이 없게 구현될 수 있다.
도 6을 참고하면, 음향 측심 모듈(137)의 소정 영역이 부유 몸체(110)의 하부몸체(110B)의 중심부위를 관통할 수 있다. 이런 경우, 부유 몸체(110)의 하부몸체(110B)와 음향 측심 모듈(137) 간의 사이의 틈이 수밀재(170)로 수밀될 수 있다. 상기 수밀재(170)는 몰딩 소재일 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 음향 측심 모듈(137)의 소정 부분이 외부로 돌출되더라도 돌출된 소정 부분이 하부 구조체(140)에 감싸도록 배치되어 외부 충돌 등에 의한 장비 손상이 방지될 수 있다.
또한 음향 측심 모듈(137)의 음파 송출부는 관통 홀 내에 위치할 수 있으며, 음파 송출부와 관통 홀 사이의 틈을 수밀하는 수밀재가 형성될 수 있으며, 음향 측심 모듈(137)과 관통 홀 사이의 틈을 수밀하는 수밀재가 형성될 수 있다.
도 7을 참고하면, 부유 몸체(110)의 수용 공간 내부에는 짐벌 구조체(720, 730)가 배치될 수 있다. 짐벌 구조체(720, 730)에 의해 음향 측심 모듈(137)이 공중에서 고정될 수 있다. 즉, 음향 측심 모듈(137)이 수용 공간 내부에 떠있는 것처럼 고정될 수 있다.
또한, 짐벌 구조체(720, 730)에 포함된 반구 형태의 구성(720)에 의해, 음향 측심 모듈(137)은 상기 부유 몸체(110)가 회전하더라도 고정적으로 특정 방향(가령, 하부몸체(110B) 연직 하강 방향이면서 해저 방향)을 향하도록 세팅될 수 있다. 즉, 음파가 송출되는 부위가 하부몸체(110B)의 중심 영역으로 고정될 수 있다.
또한, 짐벌 구조체(730, 720)의 내부는 해수나 육수로 가득 채워질 수 있으며, 이에 따라, 음향 측심 모듈(137)의 음파 송출부가 물에 잠기므로 음파가 부유 몸체(110)의 외부로 왜곡없이 송출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 정보 측정 장치(100)의 전자모듈(130)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8을 참고하면, 전자 모듈(130)은 센싱부(130A), 통신 모듈(134), 저장부(135), 위치 정보 수신부(136) 및 프로세서(138)를 포함하며, 센싱부(130A)는 방향 감지 센서(132), 온도/염분 센서(133), 및 음향 측심 모듈(137)을 포함한다. 도 8에 도시된 구성들은 본 발명의 일 실시 에에 따른 전자 모듈(130)을 구성하는데 필수적인 구성은 아닌 바, 구현 예에 따라 별도의 구성이 추가되거나 특정 구성이 불포함될 수 있다.
방향 감지 센서(132)는 수환경 측정 장치(100)의 피치(Pitch), 롤(roll) 및 로(raw)를 감지하는 센서로, 프로세서(138)은 음향 측정 모듈(137)을 통해 수심 데이터를 수집할 때, 부유 몸체(110)의 회전 정도를 고려하여 수심 데이터를 보정할 수 있다. 만약, 음향 측정 모듈(137)이 연직방향에서 30도 기울어지는 경우, 기울기 및 방향 감지 센서(132)는 삼각 함수 연산을 통해 측정된 수심을 보정할 수 있다. 이에 따라, 부유 몸체(110)가 회전하더라도 해저의 수심 측정이 정확하게 수행될 수 있다.
온도/염분 센서(133)는 온도나 염분을 감지하는 센서이며, 통신 모듈(134)은 이동 통신 모듈, 근거리 통신 모듈 등을 포함할 수 있는데, 특히 LTE(Long Term Evolution)를 지원할 수 있다. 통신 모듈(134)은 외부 수환경 정보 서버와 실시간으로 통신할 수 있다.
저장부(135)는 측정된 음향 측심 정보를 저장하는 모듈이며, 다양한 형태의 저장장치를 포함할 수 있다.
위치 정보 수신부(136)는 위성을 통해 수환경 정보 측정 장치(100)의 위치를 수신하는 모듈로, GPS 수신 모듈로 구현될 수 있으나, 실시 예가 이에 국한되는 것은 아니다.
프로세서(138)는 전자 모듈(130)을 전반적으로 제어하는 모듈에 해당된다.
프로세서(138)는 유속 데이터 측정에 필요한 정보를 처리 또는 전송할 수 있다.
먼저, 프로세서(138)는 위치 정보 수신부(136)를 통해 수신되는 위치 정보를 실시간으로 수환경 자료 서버로 제공하여, 유속 자료 산출을 위한 정보를 제공할 수 있다.
아니면, 프로세서(138)는 위치 정보 수신부(136)를 통해 수신되는 위치 정보를 실시간으로 저장부(135)에 저장하여 유속 자료로 이용할 수 있는데, 부유몸체(110)가 이동된 거리 정보 및 시간 정보를 이용하여 유수의 유속 자료가 산출될 수 있다.
또한, 수환경 측정 장치(100)는 배터리를 추가적으로 구비하여 무인으로 수환경 인자의 측정이 가능하다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수심을 측정하는 과정을 나타낸다.
먼저, 수환경 측정 장치(100)는 제1 지점에서 수심(d1)을 측정한 후, 제2 지점에서도 수심(d2)를 측정할 수 있다. 수환경 측정 장치(100)는 측정된 수심 자료를 실시간으로 외부의 수환경 자료 서버(200)로 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말(400)이 수환경 자료를 표시하는 것을 나타낸다.
도 10을 참고하면, 사용자 단말(400)은 특정 지역의 관측 시간 정보, 시간에 따른 수심정보, 유수의 유속 정보, 염분/수온 정보 등을 화면에 표시할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수환경 자료 관리 시스템(1000)은 하나 이상의 수환경 측정 장치로부터 위치 정보를 수신하여, 하나 이상의 수환경 측정 장치들 각각의 위치 정보를 모니터링할 수 있다.
만약, 수환경 자료 관리 시스템(1000)은 특정 수환경 측정 장치의 움직임이 없는 경우, 장애물 등에 걸리거나 통신 장애가 발생된 것으로 판단하여 해상 구조 로봇이나 해상 구조 선박 등을 통해 수환경 측정 장치를 예인할 수 있다.
또한, 수환경 자료 관리 시스템(1000)은 문제가 발생된 수환경 측정 장치의 정보를 펌웨어 등을 통해 원격으로 포맷하여 정보를 효과적으로 관리할 수 있다.
또한, 수환경 자료 관리 시스템(1000)은 수집된 유수의 유속 정보, 유수의 흐름 정보 등을 기초로 각각의 수환경 측정 장치의 움직임 등을 예상할 수 있으며, 해양 각각의 지역의 수환경 정보를 예상할 수 있다.
또한, 수환경 자료 관리 시스템(1000)은 배터리가 방전된 수환경 측정 장치의 위치 정보에 기초하여 해상 구조 로봇 또는 해상 구조 선박 등을 통해 방전된 배터리를 충전할 수 있다.
한편, 본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 마찬가지로, 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
이와 같이, 본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 내부에 수용공간을 갖는 부유 몸체;
    상기 수용공간 내부에 배치되고, 상기 부유 몸체의 외부로 음파를 송출하여 수심을 측정하는 음향 측심 모듈; 및
    상기 부유 몸체의 하부에 결합되어 유수의 항력을 받는 복수의 날개들을 포함하는 하부 구조체를 포함하는, 수환경 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부유 몸체의 하부에는 관통 홀이 형성되며,
    상기 음향 측심 모듈은,
    상기 관통 홀을 통해 상기 부유 몸체의 외부로 음파를 송출하여 수심을 측정하는, 수환경 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용공간 하부의 소정 영역과 상기 음향 측심 모듈이 결합되며,
    상기 음향 측심 모듈은,
    상기 소정 영역을 관통하는 방향으로 상기 부유 몸체의 외부로 음파를 송출하는, 수환경 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수용공간 내부에 배치되어 상기 음향 측심 모듈을 공중에서 고정하는 짐벌 구조체를 더 포함하며,
    상기 음향 측심 모듈의 음파 송출부가 물에 잠기도록 배치되고,
    상기 음향 측심 모듈은 상기 부유 몸체가 소정의 범위 내에서 회전하더라도 수심 측정을 위한 음파를 특정된 고정 방향으로 송출하는, 수환경 측정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 음향 측심 모듈은,
    상기 음파를 송출하는 음파 송출부를 포함하고,
    상기 음파 송출부는 상기 관통 홀 내에 위치되는, 수환경 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 음파 송출부와 상기 관통 홀 사이의 틈을 수밀하는 수밀재를 더 포함하는 수환경 측정 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 음향 측심 모듈의 소정 영역이 상기 관통 홀을 관통하도록 배치되며, 상기 음향 측심 모듈과 상기 관통 홀 사이의 틈을 수밀하는 수밀재를 구비한, 수환경 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    피치(Pitch), 롤(roll) 및 로(raw)를 감지하는 방향 감지 센서 및 프로세서를 더 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 음향 측심 모듈을 통해 수심 데이터를 측정하는 경우, 상기 부유 몸체의 회전 정도를 상기 방향 감지 센서를 통해 수집하고, 수집된 센싱 정보에 기초하여 측정된 수심 데이터를 보정하는, 수환경 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 부유 몸체는 상부 몸체 및 하부 몸체를 포함하며,
    상기 부유 몸체를 수밀되게 하는 수밀결합부가 상기 상부 몸체 및 하부 몸체 사이에 배치되며,
    상기 부유 몸체의 부력을 증가시키는 부력 보조제가 상기 상부 몸체 및 하부 몸체의 외부에 결합되는, 수환경 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    수환경 자료 서버와 통신하는 통신 모듈;
    위치 정보 수신부 및 프로세서를 더 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 위치 정보 수신부를 통해 실시간으로 수집되는 위치 정보를 상기 통신 모듈을 통해 상기 수환경 자료 서버로 제공하는, 수환경 측정 장치.
  11. 하나 이상의 수환경 측정 장치;
    상기 수환경 측정 장치로부터 수환경 자료를 수집하는 수환경 자료 서버; 및
    상기 수환경 자료 서버로부터 수환경 자료를 제공받는 하나 이상의 사용자 단말을 포함하며,
    상기 수환경 측정 장치는,
    내부에 수용공간을 갖는 부유 몸체, 상기 수용공간 내부에 배치되고, 상기 부유 몸체의 외부로 음파를 송출하여 수심을 측정하는 음향 측심 모듈, 및 상기 부유 몸체의 하부에 결합되어 유수의 항력을 받는 복수의 날개들을 포함하는 하부 구조체를 포함하며,
    상기 수환경 측정 장치는,
    실시간으로 측정된 수심 정보 또는 유속 정보를 상기 수환경 자료 서버로 제공하며,
    상기 사용자 단말은,
    상기 수환경 자료 서버로부터 제공받는 수환경 자료를 디스플레이에 표시하는, 수환경 자료 관리 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수환경 자료 서버는,
    하나 이상의 수환경 측정 장치로부터 수신된 위치 정보에 기초하여, 유수의 유속 자료를 수집하고, 하나 이상의 사용자 단말로 상기 유속 자료를 제공하는, 수환경 자료 관리 시스템.


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